La Calandratura (in inglese calendering) è una Operazione Unitaria o Processo Continuo di Formatura ad altissima velocità impiegata per la lavorazione e fusione di materiali termoplastici in fogli flessibili e semirigidi di spessore ridotto (> 100 micron) o film continui (<100 micron), effettuato con apposite macchine chiamate calandre (a geometria variabile).
Nella calandratura, il polimero solido in uscita da un estrusore (insieme agli altri ingredienti e additivi) viene fatto passare per compressione tra rulli contro-rotanti, paralleli (in numero da due a cinque) in metallo, riscaldati (in modo da fluidificare il polimero).
Il passaggio di materiale polimerico da un rullo all'altro avviene principalmente in seguito alle differenti combinazioni di velocità, temperature e finiture superficiali dei diversi dischi che compongono la calandra. La distanza tra i rulli è progressiva e consente di assottigliare e stirare il foglio fino al raggiungimento dello spessore desiderato. Il film è raffreddato mediante getti d'aria o acqua, prima di essere tagliato a lunghezze idonee o caricato su rotoli.
Le fasi fondamentali del processo sono quattro:
- alimentazione
- compressione attraverso i cilindri della calandra
- calibrazione e raffreddamento cilindri
- taglio e avvolgimento
Alcuni dei principali parametri che influenzano il processo e di conseguenza "l'effetto della calandratura" sulle proprietà del film sono la temperatura di calandratura, la pressione e la velocità della macchina.
Le forme costruttive delle calandre variano principalmente in base al numero e dalla disposizione dei rulli riscaldabili e raffreddabili. Questo processo si applica ad una varietà di materiali, tra cui metalli, tessuti, carta e polimeri. Consente di ottenere lastre di determinato spessore, fogli, film, ma può anche essere impiegata per diversi tipi di finitura cambiando l'aspetto superficiale del foglio (lucido, opaco).
La calandratura è anche impiegata per rivestire altri materiali con materiali plastici; si pensi ad esempio al rivestimento di substrati come carta, cartone, alluminio, tessuti, pellicole di alluminio. Il rivestimento polimerico viene aggiunto in forma di pasta, sol o gel. Il solvente o disperdente evapora a contatto con rulli caldi (il calore accelera la polimerizzazione del composto). Al termine del processo di raffreddamento (mediante cilindri raffreddatori) avvengono, il taglio e l'avvolgimento del foglio.
Sebbene la calandratura fosse stata originariamente adottata per la lavorazione della gomma e la fabbricazione della carta, oggi è molto impiegata per ottenere lastre da materiali polimerici con caratteristiche di elevata viscosità, suscettibili alla degradazione termica e/o contenenti additivi solidi. Vengono calandrati film in PVC (cloruro di polivinile) sia di tipo rigido che flessibile, ma anche altri materiali termoplastici polimerici come PE (polietilene), PP (polipropilene o polipropene), l'ABS (acrilonitrile-butadiene-stirene), l'EVA (etilene vinil acetato).
Nell'ambito del packaging alimentare la necessità di impiegare film e pellicole che presentino caratteristiche diverse (specialmente in termini di spessore) per quanto riguarda l'umidità, la permeabilità ai gas, elasticità, infiammabilità, resistenza alla penetrazione di insetti ha portato all'ottenimento di materiali polimerici con caratteristiche sempre più mirate a matrici alimentari specifiche.
Ciò ha comportato l'introduzione di specie di monomeri diversi (copolimeri) tali da conferire particolari proprietà chimico-fisiche. La tecnica di formatura mediante calandratura ha trovato quindi ampia diffusione in questo ambito. Si impiegano film rigidi calandrati per applicazioni farmaceutiche (blister ) e per l'industria alimentare in vassoi, tazze, coperchi per l'industria; quelli maggiormente diffusi sono il PP (polipropilene), PS (polistirene o polistirolo) e PET (polietilene tereftalato o polietilentereftalato) e possono avere come "strati barriera" (esempio barriera all'ossigeno per garantire la shelf life del prodotto alimentare) PA (poliammìdi) o EVOH (alcool polivinilico).
Diffusi sono anche i "film termoretraibili" per la loro capacità di ritirarsi, retrazione (shrink in inglese) e aderire al prodotto confezionato. si adattano ai singoli formati di ogni porzione, garantendo una protezione dell'alimento confezionato. Sono composti da tre categorie principali di copolimeri: poliolefine, PVC (cloruro di polivinile) e PVDC (Polivinildencloruro).
(fig. 1 - Semplificazione del funzionamento di una Calandra: processo di Calandratura)