Polymer calendering/id

Ini adalah halaman topik . Baca selengkapnya...Fokus Appropedia adalah pada penelitian asli , tetapi halaman ini menyediakan konteks yang bermanfaat dan membantu menavigasi situs. Anda dapat membantu Appropedia dengan menyempurnakan halaman ini .

Kalender adalah alat yang digunakan untuk memproses lelehan polimer menjadi lembaran atau film. Alat ini telah digunakan selama lebih dari seratus tahun dan ketika pertama kali dikembangkan, alat ini terutama digunakan untuk memproses karet, tetapi sekarang umumnya digunakan untuk memproduksi lembaran ^{W termoplastik, pelapis, dan film. [ 1 ]} Kalender tidak pernah menjadi sangat populer ketika pertama kali ditemukan terutama karena sulit untuk menyesuaikan celah yang diinginkan antara rol; akibatnya, sulit untuk mendapatkan ketebalan lembaran yang akurat. Proses ini tidak mulai menjadi populer sampai tahun 1930-an ketika mesin menjadi lebih mudah untuk disesuaikan. ^{[ 2 ]} Sekarang kalender dapat mencapai toleransi sekitar±0,005 mm. ^{[ 2 ]}

Cara kerjanya

Konsep kalender cukup mudah dipahami. Ide dasar dari mesin ini adalah meremas polimer yang dilunakkan dengan panas di antara dua atau lebih rol (area ini disebut nip) untuk membentuk lembaran yang berkesinambungan. Untuk memulai proses, polimer harus melalui pencampuran dan fluks sebelum melewati kalender. Pencampuran adalah proses yang menciptakan polimer yang diinginkan dan fluks memanaskan dan mengolah polimer yang telah dicampur ini untuk membuatnya menjadi konsistensi yang lebih mudah ditangani oleh kalender. ^{[ 3 ]} Polimer kemudian siap untuk melewati kalender dan akan meninggalkannya pada ketebalan yang terutama bergantung pada celah antara dua rol terakhir. Set rol terakhir juga menentukan permukaan akhir; misalnya, mereka dapat memengaruhi kilap dan tekstur permukaan. ^{[ 1 ]} Satu hal tentang polimer yang dikalender adalah bahwa lembaran yang melewati rol cenderung mengikuti rol yang bergerak lebih cepat dari keduanya yang bersentuhan dengannya dan juga lebih menempel pada rol yang lebih panas. Itulah sebabnya kalender biasanya diakhiri dengan rol yang lebih kecil dengan kecepatan lebih tinggi untuk mengelupas lembaran. Itulah sebabnya mengapa rol tengah biasanya dijaga agar tetap dingin sehingga lembaran tidak akan menempel pada rol lain atau terbelah karena menempel pada kedua rol yang dapat terjadi. ^{[ 4 ]} Fenomena terbelah ini telah memaksa operator kalender untuk menginginkan rasio gesekan yang tinggi antara dua rol, yang berkisar antara 5/1 hingga 20/1. ^{[ 4 ]}

Penggunaan

• ubin lantai
• lantai kontinyu
• pakaian hujan
• tirai kamar mandi
• penutup meja
• pita peka tekanan
• pelapis otomotif dan furnitur
• penutup dinding
• langit-langit bercahaya
• tanda dan tampilan
• dll. ^{[ 3 ]}

Spesifikasi Material

Polimer terbaik untuk kalendering adalah termoplastik. Salah satu alasannya adalah karena polimer tersebut melunak pada suhu yang jauh lebih rendah daripada suhu lelehnya, sehingga menghasilkan rentang suhu kerja yang luas. Polimer tersebut juga melekat dengan baik pada rol, sehingga dapat terus melalui rantai dengan baik, tetapi tidak melekat dengan baik dan macet pada rol. Alasan terakhir adalah lelehan termoplastik memiliki viskositas yang cukup rendah, tetapi masih cukup kuat untuk menyatu dan tidak mengalir ke mana-mana. Bahan yang peka terhadap panas juga bagus untuk kalender karena kalender memberikan tekanan yang sangat besar pada bahan untuk mengerjakannya dan oleh karena itu tidak memerlukan suhu yang terlalu tinggi untuk memprosesnya, sehingga membatasi kemungkinan degradasi termal. Inilah sebabnya kalendering sering kali menjadi metode pilihan untuk memproses PVC. ^{[ 2 ]} Karena sifat prosesnya, polimer harus memiliki riwayat geser dan termal yang konsisten di seluruh lebar lembaran. ^{[ 5 ]}

Keuntungan

Kualitas terbaik lembaran plastik saat ini diproduksi oleh kalender; pada kenyataannya, satu-satunya proses yang bersaing dengan kalender dalam pembentukan lembaran adalah ekstrusi ^W. Kalender juga sangat baik dalam menangani polimer yang sensitif terhadap panas karena menyebabkan degradasi termal ^W yang sangat sedikit . Keuntungan lain dari kalender adalah bahwa ia baik dalam mencampur polimer yang mengandung sejumlah besar aditif padat yang tidak tercampur atau terfluks dengan sangat baik. Ini benar karena dibandingkan dengan ekstrusi, kalender menghasilkan laju leleh yang besar untuk jumlah energi mekanis yang dimasukkan. ^{[ 6 ]} Karena ini perusahaan dapat menambahkan lebih banyak produk pengisi ke plastik mereka dan menghemat uang untuk bahan baku. Kalender adalah mesin yang sangat serbaguna yang berarti sangat mudah untuk mengubah pengaturan seperti ukuran celah rol.

Kekurangan

Meskipun proses kalendering menghasilkan produk yang lebih baik daripada proses ekstrusi, ada beberapa kelemahan. Salah satu kelemahannya adalah proses ini lebih mahal untuk dilakukan yang merupakan penghalang utama bagi banyak perusahaan. Proses kalendering juga tidak sebaik pada pengukur yang terlalu tinggi atau pengukur yang terlalu rendah. Jika ketebalannya di bawah 0,006 inci maka ada kecenderungan lubang jarum dan rongga muncul di lembaran. ^{[ 4 ]} Jika ketebalannya lebih besar dari sekitar 0,06 inci, ada risiko terperangkapnya udara di lembaran. ^{[ 7 ]} Ketebalan apa pun yang diinginkan dalam kisaran itu akan menjadi jauh lebih baik menggunakan proses kalender.

Jenis

Ada 3 jenis utama kalender: tipe I, tipe L dan tipe Z

Saya Mengetik

Tipe I, seperti yang terlihat pada Gambar 1, selama bertahun-tahun merupakan kalender standar yang digunakan. Tipe ini juga dapat dibuat dengan satu rol tambahan di tumpukan. Namun, desain ini tidak ideal karena pada setiap jepitan terdapat gaya luar yang mendorong rol menjauh dari jepitan.

Tipe L

Tipe L sama seperti yang terlihat pada Gambar 2 tetapi dicerminkan secara vertikal. Kedua pengaturan ini telah menjadi populer dan karena beberapa rol berada pada sudut 90 ^derajat terhadap yang lain, gaya pemisah rolnya tidak terlalu berpengaruh pada rol berikutnya. Kalender tipe L sering digunakan untuk memproses vinil kaku dan kalender tipe L terbalik biasanya digunakan untuk vinil fleksibel. ^{[ 8 ]}

Tipe Z

Kalender tipe z menempatkan setiap pasang rol tegak lurus dengan pasangan berikutnya dalam rantai. Ini berarti bahwa gaya pemisah rol yang ada pada setiap rol secara individual tidak akan memengaruhi rol lainnya. ^{[ 5 ]} Fitur lain dari kalender tipe Z adalah bahwa mereka kehilangan lebih sedikit panas dalam lembaran karena seperti yang dapat dilihat pada Gambar 3 lembaran hanya bergerak seperempat dari keliling rol untuk mendapatkan di antara rol. ^{[ 9 ]} Sebagian besar jenis lainnya ini adalah sekitar setengah keliling rol.

Fisika Kalender

Mekanika Fluida

Proses ini dapat dimodelkan dengan menggunakan analisis newtonian. Asumsi yang harus dibuat untuk mengembangkan persamaan ini adalah: ^{[ 5 ]}

1. Alirannya simetris antara dua rol
2. Alirannya dalam keadaan stabil dan laminar
3. Fluida tak termampatkan
4. Tidak ada selip antara cairan dan rol
5. Jari-jari rol jauh lebih besar daripada celah antara rol sehingga dapat diasumsikan aliran terjadi antara pelat paralel.

Kecepatan fluida/lelehan terhadap roller: ^{[ 5 ]}

Bahasa Indonesia: VD=Rω(1)

• R adalah jari-jari rol
• ωadalah kecepatan sudut rol dalam rad s ^-1

Kecepatan juga dapat ditemukan di mana saja di antara roller dengan menggunakan persamaan berikut: ^{[ 5 ]}

Bahasa Indonesia: V(X)=Bahasa Indonesia: VD-12akuDPDX(H2-kamu2)(2)

• h adalah setengah jarak antara dua rol x jaraknya (lihat Gambar 4)
• dP/dx adalah gradien tekanan
• y adalah jarak dari tengah antara rol yang kecepatannya sedang dihitung
• akuadalah viskositas

Dari persamaan tersebut terlihat bahwa kecepatan aliran mendekati kecepatan rol saat mendekatinya. Persamaan tersebut juga menunjukkan bahwa di tengah-tengah kedua rol, kecepatan akan bergerak paling lambat. Hanya dengan viskositas tinggi dan gradien tekanan rendah, kecepatan lelehan dapat mendekati kecepatan rol.

Aliran volumetrik dapat dimodelkan dengan: ^{[ 5 ]}

Q=2H*KamiBahasa Indonesia: VD(3)

• W adalah lebar lembaran yang diproduksi

Persamaan ini secara langsung menunjukkan seberapa cepat produk akan diproduksi.

Tekanan maksimum dapat ditemukan dengan: ^{[ 5 ]}

PMAX=15akuaku3Bahasa Indonesia: VD2Hangka 0R2Hangka 0(4)

• h ₀ adalah setengah jarak antara rol saat mereka paling dekat satu sama lain (lihat Gambar 4)
• akuadalah p (lihat persamaan 6) pada h ^* (lihat Gambar 4)

Oleh karena itu, tekanan maksimum dikurangi dengan mengurangi kecepatan, viskositas, atau radius rol, atau dengan meningkatkan celah rol.

Persamaan berikut ini adalah untuk gaya yang disebabkan oleh fluida yang bekerja untuk memisahkan kedua rol: ^{[ 5 ]}

F=3akuBahasa Indonesia: VDRKami4Hangka 0F(PBahasa Indonesia:aku)(5)

• p didefinisikan dalam persamaan 6

Sangat penting agar gaya pemisahan rol ini serendah mungkin. Dari persamaan tersebut dapat dilihat bahwa untuk melakukan hal ini, viskositas, kecepatan, radius rol, dan lebar lembaran perlu dikurangi dan celah rol perlu ditingkatkan.

p didefinisikan oleh: ^{[ 5 ]}

P2=X22RHangka 0(6)

• x = 0 pada h ₀ dan meningkat ke kanan

Total daya masukan ke kedua rol: ^{[ 6 ]}

Paku=3akuKamiBahasa Indonesia: VD22RHangka 0F(aku)(7)

Seperti halnya gaya dan tekanan untuk mengurangi daya, viskositas, kecepatan rol, lebar, dan radius rol perlu dikurangi dan celah rol perlu ditingkatkan. Persamaan tersebut menunjukkan bahwa masukan daya paling bergantung pada kecepatan, jadi untuk mengurangi masukan daya, cara yang paling efektif adalah dengan mengurangi kecepatan rol. Meskipun ini akan mengurangi produksi, melihat persamaan 3 menunjukkan bahwa keluaran kurang dipengaruhi oleh perubahan kecepatan daripada daya.

Dua fungsi pada persamaan 5 dan 7 adalah: ^{[ 6 ]}

F(aku)=(1-aku2)[coklat kecokelatan-1aku-coklat kecokelatan-1PSaya[Bahasa Indonesia]-[(aku-PSaya)(1-PSayaaku)1+PSaya2[Bahasa Indonesia](8)

F(PBahasa Indonesia:aku)=(aku-PSaya1+PSaya2)[-PSaya-aku-5aku5(1+PSaya2)+(1-3aku2)[akucoklat kecokelatan-1aku-PSayacoklat kecokelatan-1PSaya[Bahasa Indonesia](9)

• p _i adalah p di mana lelehan awalnya mulai terkompresi (di mana lelehan bersentuhan dengan kedua rol)

Efek Suhu

Suhu lelehan fluida ditemukan paling tinggi di roller. Hal ini terjadi karena dua alasan:

1. geseran paling tinggi terjadi pada sisi aliran laminar dan oleh karena itu gesekan dan panas juga paling tinggi di sana
2. panas ditambahkan ke sistem melalui rol, dan cairan tidak menghantarkannya dengan baik ^{[ 6 ]}

Efek dari hal ini cenderung bertambah besar bahkan semakin kental cairannya. Jika suhu penggulungan dinaikkan, maka akan terjadi perubahan pada mekanika fluida di atas. Hal ini akan menurunkan viskositas; akibatnya mengurangi daya masukan, tekanan, dan gaya pemisah penggulungan dalam cairan. Hal ini juga akan menurunkan kemungkinan terjadinya retakan dalam cairan dan membuat permukaan akhir lebih baik, tetapi semua ini harus dibayar dengan harga yang mahal dan meningkatkan kemungkinan terjadinya degradasi termal. ^{[ 5 ]}

Efek Kecepatan pada Produk Akhir

Kalender mampu menghasilkan lembaran polimer dengan kecepatan tinggi. Ia dapat menghasilkan lembaran dengan kecepatan antara 0,1 - 2,0 ms ^{^-1} . ^{[ 2 ]} Namun, meningkatkan kecepatan memiliki efek negatif pada proses, selain efek yang disebutkan di bagian Mekanika Fluida. Dengan meningkatkan kecepatan, panas memiliki lebih sedikit waktu untuk menyebar ke seluruh fluida dari rol yang menyebabkan variasi suhu yang lebih besar. Ini juga menyebabkan peningkatan gaya geser dalam fluida di rol, yang meningkatkan kemungkinan cacat permukaan seperti patah. ^{[ 5 ]} Kecepatan jelas perlu dipilih dengan sangat hati-hati untuk menghasilkan produk yang berkualitas.

Pembengkokan Gulungan

Dalam proses kalender, rol berada di bawah tekanan yang sangat besar, yang dapat mencapai hingga 41MPa pada nip terakhir. Tekanan tertinggi berada di tengah lebar rol dan karena itu rol mengalami defleksi. Defleksi ini menyebabkan lembaran yang dibuat menjadi lebih tebal di bagian tengahnya daripada di bagian sampingnya. Ada tiga metode yang telah dikembangkan untuk mengimbangi pembengkokan ini:

1. Gulungan mahkota
2. Pembengkokan gulungan
3. Melintasi gulungan

Roll crowning menggunakan rol yang memiliki diameter lebih besar di bagian tengahnya untuk mengimbangi defleksi rol. Pembengkokan rol melibatkan penerapan momen pada kedua ujung rol untuk melawan gaya lelehan pada rol. Dengan roll crossing, rol ditempatkan pada sudut sedikit satu sama lain dan karena itu gaya rol pada lelehan lebih tinggi di bagian tengah tempat rol berada di atas satu sama lain, dan gaya yang diterapkan pada bagian tepi tempat rol tidak berada tepat di atas satu sama lain lebih sedikit. ^{[ 9 ]}

Efisiensi Energi

Efisiensi adalah rasio energi masukan terhadap energi keluaran. Keluaran didefinisikan terutama oleh persamaan 7 dan energi masukan diketahui dari konsumsi daya. Oleh karena itu untuk meningkatkan efisiensi, seseorang harus menurunkan energi masukan atau meningkatkan energi keluaran. Banyak hal yang memengaruhi energi masukan yang sama sekali tidak berkontribusi pada keluaran. Sebelum membuat produk apa pun, dibutuhkan satu hingga dua jam untuk memulai kalender agar berfungsi saat dingin. ^{[ 4 ]} Karena itu, efisiensi menjadi tergantung pada waktu dan oleh karena itu efisiensi hanya meningkat semakin lama mesin berproduksi dan kalender hanya dapat dianggap memiliki efisiensi yang baik jika dijalankan dalam waktu lama. Waktu dapat hilang dalam banyak hal termasuk mengganti lembaran yang digulung dan menyesuaikan pengaturan kalender. Jika suatu sistem dapat disiapkan dengan dua rol untuk mengumpulkan lembaran yang sudah jadi dan kalender dapat dengan cepat dialihkan untuk membongkar lembaran pada rol kedua setelah rol pertama penuh, waktu dapat dihemat di sana. Untuk poin kedua, ini dapat dipercepat dengan memiliki kontrol otomatis yang lebih baik untuk pengaturan. Jika harus dilakukan dengan tangan maka rol harus dihentikan dan didinginkan tetapi saat ini sebagian besar kalender dapat melakukan ini melalui kontrol yang mengoperasikan hidrolika. Seperti yang disebutkan sebelumnya kalender menghasilkan tingkat leleh yang besar untuk jumlah masukan energi mekanis. Ini berarti bahwa suhu rol dapat dijaga lebih rendah daripada suhu yang dibutuhkan untuk melakukan ekstrusi lembaran sehingga menghemat energi panas. Untuk menjaga kontrol yang lebih baik atas suhu rol dan menghemat waktu memanaskan rol, rol dibuat dengan lubang yang dibor secara aksial di dalamnya. Ini memungkinkan cairan, yang digunakan untuk memanaskan rol, dipanaskan lebih mudah secara eksternal dan kemudian diedarkan melalui rol.

Referensi

Data halaman

Bagian dari	MECH370
Kata Kunci	pengolahan material , kalender , peleburan polimer
Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (SDGs)	SDG09 Inovasi dan infrastruktur industri
Penulis	Bradley Crawford
Lisensi	CC BY SA 3.0
Organisasi	Universitas Queen
Bahasa	Bahasa Inggris (en)
Terjemahan	Arab , Turki , Spanyol , Persia , Thailand , Korea , Tamil , Mandarin , Indonesia , Portugis
Terkait	12 subhalaman , 14 halaman tautan di sini
Alias	Kalender Polimer
Dampak	25.620 tampilan halaman ( lebih banyak )
Dibuat	10 November 2009 oleh Bradley Crawford
Terakhir diubah	8 Mei 2024 oleh Kathy Nativi
Kutip sebagai	Bradley Crawford (2009–2024). "Kalender polimer" . Appropedia . Diakses tanggal 16 April 2025 .
Kueri API	dasar , semantik , html , file , lebih banyak lagi