DE2316981B2 - Kalander für die Verarbeitung von Gummi und Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kalander für die Verarbeitung von Kunstscoff oder Gummi, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist.

Bei der Verarbeitung von Gummi und Kunststoff entstehen in den Walzenspalten zum einen durch den Durchgang der Walzen, bedingt durch das Eigengewicht, und zum anderen durch die zu leistende Verformungsarbeit im Walzenspalt selbst eine Walzendurchbiegung.

Es ist bekannt, diese Walzendurchbiegungen durch Schrägverstellen der Walzen b/w. durch Gegenbiegen der beiden Walzen gegeneinander zu kompensieren.

Beim Schrägverstellen und auch beim Gegenbiegen von Kalanderwalzen wird die obenerwähnte Durchbiegung bis zu einem gewissen Grade kompensiert. Ein absolut paralleler Walzenspalt kann jedoch durch derartige Maßnahmen nicht erzielt werden.

Für die Folienqualität, insbesondere jedoch für die Folienoberfläche ist es von ausschlaggebender Bedeutung, dafür Sorge zu tragen, daß der letzte Walzenspalt parallel ist, damit die aus dem Kalander austretende Folie keine Dickentoleranzen über die Gesamtbreite aufweist.

Aus der DT-OS 16 29 809 ist eine Kalanderkonstruktion bekannt, bei der die Durchmesser der in Materialdurchlaufrichtung letzten drei Walzen so ausgelegt werden, daß die Differenzkraft, resultierend aus den uüiü. die Malerialveiformungsaibeil entstehenden Spaltkräfte im letzten und vorletzten Spalt, die ballig geschliffene vorletzte Walze so durchbiegt, daß ein paralleler letzter Walzenspalt entsteht.

Dabei wird die Balligkeit der vorletzten Walze für eine Maximalkrümmung der lct/tcn Walze ausgelegt und bei geringerer Krümmung als die maximale Krümmung die Diffcrenzspaltkraft in ihrer Größe durch die größere Spaltdicke und geringere Materialbreite im vorletzten Walzenspalt so eingestellt, daß ein paralleler letzter Walzenspalt entsteht.

Um hiernach einen parallelen letzten Walzenspalt zu erhalten ist es zusätzlich zum Balligschleifen einer Walze erforderlich, eine angemessene Regulierung der Filmdickenverhältnisse vorzunehmen.

Durch die Anwendung einer ballig geschliffenen Walze in einem Kalander erfahrt dieser zwangläufig eine aroße Einschränkung hinsichtlich seines Einsatzgebietes, bedingt durch die stark unterschiedliche Materialviskosität, beispielsweise von Hart- und Wcich-PVC. 1st die Balligkeit einer Walze auf Hart-PVC abeestelli, so ist die Verarbeitung von Weich-PVC auf einem derartigen Kalander nicht mehr möelich. Die Verwendung von stark ballig geschliffenen" Walzen führte somit von der vorliegenden Erfindung weg.

Die Aufeabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen absolut parallelen Walzenspalt ohne Verwendung von herkömmlichen Durchbiegungs- und Kompensierungseinrichtungen. auch bei einem Kalander der in Anspruch 1 angegebenen Gattung, ohne ballige Walze bzw. mit drei zylindrischen letzien Walzen zu erreichen.

Die Aufgabe wird erfindiinüsgemäli dadurch gelöst, daß als vorletzte Walze eine zUindrischc Walze angeordnet ist.

Durch eine entsprechende Auslegung der Walzendurchmesser eines Kalanders wird erreicht, daß trotz der Walzendurchbiegung ein letzter paralleler Walzenspalt erzielt wird. Dabei ist es von Bedeutung, daß die im vorletzten Walzenspalt auftretende Kraft, die in ihrem Durchmesser geringer bemessene vorletzte Walze in dieselbe Richtung und im selben Maß wie die letzte Kalanderwalze durchbiegt, die in ihrem Durchmesser größer bemessen weiden muß als die vorletzte Walze, jedoch kleiner als der Durchmesser der drittletzten Walze.

Ausführungsbeispielc der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 der Zeichnungen zeigt einen Vier-Walzen-Kalander, wobei in Produktionsrichtung die drei letzten Walzen in ihrem Durchmesser in einem ganz bestimmten Verhältnis zueinander stehen;

F i g. 2 zeigt die drei letzten Walzen gemäß Fig. 1, wobei die Durchmesser der Walzen, die in den beiden letzten Walzenspalton auftretende Kraft, die Differenzkraft und der Durehbiegungsurad angegeben sind;

F i g. 3 zeigt die drei letzten Walzen eines Kalanders gemäß Fig. 1 in Frontansicht;

F i «. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform als Fünf-Walzen-Kalander:

l· 1 g. 5 zeigt einen Vier-Walzen-Kalander, wobei die beiden letzten, den parallelen Walzenspalt bildenden Walzen unter der drittletzten Walze angeordnet sind.

Gemäß Fig. I der Zeichnung wird das zu verarbeitende Material in dem Spalt zwischen den Walzen 1 und 2 aufgegeben und bildet danach zwischen den Walzen 2 und 3 einen Material wulst 5. Da die Walzendurchmesser unterschiedlich groß sind, ist auch der Materialwulsl 5 größer als der Matcrialwulst 6 zwischen Walzen 3 und 4.

Auf Grund der unterschiedlichen Matcrialwulste 5 und 6 entstehen auch unterschiedliche Spaltkräfie in den Walzenspalten 5 und 6. Das Material erzeugt Kräfte, die nach oben und nach unten wirken und die Walzen 2 und 3 auseinanderdrücken. Gleichzeitig erzeugt das Material in den Walzenspalten 5 und 6 Umfangskräfte. die entgegen der Drehrichtung der Walzen wirken.

In F i g. 2 und 3 der Zeichnungen wird an Hand eines praktischen Beispieles die Durchbiegung der Walzen und die auftretenden Spaltl'.riifte in den Walzenspalten 5 und 6 und der Walzendurchmesser dargestellt.

In dem Walzenspalt 5 tritt durch das zu verarbeitende Material ein Spaltdruck von 106.2 Mf auf. der die Walze 2, die einen Durchmesser von 800 mm hat. um 66 my nach unten durchbiegt.

Die in dem Spalt 5 auftretende Kraft von 106.2 Mp wirkt sich jedoch auch gegenüber der Walze 3. die einen Durchmesser von 350 mm hat, aus. In dem Walzenspalt 6 entsteht durch das zu verarbeitende Material und durch das Eigengewicht der Walzen eine Kraft von 85,8 Mp. Auf die Walze 3 wirkt somit 106.2Mp von unten und 85,8 Mp von oben ein, wodurch sich eine DifTerenzkraft von 20,4 Mp ergibt, die die Walze 3 um 350 my nach oben durchbiegt.

Der Durchmesser der Walze 4 muß also rechnerisch no ermittelt werden, daß die in dem Spalt 6 auftretende Kraft von 85,8 Mp die Walze 4 ebenfalls um 350 my nach oben hin durchbiegt.

In dem Beispiel gemäß F i g. 2 hat somit die Walze 4 einen Durchmesser von 500 mm.

Dadurch, daß die Walzen 2 und 4 je um 350 my nach oben durchbiegen, wird ein vollkommen paralleler Walzenspalt 6 erhalten. Dies ist insbesondere aus F i g. 3 leicht erkennbar.

Hinsichtlich der Walze 2 in Fig. 3 muß noch erwähnt werden, daß diese Wal?.c mit einer Bombage. gezeichnet durch die gestrichelte Linie 7. verschen worden ist, um auch einen relativ parallelen Walzenspalt 5 zu erzielen. Es muß jedoch erwähnt werden, daß auch ohne Bombage der Walze 2 durch eine entsprechende Auslegung der Durchmesser der Walzen 2. 3 und 4 ein paralleler Walzenspalt 6 zwischen den Walzen 3 und 4 erzielt werden kann.

Die Spaltdrücke in den Walzenspalten 5 und 6 stehen in einem bestimmten Verhältnis. In einem Walzenspalt zwischen Walzen größeren Durchmessers bildet sich auch ein entsprechend größerer Knet und somit auch eine entsprechend größere Spaltkraft.

Bei einer entsprechenden Bemessung der Durchmesser der in Produktionsrichtung letzten drei Walzen eines Kalanders ist es somit möglich, zwischen den beiden letzten Walzen 3 und 4 einen vollkommen parallelen Walzenspalt zu erzielen.

Durch Einstellung der Walzenspaltdicke, der Drehzahlen und der Temperaturen der letzten drei Walzen kann das Verhältnis der Walzenspaltdrürke noch geringfügig beeinflußt werden, um kleine Abweichungen, wie beispielsweise die verschiedenen Eigendurchbiegungen, verursacht durch das Eigengewicht der Walzen, der letzten beiden Walzen auszugleichen.

Das nachstehende Beispiel zeigt, daß bei geeigneter Auswahl der Durchmesser der letzten drei Walzen die letzten beiden Walzen die gleiche Durchbiegung haben und somit über die ganze Ballenlänge einen gleich großen Walzenspalt bilden.

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Drittletzte Walze: 0 80 cm,
Trägheitsmoment S₁ = I 750 0(X) cm⁴.

Vorletzte Walze: 0 35 cm,

Trägheitsmoment S-, = 64000 cm⁴. Letzte Walze :0 50 cm.
Trägheitsmoment S₃ = 267 (XX) cm⁴.

Lagermittenabstand aller Walzen / = 260 cm. BaI-lenlänee aller Walzen /,, = 200 cm. Elastizitätsmodul für Stahlwalzen £ = 2 K)O(KX) kp.cm².

Formel für maximale Durchbiegung bei Streckenlast auf Träger auf 2 Stützen:

Die Streckenlast ρ durch den Materialdruck des Knetes wird auf der Grundlage der Formel nach A r d i c h ν i I 1 i berechnet:

dm

■'-a

Hierbei ist

I₁ — die Viskosität des Material*.

dm = mittlerer Walzendurchmesser.

/,, = Ballenlänge aller Walzen.

c = Geschwindigkeit.

.s- = Spaltgröße.

h = Knetdicke.

Im vorliegenden Beispiel wurde folgende Belastung ermittelt:

Spalilast zwischen drittletzter und vorletzter Walze:

P₁ = 106 200 kp. Spaltlast zwischen vorletzter und letzter Walze:

p₃ = 85 800kp. Differenzlast auf vorletzter Walze:

P₂ = _Pl - p₃ = 20 4OOkp. Durchbiegung der drittletzten Walze:

/hi. = v⁵' · ^Pl = 0.00663 cm. 384 E S₁

Durchbiegung der vorletzten Walze:

5 ■ I³ p₂
- ⁼ 384 E ' S₂

Durchbiegung der letzten Walze:

5 · '■' /h

Das ergibt //», = Jm₃, d. h.. die Dicke des letzten Walzenspaltes ist über die ganze Länge gleich groß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kalander für die Verarbeitung von Kunststoff oder Gummi, bei dem in Materiallaufrichtung die vorletzte Walze mit einem kleineren Durchmesser versehen ist als die !etzte und drittletzte Walze und die Durchmesser dieser letzten drei Walzen so ausgelegt werden, daß die Differenzkraft, resultierend aus den durch die Materialverformungsarbeit entstehenden Walzenspaltkräften im vorletzten und letzten Walzenspalt, die vorletzte Walze so durchbiegt, daß ein paralleler letzter Walzenspalt entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß als vorletzte Walze eine zylindrische Walze angeordnet ist.

2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drittletzte Walze einen größeren Durchmesser aufweist als die letzte und vorletzte Walze.