بررسی فرآیند کلندرینگ پی وی سی

24 دی 1400 ساعت 21:47

استفاده از فرآیند کلندرینگ به اوایل قرن نوزدهم میلادی بر میگردد. این فرآیند ابتدا برای تولید ورق‌های لاستیکی مورد استفاده قرار می‌گرفت که بعد از اختراع پی وی سی به عنوان یکی از فرآیندهای اصلی تولید انواع ورق پی وی سی به کار گرفته شد. امروزه کلندرینگ برای تولید برخی دیگر از انواع پلاستیک به طور مثال ABS – پلی یورتان و... نیز کاربرد دارد.

به طور کلی کلندرینگ جزو فرآیندهای پیچیده و در اکثر مواقع گران قیمت محسوب می‌شود که نیاز به مهندسی خاص خود را دارد.

 

یک دستگاه کلندر در واقع متشکل از چند غلتک یا رول است که کامپاند پی وی سی از اکسترودر شده وارد آن می‌شود این کامپاند پی وی سی که می‌تواند پی وی سی نرم یا سخت باشد از بین رول‌ها عبور کرده و به شکل ورق با ضخامت مشخصی در آمده و در نهایت جمع آوری می‌شود. ورق تولید شده در این مرحله می‌تواند به صورت رول درآمده که برای مصارف بعدی استفاده شود و یا برای پوشش دهی به چوب و کاغذ استفاده شود. اینکه ورق کلندر شده به صورت جداگانه استفاده می شود و یا بر روی چوب پوشش داده می شود در طراحی کلندر موثر است که در ادامه توضیحات بیشتری در مورد آن داده خواهد شد.

در واقع یک خط کلندرینگ شامل بخش های مختلفی است از جمله میکسر – اکسترودر- کلندر و در نهایت تجهیزات پشت خط کلندر که شامل خنک کن ها- تجهیزات کنترل، جمع کن و... می‌باشد.

به طور معمول از فرآیند کلندرینگ برای تولید ورق پی وی سی با ضخامت بین ۷۵ تا ۹۰۰ میکرون  (در مواردی حداکثر تا ضخامت ۱.۵ میلیمتر ) استفاده می‌شود.

مزیت این روش تولید سرعت بالا و خروجی بالا برای تولید ورق پی وی سی، سهولت تنظیم ضخامت ورق و تنظیم راحت تر برای تولید مداوم است.

از معایب این روش تولید می توان به قیمت بالا و انعطاف پذیری پایین تر برای تولید محصولات مختلف نسبت به اکسترودر اشاره کرد.

 

عمده کلندرهای مورد استفاده در صنعت پی وی سی از نوع چهار غلتکه هستند. در واقع هیچ قانونی برای محدود کردن تعداد غلتک ها وجود ندارد اما به علت حساس بودن پی وی سی به گرما برشی و جلوگیری از افزایش تاریخچه حرارتی آن و از طرفی به علت افزایش هزینه با افزایش تعداد رول – معمولا کلندرها به صورت چهار غلتکی ساخته می‌شوند البته کلندرهای پنج غلتکه نیز برای پی وی سی و بخصوص فیلم با ضخامت پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند. امروزه کلندره‌هایی با ۷ رول نیز برای کاربردهای خاص توسعه داده شده است.

همچنین کلندرهای با دو و سه رول بیشتر برای مصارف آزمایشگاهی مورد استفاده قرار میگیرند.

 

طراحی رول ها در کلندر پی وی سی:

بسته به نوع محصول و ویژگی آن رول‌های کلندر طراحی خاص خود را خواهند داشت دو طراحی مهم برای رول کلندر طراحی  Z  شکل و L  شکل می باشد.

طراحی L  شکل در کلندر پی وی سی:

از جمله مزیت های این نوع طراحی رول در کلندر می‌توان به قیمت مناسب تر- بالا بودن سطح تماس رول ها با کامپاند PVC -و تنظیم ضخامت بهتر اشاره کرد.

طراحی Z  شکل در کلندر پی و سی

سطح تماس در رول ها متنوع تر خواهد بود و از این طراحی برای پوشش دهی چوب و کاغذ بیشتر استفاده می‌شود.

 

حرکت غلتک ها در کلندر

در کلندرهای جدید هر یک از رول ها به صورت جداگانه چرخیده می‌شوند. گرمایش رول ها معمولا از طریق چرخش آب گرم با فشار بالا یا یک مایع مناسب دیگر انجام می‌شود این چرخش مایع از طریق کانال هایی که به سطح رول‌ها نزدیک می‌باشند و تقریبا در تمام عرض رول کشیده شده اند انجام می‌شود.

حرکت جداگانه هر یک از رول ها امکان تنظیم سرعت‌های متدول و در نتیجه تنظیم میزان اصطکاک در هر ناحیه را فراهم میکند. این ویژگی سبب شده که امکان فرآیند انواع پی وی سی با رفتار رئولوژی متفاوت فراهم آمده و محصولاتی را تولید کرد که امکان تولید آن با سایر روش های تولید سخت و یا غیر ممکن می باشد!

در ادامه به بررسی بخش های مختلف فرآیند کلندرینگ پرداخته می‌شود.

 

بخش‌های مختلف خط کلندرینگ pvc

کلندرینگ یکی از پیچیده ترین فرآیندهای تولید پی وی سی است یک خط کلندر دارای چندید بخش است از جمله توربومیکسر- میکسر داخلی- رول میل- اکسترودرها- بخش کلندر- تجهیزات پشت خط کلندر از جمله بخش‌های مهم کلندر هستند.

 

۱-بخش پیش کلندر

وظیفه این بخش انتقال خوراک گرم پی وی سی به کلندر است. خوراک تولید شده در این مرحله باید همگن باشد، به شکل مناسب گاز گیری شده باشد و بدون ناخالصی یا هر گونه آلودگی باشد.

سیستم تولید کامپاند مورد استفاده در این بخش می‌تواند از نوع اکسترودر Buss Kneader، اکسترودر سیاره ای، میکسر FCM و یا یک میسکر داخلی (internal mixer) باشد.

کامپاند تولید شده در مرحله بعد وارد یک رول میل دوتایی (two-roll) می‌شود. در واقع رول میل یک مرحله میانی بین بخش اکسترودر و کلندر است که باعث افزایش یکنواختی کامپاند تولیدی می‌شود و امکان وارد شدن مواد اولیه به بخش کلندر را با حجم مورد نیاز فراهم می‌کند.

در بعضی از طراحی‌ها بخصوص وقتی که از میکسر داخلی برای تهیه کامپاند استفاده می‌شود از اکسترودر سنجش قبل از ورود مواد اولیه به کلندر استفاده می شود. درواقع اکسترودر سنجش طول کمی داشته و هدف از آن حذف آلودگی و ذرات ناخواسته می‌باشد.

 

هر دو نوع  کامپاندر Continuous در فرآیند کلندرینگ هم برای پی وی سی نرم و هم پی وی سی سخت استفاده می‌شوند. اما فرآیند کامپاند با میکسر داخلی بیشتر برای تولید UPVC  استفاده می‌شود چرا که شدت فرآیند در آن کمتر بوده و کنترل دمایی در آن نسبت به روش اکسترودر بهتر خواهد بود.

آخرین جزء از بخش پیش کلندر – تجهیزات انتقال می باشند که کامپاند را به مخزن خوراک ورودی به کلندر منتقل می کنند. جهت یکنواختی خوراک ورودی این بخش به صورت متحرک ساخته می شود و اگر طول آن بیش از دو متر باشد بهتر از تجهیزات گرمایشی مناسبی برای جلوگیری از سرد شدن خوراک استفاده شود. در تجهیزات انتقال به منظور جلوگیری از ورود هر گونه فلزی به کلندرها از شناساگر فلزی استفاده می‌شود.

 

 

 

 

بخش کلندر:

حرکت پی وی سی داغ از بخش خوراک تا خروج محصول در کلندر به دو عامل کلی بستگی دارد. عامل اول میزان چسبندگی مواد به سطح رول است  و عامل دوم  نسبت سرعت رول ها در نیپ (ناحیه بین دو رول)  است که نسبت اصطکاک نیز نامیده می‌شود.

از نظر میزان چسبندگی، پی وی سی بیشتر تمایل دارد به ناحیه گرم تر بچسبد و میزان چسبندگی برای رول هایی که پرداخت نشده اند بیشتر از رول‌های پولیش داده شده است. میزان چسبندگی با افزایش دما بیشتر خواهد شد اما نکته قابل توجه این است که با طراحی درست فرمولاسیون و انتخاب روان کننده مناسب امکان کاهش و کنترل میزان چسبندگی وجود دارد.

از نظر تاثیر سرعت ناحیه نیپ زمانی که سرعت در nip-forming  متفاوت باشد پی وی سی به رول با سرعت بیشتر منتقل می‌شود البته این موضوع زمانی صادق است که جنس هر دو سطح یکسان باشد اگر یکی از رول ها پولیش داده نشده باشد پی وی سی به سمت آن حرکت خواهد کرد.

به بیان ساده تر دو عامل سرعت بیشتر و دما بیشتر باعث حرکت رو به جلو در بین غلتک ها خواهند شد.

تنظیم دما در رول‌‌های کلندر:

تنظیمات دمایی در غلتک کلندر بستگی به فرمولاسیون پی وی سی و نوع محصول دارد اما به عنوان یک دستورالعمل کلی تفاوت دما بین دو رول نباید بیش از ۱۰ درجه سانتی گراد باشد. بازه دمایی برای کلندرهای چهار غلتکه در حدود ۱۵۰ تا ۱۹۵ درجه سانتی گراد می‌باشد. جهت تنظیم دقیق باید با یک متخصص مشورت کنید.

 

بخش پشت خط کلندر:

بعد از غلتک‌های کلندر چندین رول قرار دارد که تجهیزات پشت خط کلندر را تشکیل می‌دهد این واحد را می‌توان به چند بخش عمده یعنی بخش رول ها کشنده ( TAKE-OFF) رول های برجسته ساز (EMBOSSING) رول خنک کننده (COOLING) و در ناحیت بخش برش و رول‌های جمع کن تقسم بندی کرد.

ثبت نظر


( نظر خود را درباره این مقاله ثبت نمایید )