В любом На технологической линии экструзии листов расплавленное полотно, выходящее из матрицы, является податливым, горячим и нестабильным по размерам. Трехвалковая система экструзии каландров является первой точкой контакта, которая превращает размягченное полотно в плоский, охлажденный продукт с определенной поверхностью. Каландровый блок одновременно выполняет три функции: определение размера листа до заданной толщины, передачу тепла от полимера и нанесение окончательного результата на поверхность, который клиенты смогут оценить в производственном цеху.
Расположение штабелей рулонов: вертикальная, наклонная и L-образная конфигурации.
Трехвалковый каландр располагает три валка с индивидуальным приводом и регулируемой температурой в определенном геометрическом расположении, через которое лист проходит последовательно. Каждая конфигурация предоставляет определенные преимущества для различных производственных сценариев.
При вертикальной стопке все три рулона размещаются в прямой вертикальной колонне, при этом лист входит в первый зажим снизу или сверху в зависимости от положения матрицы. Такое расположение требует минимальной занимаемой площади и обеспечивает прямой доступ к каждому рулону для обслуживания. Однако вертикальные стопки концентрируют значительный вес на нижних подшипниках валков и могут создавать неравномерное распределение давления зажима по листам большой ширины из-за отклонения валков под нагрузкой.
Наклонная стопка наклоняет рулоны под углом 30–45 градусов от вертикали, смещая путь листа по диагонали через зазоры. Такая конфигурация улучшает обзорность для оператора каждой зоны захвата и снижает концентрацию гравитационной нагрузки на отдельных подшипниках. Наклонные стопки также обеспечивают более удобную заправку листов во время запуска, поскольку лист следует более естественным путем вниз при каждом последующем зазоре.
В L-образной (или горизонтально-вертикальной) конфигурации первые два рулона располагаются вертикально, а третий рулон — горизонтально, создавая L-образный путь прохождения листов. Такое расположение обеспечивает наилучшее сочетание разделения рулонов для доступа для обслуживания и гравитационного подъема листов. Пакеты L-роликов особенно распространены на линиях по производству толстолистового листа, где горизонтальное направление отбора снижает изгибающее напряжение на горячем листе при выходе из конечного зажима.
Контроль давления зажима и толщины листа
Каландровый зазор — зазор между двумя соседними валками, через который проходит лист, — выполняет фактическую функцию калибровки по толщине. Давление зажима должно быть достаточным, чтобы сжать лист до заданного размера, избегая при этом чрезмерного отклонения валков, которое может привести к созданию профиля толщины по краям, тоньше, чем в центре (дефект коронки).
Распределение давления зажима зависит от диаметра валка, жесткости корпуса валка, конструкции подшипника и гидравлической или пневматической системы загрузки. Валки большего диаметра меньше прогибаются под нагрузкой, поэтому диаметр каландровых валков для производства листов широкой ширины часто превышает 400 мм, несмотря на повышенную тепловую массу и энергопотребление, присущие валкам большего размера.
Поперечное изгибание и компенсация выпуклости роликов решают проблему прогиба. При поперечном изгибе к цапфе ролика прикладывается изгибающий момент, который противодействует отклонению зажимающей нагрузки, создавая более равномерное распределение давления. Корончатые валки, изготовленные с немного большим диаметром в центре, компенсируют предсказуемые отклонения, хотя этот подход оптимально работает только для одного конкретного рабочего давления и комбинации материалов.
Время контакта листа в каждом зазоре влияет как на точность толщины, так и на эффективность охлаждения. Более длительное время контакта (достигаемое за счет большего диаметра валков или более низкой скорости линии) улучшает теплопередачу, но увеличивает риск прилипания полимера к поверхности валков. Разделительные составы, текстура поверхности или хромирование с определенными характеристиками поверхностной энергии уменьшают адгезию без ущерба для качества поверхности.
Контроль температуры и качество поверхности
Каждый каландрный валок работает при точно контролируемой температуре, которая отличается от температуры других валков в стопке. Профиль температуры на трех валках имеет намеренный градиент: первый валок (ближайший к матрице) нагревается сильнее всего, чтобы предотвратить преждевременное затвердевание, которое может вызвать дефекты поверхности, в то время как последующие валки постепенно охлаждаются для эффективного отвода тепла.
Для контроля температуры в каландровых валках обычно используются системы циркуляции масла или воды под давлением, которые проходят через внутренние спиральные каналы, просверленные в корпусе валка. Рисунок спиральных каналов обеспечивает равномерную передачу тепла по всей поверхности валка, предотвращая появление горячих точек и холодных полос, которые могут привести к локальным изменениям качества поверхности листа.
В системах охлаждения листов вода выходит за пределы каландра и часто дополняет первоначальное каландровое охлаждение, особенно для толстолистовых изделий, которые сохраняют значительное количество тепла после прохождения всех трех зазоров.
Обработка поверхности рулона непосредственно переносится на лист. Хромированные валики с зеркальной полировкой создают глянцевые поверхности, необходимые для оптических приложений, вывесок и упаковки потребительских товаров. Рулоны с матовой текстурой придают поверхности контролируемую шероховатость, что уменьшает блики и улучшает адгезию печати при печати на упаковке. На рулонах с тиснением можно наносить узоры — от мелкой текстуры кожи до геометрических узоров — непосредственно во время процесса охлаждения.
Обслуживание поверхности валков является постоянной производственной задачей. Наросты полимера, царапины на поверхности и деградация хромирования накапливаются в течение производственных часов и постепенно ухудшают качество поверхности листа. Регулярные графики очистки валков, процедуры защитного обращения во время нарезания резьбы, а также периодическая повторная полировка или повторное покрытие поддерживают стандарт поверхности.
Качество каландра напрямую определяет качество поверхности и оптические свойства экструдированного листа. JWELL производит пакеты каландров с зеркально-полированным хромированием (шероховатость поверхности ниже Ra 0,05 мкм) и прецизионными поверхностями, отшлифованными на станке с ЧПУ, в сочетании с независимым контролем температуры в зонах с помощью систем циркуляции масла или воды — комбинация, которая обеспечивает постоянный уровень блеска и устраняет дефекты поверхности, которые в противном случае потребовали бы дорогостоящих операций вторичной полировки.
Каландровые валки должны эффективно проводить тепло, сохраняя при этом стабильность размеров при высоких давлениях зажима и непрерывном термоциклировании. Чугун и кованая сталь составляют основу конструкции большинства каландров, выбранных из-за их жесткости, обрабатываемости и достаточной теплопроводности. Дуплексная конструкция — стальной сердечник с внешней оболочкой из чугуна или медного сплава — сочетает в себе высокую жесткость с улучшенной теплопередачей в некоторых специализированных конструкциях.
Настройки цилиндра контроля температуры экструзии на входе должны быть скоординированы с температурами каландра, чтобы избежать теплового удара на переходе от матрицы к каландру, который может вызвать образование складок на поверхности или внутреннее напряжение, которое приводит к короблению при термоформовании на выходе.
Часто задаваемые вопросы
Каково назначение каждого из трех каландров?
Первый валок устанавливает первоначальный контакт и начинает охлаждение, предотвращая при этом разбухание матрицы искажая форму листа. Второй валок осуществляет первичную калибровку по толщине и дальнейший отвод тепла. Третий валок завершает охлаждение до температуры, при которой лист может выдержать собственный вес, и обеспечивает окончательную отделку поверхности.
Как компенсируется прогиб валков в широких штабелях каландров?
Производители используют несколько методов: поперечный изгиб, при котором к шейкам валков прилагаются силы противодействия, корончатые поверхности валков, обработанные с немного большим центральным диаметром, а также регулировки поворота или поворота, которые оптимизируют распределение давления зажима по ширине. Многие современные стеки сочетают в себе несколько методов компенсации.
Какая обработка поверхности доступна на каландрах?
Обычная отделка включает зеркальную полировку (Ra ниже 0,05 мкм для листов оптического качества), сатиновую или матовую отделку (Ra 0,3–1,0 мкм для уменьшения бликов) и тисненые узоры (зерно кожи, геометрические или нестандартные текстуры). Отделка поверхности рулона воспроизводится непосредственно на поверхности листа в конечном зажиме.
Как различаются температуры каландров для разных полимеров?
Аморфные полимеры, такие как PS и PETG, обычно используют температуру первого валка 80–120°C. Полукристаллические материалы, такие как ПП и ПЭ, требуют более высоких температур первого валка (100–140°C), чтобы предотвратить преждевременную кристаллизацию. ПВХ требует жесткого контроля температуры с настройками первого рулона 70–100°C, чтобы избежать термического разложения.
