Процесс каландрования (стр. 1 из 4)

ПРОЦЕСС КАЛАНДРОВАНИЯ

Каландрованием называется процесс формования, при котором разогретую резиновую смесь пропускают в зазоре между горизонтальными валками, вращающимися навстречу друг другу, при этом образуется бесконечная лента определенной ширины и толщины.

При каландровании полимерный материал проходит через зазор только один раз. Поэтому для получения листа с гладкой поверхностью очень часто используют трех- или четырехвалковые каландры, имеющие соответственно два или три зазора. На каландрах можно получать листы с точностью по толщине до ±0,02 мм. Ширина листа определяется рабочей длиной валка. При каландровании проводятся различные технологические операции:

- формование резиновой смеси и получение гладких или продольных листов;

- дублирование листов;

- обкладка и промазка текстиля резиновой смесью.

Под действием упругих сил деформируемого материала, проходящего через зазор, между валками каландра возникают распорные усилия, величина которых зависит от зазора между валками, вязкоупругих свойств смеси, скорости обработки и других факторов.

Рабочие скорости на каландре зависят от вида технологической операции и могут достигать 90 м/мин.

Мощность электродвигателей каландра зависит в основном от числа валков, длины рабочей поверхности и скорости каландрования.

Классификация каландров

В зависимости от выполняемых процессов каландры подразделяют на:

листовальные — для изготовления резиновых смесей в виде гладких листов;

профильные — для выпуска резиновых смесей с более сложным профилем сечения или с нанесением на лист рисунка (подошвенный и др.);

обкладочные — для наложения резиновой смеси тонким слоем на ткань при одинаковых окружных скоростях валков в выпускающем зазоре;

промазочные — для втирания резиновой смеси в нити ткани и переплетения между ними;

универсальные, снабженные механизмами для изменения угловой скорости валков.

Определяющими параметрами каландров, применяемых в резиновой промышленности, являются число валков, диаметр и длина их рабочей части, а также расположение валков. Все каландры подразделяют по числу валков на трех-, четырех - и пятивалковые. Валки каландров обычно изготавливают из чугуна. Материал валка должен обладать высокой плотностью, однородностью структуры, не иметь пор и раковин, быть износоустойчивым. Рабочая (внешняя) поверхность валков должна обладать высокой твердостью. Однако при очень высокой твердости рабочих поверхностей валки становятся хрупкими и чувствительными к резким изменениям температуры. Поэтому для предотвращения поломки прогревать и особенно охлаждать валки следует с большой осторожностью (равномерно, без резких скачков температуры). Толщина стенок валка должна быть одинакова по всей его длине, так как при этом валки прогреваются и охлаждаются более равномерно.

Для точного соблюдения заданного калибра (толщина каландруемого материала) валки должны иметь минимальный «прогиб», возникающий под действием распорных усилий в зазоре между валками. Прогиб валков вызывает изменение калибра по длине их рабочей поверхности; при этом в средней части каландруемый материал утолщается на 0,1—0,2 мм (рис.1, а, б).

Рис.1. Влияние прогиба валков на толщину каландрованной заготовки при действии распорных усилий на цилиндрические валки (а, б) и валки, имеющие стандартную бомбировку (в, г): 1, 2, 3 – соответственно верхний, средний и нижний валки.

При изменении распорных усилий изменяется и максимальная стрела прогиба. Прогиб валков при возникновении между ними распорных усилии устранить нельзя, но можно частично компенсировать бомбировкой валков (приданием особой, бочкообразной формы их рабочим поверхностям). Если верхний и нижний валки сделать выпуклыми, то изменение калибра будет менее заметно. Для того чтобы упростить изготовление валков, позволить использование их для различных процессов формования, применяют так называемую стандартную бомбировку (рис.1 ,в). Верхний 1 и нижний 3 валки обрабатывают с обоих концов слегка на конус, оставляя среднюю часть этих валков и средний приводной валок 2 цилиндрическими; разность диаметров конусной части валков 0,2—0,4 мм. Возможно и равномерное увеличение диаметра валков от краев к центру. При прогибе верхнего и нижнего валков под действием распорных усилий зазоры между валками в значительной степени выравниваются по длине образующей валка (рис.1, г); при этом калибр каландруемого материала становится более равномерным по всей его ширине.

Необходимо отметить, что при компенсации прогиба валков путем их бомбировки не учитывают изменение распорного усилия в процессе каландрования, что затрудняет получение листов, равномерных по толщине. Для получения каландрованных листов, более равномерных по толщине, применяют способ компенсации прогиба валков перекрещиванием их главных осей. Величина перекрещивания может изменяться в зависимости от распорного усилия.

Более точное регулирование толщины каландрованного листа по ширине достигается компенсацией прогиба валков путем их изгиба в направлении, обратном прогибу. Такой эффект возможен при дополнительной установке второго подшипника с каждой стороны на шейке вала. Противодействующий прогибу валка изгибающий момент получается за счет усилия на подшипник, создаваемого гидравлическим цилиндром.

Иногда для каландров с большой длиной валков, работающих при высоких скоростях, с целью обеспечения высокой точности калибра полотна применяют совместно все три метода компенсации прогиба валков.

Калибр каландруемого материала изменяют при помощи механизма регулирования зазора. На каландрах современных конструкций регулирование зазора производят от электропривода; грубое регулирование зазора осуществляют механизмом с меньшим передаточным числом, изменяющим расстояние между валками со скоростью 10 мм/мин; более точное регулирование обеспечивается механизмом с большим передаточным числом со скоростью 0,5— 1,0 мм/мин.

Толщину выпускаемого с каландра материала контролируют стоматическими регистрирующими приборами (механические, пневматические, магнитоиндуктивные приборы с использованием радиоактивных изотопов), которые устанавливают обычно на приемном транспортере или на валке каландра.

В настоящее время применяют приборы, одновременно производящие контроль толщины листов и регулирование зазоров между валками (рис. 2).

При профилировании на каландрах и червячных машинах толщину заготовок контролируют с помощью весов непрерывного действия, установленных на приемном конвейере агрегата. Для получения каландруемого материала высокого качества очень важно обеспечить плавность хода каландра; поэтому приводные и передаточные шестерни привода изготовляют с шевронными или с косыми зубцами. Каландр в движение приводят от индивидуальных электродвигателей (электродвигатели постоянного тока или коллекторные электродвигатели переменного тока), допускающих регулирование частоты вращения в широких пределах. Механические нагрузки на валки при работе каландров более равномерны и не имеют больших пиков, как при работе вальцов. Это объясняется тем, что питание каландра производится непрерывно и равномерно резиновой смесью, предварительно разогретой на вальцах.

Рис. 2. Система автоматического регулирования зазора между валками каландра: 1 — самопишущий прибор с передающим потенциометром;2 — блок установки порога регулирования; 3 — блок накопления информации; 4 — блок определения продолжительности исправления зазора; 5 —блок максимальной продолжительности исправления зазора; 6 — блок введения поправок на люфты; 7 — блок управления приводом исполнительного механизма; 8 — блок установки интервалов регулирования по времени; 9 — исполнительный механизм; 10 — каландр; 11 — обрезиненный корд; 12 - лучевой толщиномер.

При каландровании очень важно поддерживать температурный режим валков и обрабатываемого материала. Температуру поверхности валков регулируют подачей внутрь валков охлаждающей воды или пара под давлением 0,3—0,4 МПа. В современных конструкциях каландров применяют валки, вода или пар, в которые подается по каналам, расположенным по окружности вблизи от рабочих поверхностей. При таком устройстве валков появляется возможность более точно и быстро регулировать температуру их рабочей поверхности.

Пуск каландра в работу производится обычно в следующем порядке: сначала пускают каландр вхолостую, затем между валками устанавливают зазор (не менее 1 мм) и, медленно открывая паровые вентили, подают в них пар. При быстрой подаче пара, особенно в неподвижные (невращающиеся) валки, наблюдаются местные термические деформации и разрушение валков, что может привести к аварии.

Продолжительность разогревания валков и расход пара зависят от размера и числа валков.

Все каландры снабжены электродинамическими или электромагнитными механизмами аварийного останова валков, которые обеспечивают пробег валков после отключения не более 0,25 оборота.

Вспомогательные приспособления

Большую роль при работе на каландре играют различные вспомогательные устройства и приспособления (транспортеры для подачи резиновой смеси в каландр, приспособления для дублирования слоев резины и их накатки, ножи для обрезания кромок и разрезания заготовок на полосы). От них часто зависит не только скорость процесса, но и качество изготовляемого полуфабриката.

Профильные каландры (протекторные, подошвенные и др.) снабжают съемными профильными валками или «скорлупами», ножами для обрезания кромок, приемными роликовыми усадочными и весовыми транспортерами для контроля равномерности калибра выпускаемой продукции, охладительными ваннами.