У будь-якому На технологічній лінії екструзії листів розплавлене полотно, що виходить із матриці, є гнучким, гарячим і нестабільним за розмірами. Тривалкова каландрова система екструзії листів є першою точкою контакту, яка перетворює це розм’якшене полотно в плоский, охолоджений продукт із чіткою поверхнею. Стос каландрів виконує три одночасні функції — підбирає розмір аркуша до заданої товщини, передає тепло від полімеру та наносить остаточну поверхню, яку клієнти оцінюватимуть на виробничому цеху.
Розташування рулонів: вертикальні, похилі та L-подібні конфігурації
Трьохвалковий каландр розміщує три індивідуально керовані та температурно контрольовані валки в певному геометричному розташуванні, через яке лист проходить послідовно. Кожна конфігурація надає певні переваги для різних сценаріїв виробництва.
Вертикальний стос поміщає всі три рулони в прямий вертикальний стовпчик, при цьому аркуш входить у перший зажим знизу або зверху залежно від положення матриці. Таке розташування вимагає найменшої площі підлоги та забезпечує простий доступ до кожного рулону для обслуговування. Однак вертикальні пакети зосереджують значну вагу на нижніх підшипниках валків і можуть створювати нерівномірний розподіл тиску в затиску по широкій ширині листа через прогинання валків під навантаженням.
Похилий стек нахиляє рулони під кутом 30-45 градусів від вертикалі, зміщуючи шлях аркуша по діагоналі через зазори. Ця конфігурація покращує видимість оператора в кожній зоні затиску та зменшує концентрацію гравітаційного навантаження на окремі підшипники. Похилі стоси також забезпечують більш зручне заправлення аркушів під час запуску, оскільки аркуш проходить більш природний шлях вниз через кожне наступне затискання.
L-подібна (або горизонтально-вертикальна) конфігурація розташовує перші два рулони вертикально, а третій рулон – горизонтально, створюючи L-подібний шлях аркуша. Таке розташування забезпечує найкраще поєднання поділу рулонів для доступу до технічного обслуговування та зняття аркушів за допомогою сили тяжіння. Стоси L-подібних валків особливо поширені на лініях, що виробляють товстий лист, де горизонтальний напрямок зняття зменшує напругу вигину на гарячому аркуші, коли він виходить із кінцевого зазору.
Контроль тиску затискання та товщини листа
Затиск каландра — проміжок між двома сусідніми валками, через який проходить аркуш — виконує фактичну функцію визначення товщини. Тиск затискання має бути достатнім, щоб стиснути аркуш до цільової товщини, уникаючи при цьому надмірного прогину рулону, який створить профіль товщини, який буде меншим по краях, ніж у центрі (дефект корони).
Розподіл тиску в затиску залежить від діаметра валка, жорсткості тіла валка, конструкції підшипника та гідравлічної або пневматичної системи навантаження. Валки більшого діаметру менше прогинаються під навантаженням, тому каландрові валки для виробництва широкоформатних листів часто перевищують 400 мм у діаметрі, незважаючи на збільшену теплову масу та енергоспоживання, які пов’язані з більшими валками.
Перехресний вигин і компенсація корони повороту вирішують проблему прогину. Поперечне згинання застосовує згинальний момент до цапфи валка, який протидіє відхиленню навантаження від затиску, створюючи більш рівномірний розподіл тиску. Корончасті валки — оброблені з дещо більшим діаметром у центрі — компенсують передбачувані моделі прогинів, хоча цей підхід оптимально працює лише для одного конкретного робочого тиску та комбінації матеріалів.
Час контакту листа в кожному затиску впливає як на точність товщини, так і на ефективність охолодження. Триваліший час контакту (досягається завдяки більшому діаметру рулону або меншій швидкості лінії) покращує теплопередачу, але збільшує ризик прилипання полімеру до поверхні рулону. Реагенти для зчеплення, текстури поверхні або хромування зі специфічними характеристиками поверхневої енергії пом’якшують адгезію без шкоди для обробки поверхні.
Контроль температури та обробка поверхні
Кожен валок каландра працює при точно контрольованій температурі, яка відрізняється від температури інших валків у стосі. Температурний профіль у трьох валках відповідає навмисному градієнту: перший валок (найближчий до матриці) працює найгарячіше, щоб запобігти передчасному затвердінню, яке може спричинити дефекти поверхні, тоді як наступні валки поступово охолоджуються для ефективного відведення тепла.
Регулювання температури в каландрових валках зазвичай використовує циркулюючу олію або системи води під тиском, які протікають через внутрішні спіральні канали, просвердлені в корпусі валків. Спіральний малюнок каналу забезпечує рівномірну передачу тепла по всій поверхні рулону, запобігаючи появі гарячих точок і холодних смуг, які створюють локальні варіації якості поверхні листа.
Листові охолоджувальні системи, які потрапляють під воду за межі каландрового стосу, часто доповнюють початкове охолодження каландра, особливо для товстих виробів, які зберігають значну кількість тепла після проходження через усі три зони затиску.
Оздоблення поверхні рулону безпосередньо переноситься на лист. Дзеркально відполіровані хромовані рулони створюють високоглянцеві поверхні, необхідні для оптичних застосувань, вивісок і упаковки споживчих товарів. Рулони з матовою текстурою надають контрольовану шорсткість поверхні, що зменшує відблиски та покращує адгезію друку для пакувальних застосувань. Рельєфні рулони можуть друкувати візерунки — від тонкої текстури шкіри до геометричних візерунків — безпосередньо під час процесу охолодження.
Технічне обслуговування поверхні валків є постійною проблемою виробництва. Полімерні накопичення, подряпини на поверхні та погіршення якості хромування накопичуються протягом годин виробництва та поступово погіршують якість поверхні листа. Регулярні графіки очищення рулонів, процедури захисного поводження під час нарізання різьблення та періодичне повторне полірування або повторне нанесення покриття підтримують стандарт поверхні.
Якість валків каландра безпосередньо визначає якість поверхні та оптичні властивості екструдованого листа. JWELL виробляє стопки каландрових валків із дзеркально відполірованим хромованим покриттям (шорсткість поверхні нижче Ra 0,05 мкм) і прецизійними шліфованими поверхнями з ЧПК у поєднанні з незалежним контролем температури зони через системи циркуляції масла або води — комбінація, яка забезпечує постійний рівень блиску та усуває дефекти поверхні, які в іншому випадку вимагали б дорогих операцій вторинного полірування.
Каландрові валки повинні ефективно проводити тепло, зберігаючи стабільність розмірів під високим тиском затискання та безперервним термічним циклом. Чавун і кована сталь утворюють структурну основу більшості виробничих каландрових валків, вибраних через їхню жорсткість, оброблюваність і достатню теплопровідність. Дуплексна конструкція — сталевий сердечник із зовнішньою оболонкою з чавуну або мідного сплаву — поєднує високу жорсткість із покращеним теплообміном у деяких спеціалізованих конструкціях.
Налаштування стовбура для контролю температури екструзії перед потіком необхідно узгоджувати з температурами каландра, щоб уникнути теплового удару на переході матриця-каландр, який може спричинити зморшкуватість поверхні або внутрішню напругу, що призводить до викривлення під час термоформування за потоком.
FAQ
Яке призначення кожного з трьох каландрових валків?
Перший рулон встановлює початковий контакт і починає охолоджуватися, одночасно запобігаючи роздуванню матриці від спотворення форми листа. Другий валок виконує первинну проклейку по товщині і подальший відбір тепла. Третій рулон завершує охолодження до температури, при якій лист може витримати власну вагу, і забезпечує остаточну обробку поверхні.
Як компенсується прогин валків у широких каландрових штабелях?
Виробники використовують кілька методів: поперечне згинання, яке застосовує зусилля противідхилення до цапф валків, оброблені корончасті поверхні валків із дещо більшим центральним діаметром, а також регулювання повороту або шарніру, що оптимізує розподіл тиску в затиску по ширині. Багато сучасних стеків поєднують кілька методів компенсації.
Яка обробка поверхні доступна для валків каландра?
Загальні види обробки включають дзеркальне полірування (Ra менше 0,05 мкм для аркушів оптичного класу), атласне або матове покриття (Ra 0,3–1,0 мкм для зменшення відблисків) і тиснення (зернистість шкіри, геометричні або власні текстури). Оздоблення поверхні рулону копіюється безпосередньо на поверхню листа в кінцевому затиску.
Як відрізняються температури каландрових валків для різних полімерів?
Для аморфних полімерів, таких як PS і PETG, зазвичай використовується температура першого прокату 80-120 °C. Напівкристалічні матеріали, такі як PP і PE, вимагають вищих температур першого ролика (100—140 °C), щоб запобігти передчасній кристалізації. ПВХ вимагає суворого контролю температури з настройками першого ролика 70—100°C, щоб уникнути термічної деградації.
