Каландрование резиновых смесей: технология, оборудование, режимы

Каландрование резиновых смесей — процесс непрерывного формования резиновой смеси при пропускании её через зазор между вращающимися валками каландра. Результат — листовой или плёночный полуфабрикат с точно заданной толщиной (от 0,3 до 12 мм), используемый далее для сборки изделий, обкладки тканей или как готовый продукт.

Назначение и виды каландрования

В зависимости от технологической задачи различают три основных вида операции:

• Листование — получение гладких резиновых листов определённой толщины и ширины.
• Профилирование — формование листов с переменным сечением (используются валки с гравировкой).
• Обкладка (фрикционирование и промазка) — нанесение тонкого слоя резиновой смеси на текстильный или металлокордный материал.

Обкладка, в свою очередь, делится на фрикционирование (втирание смеси в ткань за счёт разности скоростей валков) и промазку (наложение слоя при равных скоростях).

Оборудование: типы каландров

Каландры классифицируют по числу валков (2, 3, 4, реже 5) и их расположению. Основные схемы:

Диаметр валков промышленных каландров — от 400 до 710 мм (серия 6000), длина бочки — 800–2100 мм. Усилие распора достигает 500–1500 кН на валок.

Технологические параметры процесса

Качество каландрованного полуфабриката определяется совокупностью режимных факторов:

• Температура валков — различается по позициям: верхний 70–90 °C, средний 80–95 °C, нижний 60–80 °C (для смесей на основе НК и СКИ-3).
• Фрикция — соотношение окружных скоростей валков (1:1,1–1:1,27 при обкладке).
• Зазор между валками — устанавливается с учётом разбухания (die swell); реальная толщина листа на 5–15% больше зазора.
• Скорость каландрования — 20–60 м/мин для листования, 10–30 м/мин для обкладки корда.
• Запас смеси (буртик) — вращающийся валик смеси перед зазором; оптимальный диаметр буртика 40–80 мм.

Практическое правило: Перекос температуры между верхним и нижним валками более 15 °C при листовании приводит к серповидности листа и неравномерной усадке. Контролируйте термопары на каждом валке с точностью ±2 °C.

Подготовка смеси к каландрованию

Резиновая смесь поступает на каландр после разогрева на подогревательных вальцах (размер 660×2100 или 800×2100). Смесь разогревается до 50–80 °C с целью достижения пластичности 0,3–0,5 по Дефо (ГОСТ 19920.15). Недоразогретая смесь даёт шероховатую поверхность листа, перегретая — подвулканизацию (скорчинг).

Для смесей с высокой вязкостью по Муни (ML(1+4)100 °C > 60 ед.) рекомендуется двухстадийный подогрев: вальцы → питательный экструдер → каландр.

Типичные дефекты и их устранение

Контроль качества каландрованных полуфабрикатов

Контролируемые параметры регламентируются внутризаводскими ТУ и ГОСТ 19177 (резиновые смеси, методы испытаний):

1. Толщина — измерение толщиномером по ГОСТ 11358, допуск ±0,05–0,10 мм.
2. Ширина листа — допуск ±5 мм.
3. Отсутствие воздушных включений — визуально и при просвечивании.
4. Каландровый эффект (анизотропия) — определяется соотношением усадки вдоль и поперёк каландрования; норма <1,5:1.

Особенности каландрования различных каучуков

Поведение смеси на каландре сильно зависит от полимерной основы:

• НК, СКИ-3 — хорошая каландруемость, температура валков 70–90 °C.
• СКМС-30, СКС-30 — склонность к подвулканизации, требуют пониженных температур (60–75 °C).
• ХСПЭ (Hypalon), ФКМ — высокая вязкость, нужна интенсивная пластикация и питающий экструдер.
• ЭПДМ — низкая когезионная прочность, листование при повышенных температурах (85–100 °C) с минимальной фрикцией.

Бомбировка и компенсация прогиба валков

При давлении смеси в зазоре валки прогибаются, что даёт утолщение листа по краям. Для компенсации применяют:

• Бомбировку — бочкообразную шлифовку валков (выпуклость 0,05–0,25 мм на сторону в зависимости от длины бочки и усилия).
• Перекрещивание осей валков (skew).
• Гидравлическую компенсацию (на современных каландрах с ЧПУ).