El calandrado

Es un proceso de conformado que consiste en hacer pasar un material sólido a presión entre rodillos de metal generalmente calientes que giran en sentidos opuestos. La finalidad puede ser obtener láminas de espesor controlado o bien modificar el aspecto superficial de la lámina .Este proceso se aplica a una gran variedad de materiales, incluyendo metales, fibras textiles, papel y polímeros.

Calandrado de termoplásticos

Consiste en pasar el plástico en estado visco elástico (Tg< T <Tm) por una serie de rodillos para producir una hoja continua. 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.

Materiales que se pueden usar en el calandrado:

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. Termoplásticos (PE, TPU, PP, ABS etc.), cauchos sintéticos y naturales: el proceso requiere que sea esta familia por ser gomosos y elásticos. Se utilizan para fabricar juguetes, botes inflables, cubiertas de albercas, reciclaje de neumáticos, cintas de transporte.

El PVC es el polímero termoplástico más empleado por ser elástico y con propiedades gomosas es utilizado en el proceso. Se utiliza para fabricar cubiertas para pisos, manteles de vinilo etc.

Resistencia a la tensión

% de alargamiento

Módulo elástico

(PSI)

Densidad (g/cm3)

Impacto Izod (ft lb/pulg)

Polietileno (PE):

Baja densidadAlta densidadPeso molecular ultrato

3000

5500

7000

800

130

350

40000

180000

100000

0.92

0.96

0.934

9.0

4.0

30.0

Cloruro de polivinilo (PVC)

9000 100 600000 1.40

Polipropileno (PP)

6000 700 220000 0.90 1.0

Proceso:

Aplicado a termoplásticos y elastómeros.

Obtención de láminas.

1) Alimentación. El material tiene que estar previamente plastificado: material fundido (termoplásticos: TPU, LDPE…) previamente extruido.

- Gel con plastificantes (PVC)

- Gel con ex tendedores o facticios [ayudas al procesado: facilitan incorporación de componentes] (gomas).2) Cilindros de calandria (2-4m de ancho). Ejemplos:

3) Se obtiene lámina calandrada (0,3-1,0mmhabitualmente)

4) Cilindros de calibración y enfriamiento.

5) Corte y bobinado.

Acabados superficiales: brillante, mate, difuminado, texturas… Depende del recubrimiento aplicado en el último cilindro caliente.

Las instalaciones de calandrado son costosas (puesta en marcha del proceso de 10 horas). Sólo rentables para grandes volúmenes de producción.

Aplicable a materiales de alta viscosidad y que se degradan fácilmente (deben estar poco tiempo a Temperaturas elevadas). Ejemplo: PVC.

Medida y control del espesor

Homogeneidad del espesor a lo ancho de la lámina: regulación mediante dos técnicas:

Aplicación de momentos flectores en extremos de los cilindros.

Variando el ángulo entre los ejes de los cilindros (se rompe paralelismo).

Medida del espesor a lo ancho de la lámina: mediante detector de absorción de radiación β, que es proporcional al espesor.

El sistema de medida permite ajustar de forma continua el sistema de regulación para obtener un espesor homogéneo.

Enfriamiento y acabado

Termoplásticos: El espesor definitivo de la lámina puede ser: El obtenido en calandrado, en cuyo caso el material es soportado por un tren de rodillos que impiden que se deforme.

El que se obtiene por un estirado final aún a las temperaturas cercanas a las de calandrado (temperaturas demasiado bajas producirían tensiones residuales).

Filmes de hasta sólo 50μm.

Últimas etapas: enfriamiento + corte de bordes + bobinado sin estiramiento adicional (empleo de rodillos de par torsor constante).

Elastómeros: producto “en verde” sin vulcanizar. El horno de vulcanización puede situarse a la salida de la calandria para cintas.

Aditivos 

Con frecuencia se utilizan aditivos químicos para conseguir una propiedad determinada. Por ejemplo, los antioxidantes protegen el polímero de degradaciones químicas causadas por el oxígeno o el ozono. De una forma parecida, los estabilizadores ultravioleta lo protegen de la intemperie. Los plastificantes producen un polímero más flexible, los lubricantes reducen la fricción y los pigmentos colorean los plásticos. Algunas sustancias ignífugas y antiestáticas se utilizan también como aditivos. Muchos plásticos se fabrican en forma de material compuesto, lo que implica la adición de algún material de refuerzo (normalmente fibras de vidrio o de carbono) a la matriz de la resina plástica. Los materiales compuestos tienen la resistencia y la estabilidad de los metales, pero por lo general son más ligeros. Las espumas plásticas, un material compuesto de plástico y gas, proporcionan una masa de gran tamaño pero muy ligera. 

El color del plástico El puesto de un mercado en la ciudad india de Bombay ofrece una multicolor variedad de productos de plástico. Los plásticos son resinas sintéticas cuyas moléculas son polímeros, grandes cadenas orgánicas. Los plásticos son duraderos y ligeros. El petróleo se refina para formar moléculas orgánicas pequeñas, llamadas monómeros, que luego se combinan para formar polímeros resinosos, que se moldean o extruyen para fabricar productos de plástico.

Forma y acabado 

Otros procesos utilizados son el moldeo por compresión, en el que la presión fuerza al plástico a adoptar una forma concreta, y el moldeo por transferencia, en el que un pistón introduce el plástico fundido a presión en un molde. El calandrado es otra técnica mediante la que se forman láminas de plástico. Algunos plásticos, y en particular los que tienen una elevada resistencia a la temperatura, requieren procesos de fabricación especiales. Por ejemplo, el politetrafluoretileno tiene una viscosidad de fundición tan alta que debe ser prensado para conseguir la forma deseada, y sinterizado, es decir, expuesto a temperaturas extremadamente altas que convierten el plástico en una masa cohesionada sin necesidad de fundirlo. 

Salud y riesgos para el entorno  

Dado que los plásticos son relativamente inertes, los productos terminados no representan ningún peligro para el fabricante o el usuario. Sin embargo, se ha demostrado que algunos monómeros utilizados en la fabricación de plásticos producen cáncer. De igual forma, el benceno, una materia prima en la fabricación del nylon, es un carcinógeno. Los problemas de la industria del plástico son similares a los de la industria química en general.  La mayoría de los plásticos sintéticos no pueden ser degradados por el entorno. Al contrario que la madera, el papel, las fibras naturales o incluso el metal y el vidrio, no se oxidan ni se descomponen con el tiempo. Se han desarrollado algunos plásticos degradables, pero ninguno ha demostrado ser válido para las condiciones requeridas en la mayoría de los vertederos de basuras. En definitiva, la eliminación de los plásticos representa un problema medioambiental. El método más práctico para solucionar este problema es el reciclaje, que se utiliza, por ejemplo, con las botellas de bebidas gaseosas fabricadas con tereftalato de polietileno. En este caso, el reciclaje es un proceso bastante sencillo. Se están desarrollando soluciones más complejas para el tratamiento de los plásticos mezclados de la basura, que constituyen una parte muy visible, si bien relativamente pequeña, de los residuos sólidos. 

El Plástico Como Problema 

Muchas de las ventajas de los productos plásticos se convierten en una desventaja en el momento que desechamos ya sea el envase porque es descartable o bien cuando tiramos objetos de plástico porque se nos han roto. Si bien los plásticos podrían ser reutilizados o reciclados en su gran mayoría, lo cierto es que hoy estos desechos son un problema de difícil solución, fundamentalmente en las grandes ciudades. Es realmente una tarea costosa y compleja para los municipios encargados de la recolección y disposición final de los residuos ya que a la cantidad de envases se le debe sumar el volumen que representan. Por sus características los plásticos generan problemas en la recolección, traslado y disposición final. Algunos datos nos alertan sobre esto. Por ejemplo, un camión con una capacidad para transportar 12 toneladas de desechos comunes, transportará apenas 6 ó 7 toneladas de plásticos compactado, y apenas 2 de plástico sin compactar.

Dentro del total de plásticos descartables que hoy van a la basura se destaca en los últimos años el aumento sostenido de los envases de PET, proveniente fundamentalmente de botellas descartables de aguas de mesa, aceites y bebidas alcohólicas y no alcohólicas. Las empresas, buscando reducir costos y amparadas en la falta de legislación, vienen sustituyendo los envases de vidrio por los de plástico retornables en un comienzo, y no retornables posteriormente. Esta decisión implica un permanente cambio en la composición de la basura montevideana y bonaerense. En Uruguay este proceso se ha acelerado desde mediados de 1996, agravándose durante 1997 cuando además, muchos envases retornables de vidrio se transformaron en vidrio descartable. 

Sus Derivados del Proceso y Algunos Ejemplo de ellos:

El calandrado es un proceso especializado que se usa para la fabricación de productos de alta calidad en grandes lotes, fundamentalmente láminas y planchas de PVC (poli cloruro de vinilo). También se puede utilizar para procesar el PE, PP, ABS y otros polímeros termoplásticos. Un aspecto importante en el calandrado de láminas es la posibilidad de realizar tratamientos superficiales, como el grabado o la modificación de sus propiedades físicas por estiramiento.

Este proceso se aplica a una gran variedad de materiales, incluyendo metales, fibras textiles, papel y polímeros.

Correas transportadoras: Los polímeros de ingeniería ofrecen una amplia variedad de resinas para hacer correas transportadoras de última generación. Los TPU como poliéster, poliéster, policaprolactona y otras especialidades permiten que los fabricantes de correas cumplan con especificaciones muy rigurosas.

Recubrimientos protectores: Algunas resinas ofrecen oportunidades únicas para productos de revestimiento de tela. Los recubrimientos preparados con resinas de solución de polímeros de ingeniería o compuestos exhiben excelentes propiedades que pueden obtenerse mediante recubrimiento.

Recubrimiento por calandrado

El recubrimiento polimérico se añade en forma de pasta, soluciono gel. Técnica adecuada para recubrimiento de sustratos: papel, cartón, aluminio, tejidos, entre otros.

El papel, ha pasado a través de un grupo de cilindros para reducir su espesor, aumentar la densidad y mejorar su suavidad y brillo superficiales.

Hojas de P.V.C. Calandrado especialmente indicado para confeccionar elementos troquelados o como soporte en Comunicación Visual, artes Gráficas, Huecograbado, etc. Su versatilidad garantiza su uso en cualquier tipo de impresión. Homologado para uso alimentario (FDA). Se fabrica en Incoloro, Blanco y Anti-Réflex. Utilizado para recubrir materiales de refuerzo con algún compuesto (ejem. Lonas)

En tanto con el calandrado se obtienen diferentes acabados superficiales: brillante, mate, difuminado, texturas, estampado, metalizado, se puede aplicar a papel, algodón, linos, sedas y diversas telas hechas por el hombre, polímeros, tales como PVC y ABS, y en menor medida, polietileno de alta densidad (HDPE) , polipropileno, polietileno y cauchos.

La película de plástico se utiliza para: Impermeables, manteles de transparente para envolver cortinas de baño, lonas, etc. hule, film alimentos,

De los elastómeros laminados: Cintas transportadoras, neumáticos, membranas, correas trapeciales, entre otros.

“MAQUINA DE CALANDRADO DE 3 RODILLOS”

Este tipo de la máquina de calandrado de tejidos de 3 rodillos, contiene varias opciones de rodillo suave, incluyendo rodillos de nylon, rodillo de algodón, rodillo de lana de papel y rodillos de caucho. Este incrementa la densidad de la tela, haciéndola suave, reluciente y plana, después del proceso de calandrado

Datos técnicos principales de la máquina de calandrado de tejidos de 3 rodillos

1 Tipo 3 rodillos verticales1. Rodillos superior –Rodillos calentador2. Rodillos medio –Rodillos de nylon 3. Rodillos inferior –Rodillos de enfriamiento

2 Velocidad 5-50m/min.3 Ancho del rodillo 1800mm4 Ancho del tejido 1600mm5 Forma de presión Hidráulica6 Presión Hidráulica ≤10mpa7 Máx. Presión 60T8 Diámetro del rodillo

inferior360mm

9 Diámetro del rodillo medio para nylon

510mm

10 Diámetro del rodillo superior en acero

360mm

11 Medios de calefacción Calefacción eléctrica12 Temperatura de

funcionamiento≤100℃

13 Sistema de enfriamiento Enfriamiento por aspersor de viento, rodillos inferiores para refrigeración por agua

14 Camino de conducción/potencia

A través del panel del tablero con controlador de temperatura. Frecuencia del Motor-conversión ajustable

15 Energía de instalación 56.4kwEnergía de funcionamiento

30kw /h

16 Salida del tejido Columpio con plegador o dispositivo dosificador con despliege

17 Peso total 13 Toneladas18 Medidas exteriores Longitud 6000mm × Ancho 4350mm× Alto 3050mm19 Operador Directo Mano derecha o mano izquierda21 Dispositivo anti-estática 123 Detector de Metal 124 Partes de repuesto 3pzs de tubo calefacción eléctrica, 1conjunto de

sellos de aceite, 1 conjunto de cepillo de carbono, 20pzs de anillos de sellado, 1 conjunto de unidades de expansión, percha

Bibliografía

BRESCIA, Frank y otros. (1977). Química. Nueva Editorial Interamericana S.A. D.F. México. 654p.

FOUSTER, Juan y otros. (1985). Química. Universidad Nacional Abierta. Estudios Profesionales I. Ingeniería Industrial. Impresos Urbina. Caracas. Venezuela. 455p.