Ugrás a tartalomhoz

A polimertechnika alapjai

Czvikovszky Tibor, Nagy Péter, Gaál János (2007)

Kempelen Farkas Hallgatói Információs Központ

7. fejezet - KALANDEREZÉS

7. fejezet - KALANDEREZÉS

Kalanderezés alatt azt a polimerfeldolgozási műveletet értjük, amelynek során a hőre lágyuló polimerből két vagy több forgó henger között fóliát vagy lemezt állítunk elő, illetve valamilyen (többnyire textil) hordozóra polimer bevonatot készítünk.

Kalanderezésre – amely a fémfeldolgozási technológiák közül a lemezhengerlésre hasonlít, –leginkább az amorf hőre lágyuló polimerek alkalmasak, amelyeknek széles olvadási hőmérséklettartománya van, és így viszonylag széles hőmérséklethatárok között vannak szívós-képlékeny állapotban.

A kalanderezés elődjének a hengerszékek tekinthetők. Hengerszékeket nagyon régóta használnak a kaucsukok (gumi) feldolgozásában. A legegyszerűbb típus két fűtött, egymással szemben forgó hengerből áll. A gumifeldolgozásnál e két henger fordulatszáma, és kerületi sebessége sem egyforma. A kalanderek ezekből a hengerszékekből fejlődtek ki, de természetesen kapcsolhatók az acéllemezgyártás hengersorához is.

A kalanderezéssel folyamatos üzemben vékony filmeket, fóliákat állítanak elő. A gyártható fóliaszélesség többnyire 2 és 4 m között változik, a gyártási sebesség elérheti a 100 m/percet is. Kalanderezéssel elsősorban hőérzékeny polimer anyagokat, például kemény és lágy PVC-t, PVC kopolimereket, ütésálló polisztirolt, ABS-t, és cellulóz-észtereket dolgoznak fel. A kalanderezés ugyanis alacsonyabb hőterhelést jelent az alapanyag számára, mint a hasonló lemeztermékek alternatív gyártástechnológiája, az extrúzió.

Elvileg valamennyi hőre lágyuló polimer alkalmas kalanderezésre, különösen az amorf típusok (PVC, PS, ABS). A részlegesen kristályos poliolefinekből (pl. PE) sokáig nem tudtak kalanderen fóliát gyártani. Ma már megfelelő adalékkal ez is lehetséges, de az extrúziós technika gazdaságosabb.

A kalanderezéssel előállított fóliák, filmek vastagsága általában 30 és 800 μm között van. Speciális kalanderekkel ennél vastagabb lemezeket is előállítanak, pl. a különböző PVC-padló féleségeket, hang-és hőszigetelő műanyag tapétákat.

7.1 A kalanderek szerkezete

A modern kalanderek legalább 3, de esetenként 4 vagy 5 hengerből állnak (7.1 ábra).

Kalander elrendezések

7.1 ábra: Kalander elrendezések (balról jobbra): I-, L-, F-, Z-kalander [7.1]

Az, hogy milyen kalander-típust részesítenek előnyben, az adott feladattól függ. Az I kalandert a nehézkes betáplálás miatt ritkán alkalmazzák. Az L típus előnye, hogy a betáplálás alul, az első fokozatnál történik, ezért a legkényelmesebben és a legrövidebb úton végezhető el. Ezt az elrendezést szívesen alkalmazzák kemény PVC feldolgozására. Lágy PVC feldolgozásához inkább az F típust alkalmazzák, mert az L típusnál a fóliára lágyító gőzök csapódhatnak le. Szövet, vagy egyéb hordozóanyag bevonására legalkalmasabb a Z-kalander elrendezés.

A 7.2 ábrán 3 hengeres kalander vázlatos elrendezése látható.

Háromhengeres kalander vázlata

7.2 ábra: Háromhengeres kalander vázlata [7.1]

A párhuzamos tengelyű hengereket stabil keretszerkezet tartja. A hengerek közti távolságot nagyon pontosan be lehet állítani. A hengerek tengelyében az egyik oldalon a fűtőközeg be és elvezetéséhez szükséges furatokat alakítják ki, a tengelyek másik oldala a meghajtáshoz csatlakozik. Mindegyik hengernek külön, fokozatmentes fordulatszám szabályozással ellátott egyenáramú motorja van. A 600–800 mm átmérőjű és 2–4 m hosszú kalander-hengereknek egyrészt ellent kell állniuk a résben fellépő igen nagy erőknek, másrészt felületüknek keménynek és kopásállónak kell lennie (500–550 HB). Ezért többnyire kéregöntéssel készítik azokat.

A hengerek felületi minőségével szemben is magasak a követelmények. A hengereket a jó tapadás eléréséhez 0,1 μm felületi érdességre köszörülik, vagy 0,01 μm felületi érdességűre polírozzák. PVC feldolgozásnál a korróziós veszély miatt keménykrómozott hengereket alkalmaznak.

A hengerek között nagy nyomás lép fel, ezért azok kihajlanak. Ezt a kihajlást kompenzálni kell, hogy a fólia teljes szélességében egyenletes vastagságot lehessen előállítani. A kihajlás kompenzálására három módszer terjedt el: a profilköszörülés (bombírozás), a henger tengelyeinek szögelállítása, illetve a visszahajlítás ellennyomatékkal, 7.3. ábra.

Kalander hengerek kihajlásának kompenzálása

7.3 ábra: Kalander hengerek kihajlásának kompenzálása [7.8] a) szögelállítás, b) ellenhajlítás

A szögelállításnál az utolsó előtti henger tengelyének befogását elfordíthatóan képezik ki. A henger tengelyének elfordításával a rés nagysága a henger két szélén nagyobb lesz, mint középen, ez fogja kompenzálni a hengerek kihajlását.

Az ellenhajlításnál az utolsó henger tengelyét hidraulika segítségével oly módon deformálják, hogy az az anyagtól származó erő okozta kihajlást kompenzálja.

Ezzel a két módszerrel többnyire nem tudjuk a termék kellő méretpontosságát biztosítani; további korrekció alkalmazása is szükséges. Ez a korrekció a két utolsó henger felületének meleg állapotban történő méretre köszörülése, az ún. bombírozás (hordó– vagy bomba alakot közelítés.) Napjainkban ezzel a módszerrel a termék vastagságának kb. 5 μm-es méretpontossága érhető el.