Calandrado

Introducción La calandra o calandria es una máquina que se basa en una serie de rodillos de presión que se utilizan para formar o una hoja lisa de material. La aplicación principal de las calandras se encuentra en el final proceso de fabricación de papel. 

El calandrado también se puede aplicar a otras materias distintas del papel, cuando es deseable una superficie lisa y plana, como el algodón, linos, sedas y diversas telas hechas por el hombre y los polímeros, tales como láminas de polímero como vinilo (PVC) y ABS, y en menor medida, polietileno de alta densidad (HDPE) , polipropileno y poliestireno.

Rodillos de calandrado

El calandrado es un proceso importante en las industrias del caucho, sobre todo en la fabricación de neumáticos, en el que se utiliza para la capa interna y la capa de tela. El calandrado sirve para la fabricación de láminas partiendo de formas de plástico en bruto (termoplástico o elastómero) o bien por una cinta extruida, en cuyo caso la extrusora esta dispuesta directamente en la alimentación de la calandria. El material se hace pasar por diferentes rodillos cilíndricos que reducen el espesor de las láminas. El tipo de producto que se obtiene consiste en una película de plástico de pequeño espesor.

Línea de calandrado para caucho de 4 rodillos

Alguno de los rodillos puede estar grabado para dar una textura a la hoja resultante. El espesor de la lámina está dado por la distancia existente entre dos rodillos. Con este proceso se producen láminas que se utilizan como materia prima para otros procesos secundarios, pero también productos como cortinas de baño, alfombras e impermeables.

Etapas del procesoLas etapas del proceso de calandrado se puede dividor en 4 etapas básicas: Alimentación, cilíndros de calandría, Cilindros de calibración y enfriamiento y por último corte y bobinado

Esquema básico de una línea de calandrado

1) Alimentación El material de alimentación debe estar previamente plastificado en estado fundido previamente extruido en el caso de los termoplásticos (PE, TPU) o estado de gel (PVC con plastificantes. El calandrado de goma también se realiza en estado de gel (en general se agregan aditivos que ayudan el procesado) 

2) Cilindros de calandria Dependiendo de la lámina que se desea obtener los rodillos, su largo puede variar entre 2 y 4 metros. La calandrias consta de por lo general de 3 o 4 rodillos. Su disposición puede variar, pero la alimentación casi siempre se realiza por la parte superior. Ejemplos:

Diferentes disposiciones de los cilindros de calandrado

El espesor de la lámina calandrada obtenida varía entre 0,3 y 1 mm.3) Cilindros de calibración y enfriamiento. 4) Corte y bobinado.

Características del proceso 

Mediante el calandrado se obtienen diferentes acabados superficiales: brillante, mate, difuminado, texturas. Esto dependerá del recubrimiento aplicado en el último cilindro caliente. Las instalaciones de calandrado son costosas. La puesta en marcha del proceso es de aproximadamente 10 horas, lo que sólo lo hace rentable para grandes volúmenes de producción. Este es un proceso generalmente aplicable a materiales de alta viscosidad (goma) y que se degradan fácilmente (deben estar poco tiempo a temperatura elevada), como por ejemplo el PVC. 

Condiciones de operación (Efectos sobre la calidad de la lámina) 

Temperatura: La temperatura del material se ve apenas modificada en el proceso por ser la generación viscosa pequeña (<10-20ºC) y baja la conducción de calor. A mayor temperatura del material se obtiene una mejor calidad superficial, menor riesgo de defectos de despegue y una disminución de la viscosidad. La disminución de la viscosidad genera una menor presión sobre la masa y consecuentemente un menor esfuerzo sobre los rodillos, pero puede generar la inclusión de burbujas en la lámina. Una temperatura demasiado elevada puede ocasionar la degradación del material 

Velocidad de los rodillos La variación de la velocidad de los rodillos permite regular espesor de la lámina sin variar el entrehierro (espacio entre rodillos) A mayor velocidad se obtiene un mayor ritmo de producción, una mayor presión y la consecuente generación viscosa de calor. Un incremento exagerado de la velocidad puede ocasionar posibles problemas de aspereza superficial (ruptura del fundido) 

Campo de buena operatividad en un diagrama de velocidad-temperatura

Observando el grafico se deducen los límites del proceso: 1) Exceso de presión de los cilindros. Aspereza superficial. 2) Bajo rendimiento del proceso. 3) Deficiente homogenización. Defectos superficiales. 4) Degradación superficial e inclusiones de aire. 5) Degradación térmica. 

Medida y control del espesor La homogeneidad del espesor a lo ancho de la lámina se regula mediante dos técnicas:  1.- Aplicación de momentos flectores en extremos de los cilindros 2.- Variando el ángulo entre los ejes de los cilindros (se rompe paralelismo) La medida del espesor a lo ancho de la lámina se realiza mediante un detector de absorción de radiación β (beta), que será proporcional al espesor. El sistema de medida permite ajustar de forma continua el sistema de regulación para obtener un espesor homogéneo. También existen sensores de espesor por rayos x, por rayos γ (gamma) y por láser. 

Enfriamiento y acabado En el caso de los termoplásticos, el espesor definitivo de la lámina puede ser el obtenido en el calandrado, en cuyo caso el material es soportado por un tren de rodillos que impiden que se deforme o el que se obtiene por un estirado final aún a las temperaturas cercanas a las de calandrado (temperaturas demasiado bajas producirían tensiones residuales). El estirado se realiza en films de hasta 50μm.