Что такое каландр, используемый в текстильной промышленности? Обычно под этим термином подразумевают устройство с системой параллельных валов, один из которых имеет больший диаметр, чем остальные и снабжён нагревательными элементами. В текстильной промышленности используют гладильные каландры, каландры для заключительной отделки тканей, каландры для производства нетканых материалов и другие типы каландров.
Отдельно стоит выделить каландры, используемые для осуществления сублимационного термопереноса. Такие каландры отличаются от прочих наличием фетра — широкого ремня, плотно облегающего основной греющий вал устройства. Казалось бы, всё просто. Но, как всегда, всё дело в деталях.

Самая важная деталь каландра — греющий барабан. Потому что для качественного сублимационного процесса (то есть для качественного переноса изображения с сублимационной бумаги на ткань) греющий барабан должен работать с чётко заданной температурой, выдержанной в диапазоне плюс/минус 2–3 градуса. Температура должна быть одинаковой (равномерной) на всей поверхности барабана, вне зависимости от того контактирует эта часть поверхности с бумагой (и тканью) или нет.

Почему важно удерживать температуру в заданном диапазоне? Процесс возгонки сублимационной краски из отпечатанной бумаги весьма чувствителен к температуре. Колебания температуры барабана сказываются на яркости и чёткости отпечатка на ткани. Опытный специалист может увидеть разнотон при изменении температуры на 2–4 градуса. Поэтому точность и удержание заданной температуры на всей поверхности барабана во время рабочего процесса является первейшей задачей в конструкции любого каландра для сублимационной печати. При кажущейся простоте на деле это условие достаточно сложно соблюсти.

В этой статье мы не будем разбирать все существующие конструкции, остановимся на проверенных временем вариантах от итальянской компании Monti Antonio.

Сборочный цех Monti Antonio
Сборочный цех Monti Antonio

Если вспомнить историю, то первое текстильное оборудование Антонио Монти произвёл в своих цехах в 1959 году. За более чем 70 лет разработок и выпуска различных видов продукции компания, названная
в честь своего создателя, произвела более 11 тысяч каландров, которые можно увидеть в 190 странах по всему миру. Несмотря на почтенный возраст некоторых экземпляров, подавляющее большинство каландров Монти в хорошем рабочем состоянии и по сей день.

Антонио Монти демонстрирует своё оборудование Брежневу и Косыгину

Первые модели Монти были поставлены в СССР в 1976-м по внешнеэкономическому контракту, в подготовке которого участвовал Алексей Николаевич Косыгин. В новейшей истории России каландры Monti Antonio также хорошо известны, на обслуживании у нашей службы сервиса встречаются модели вплоть до 1993 года выпуска.

На фото: Антонио Монти демонстрирует своё оборудование Брежневу и Косыгину. Милан, 1975 год.

Конструктивные и технологические особенности каландров

Во всех каландрах Monti Antonio теплоносителем является диатермическое масло, которое обеспечивает равномерную температуру поверхности барабана при любых условиях эксплуатации. Масло подогревается электрическим нагревателем, расположенным в трубе на оси вращения барабана. Центральное (осевое) расположение одного (или более) нагревателей обеспечивает гарантированно равномерный разогрев масла при достаточной простоте конструкции. Следует подчеркнуть, что масло заливается в барабан на весь срок эксплуатации.

Как такое возможно, спросите вы? Ведь любое масло подвержено старению за счёт воздействия циклов нагрева и охлаждения, окислению за счёт контакта с воздухом. Именно поэтому в маслонаполненных каландрах многих других производителей рекомендованная процедура замены масла производится раз в 2–3 года, в зависимости от объёмов работы.

Секрет Monti Antonio заключается в их особой системе, которая сейчас проходит патентное рассмотрение. При изготовлении барабана обеспечивается возможность его полной герметизации.

Далее в барабан заливают масло, оставляя некоторый объём, необходимый для расширения масла при нагреве до максимальной температуры 230 градусов. Из пространства вверху барабана, незаполненного маслом, откачивают воздух и герметизируют барабан. Тем самым мы получаем маслонаполненный барабан с неограниченным сроком службы. За счёт отсутствия контакта с воздухом (кислородом) не происходит реакции окисления, и масло работает внутри барабана без замены весь срок эксплуатации.

Как решают вопрос наполнения барабана маслом другие производители?

Для того чтобы обеспечить наполнение барабана маслом, но при этом не допустить его повреждение (разрыв) при нагреве масла с 20 до 230 градусов вследствие температурного расширения, остальные производители каландров используют в конструкции внешнюю ёмкость, куда переливается масло из барабана при нагреве.
Например, как в конструкции хороших каландров производителя из Голландии (рис. 2).

Устройство каландра

Либо как в конструкции другого итальянского бренда (похожую схему также использует испанский производитель каландров, см. рис. 3).

Схема каландра с внешней подачей масла

Обе конструкции достаточно эффективны, но имеют ряд недостатков. Первый и самый очевидный — масло контактирует с воздухом, окисляется в ходе работы и со временем требует замены. Второй менее очевидный — в каландрах, предназначенных на скоростную работу с большим диаметром барабана избыточное количество масла ведёт к увеличенному расходу электричества, возросшей массе и большему времени прогрева до рабочей температуры. Почему избыточное? Об этом чуть позже.

Повторить конструкцию европейских каландров производители из Азии пока не могут. Классическая схема с использованием внешней ёмкости ведёт к увеличению веса, дополнительной нагрузке на подшипники, необходимости использовать более мощный основной двигатель. Поэтому мы встречаем разные «упрощения», например такой вариант (рис. 4).

Барабан каландра с маслом

Масло заливают на 20–30% от объёма барабана. Заливать большее количество без использования перепускной системы с внешней ёмкостью нельзя — при нагреве масла барабан разорвёт изнутри (как мы помним,
жидкости не сжимаемы).

У одного из наших клиентов был негативный опыт использования азиатского изделия. Во время ночной смены масло перегрелось и закипело. Просто повезло, что рядом никого из сотрудников не было и обошлось без жертв. Что такое ожоги кипящим маслом все хорошо представляют.

Упрощённая конструкция каландра

Или такая схема, ещё более простая (рис. 5).

Чтобы не менять принципиально конструкцию каландра с пустым барабаном (такие изделия тоже предлагают на нашем рынке), азиатские производители идут на хитрость. Делают барабан с двойными стенками, между которыми и заливают небольшое количество масла.

Что говорят все продавцы азиатских каландров? «Наши каландры — масляные». Да, в барабанах их изделий какое-то количество масла есть. Но вот насколько такие конструкции эффективны, надёжны
и долговечны?

Инженеры Monti Antonio нашли способ, который позволяет, с одной стороны, обеспечить постоянный контакт масла со стенками барабана, с другой — снизить массу барабана. Дело в том, что внутри барабана размещаются и фиксируются полые элементы, которые заполняют внутренний объём, но не содержат масло. Так как барабан вращается в одну и ту же сторону, форма полостей имеет асимметричный профиль, рассчитанный на оптимальное перемешивание масла при вращении с разной скоростью.

Если каландр работает на высокой скорости, производя около десяти метров продукции в минуту, барабан совершает около трёх оборотов. В этом режиме происходит максимальный отбор тепла, поэтому необходимо обеспечить максимально быструю подачу горячего масла из центральной части барабана (из зоны нагрева) к поверхности барабана. Если скорость низкая, 3 погонных метра в минуту, то барабан за минуту совершает один оборот. В этом случае нет необходимости в быстрой доставке горячего масла. Форма и объём полых элементов рассчитывается индивидуально для каждой модели каландра. Далее, в ходе стендовых испытаний, вносят финальные коррективы.

Почему у одинаковых барабанов может быть разная форма полостей внутри? Например, диаметры барабанов каландров моделей 91 и 855 одинаковы — 500 мм, но модель 91 предназначена для работы с рулона на рулон, а 855 — это каландр со столом. 91-я имеет зону охвата фетра в 295 градусов, а 855-я — 180 градусов. Очевидно, что барабан каландра 91 в процессе работы имеет намного больший отвод тепла и требует большей циркуляции масла, чем барабан работающего в достаточно щадящих условиях каландра 855.

Специальная конструкция барабанов Monti Antonio обеспечивает более высокую рабочую скорость по сравнению с моделями конкурентов, при этом каландры Монти потребляют меньше электричества за счёт большей толщины фетра.

Качество высшей лиги

Monti Antonio используют в своих каландрах высококачественный фетр исключительно из материала NOMEX, разработанного компанией DuPont. Фетр имеет нетканую и бесшовную конструкцию, обеспечивающую большой рабочий ресурс. Специальная структура фетра автоматически разглаживает ткань во время термопереноса. Во время сервисной процедуры по замене фетра необходимо обратить внимание на указание направления вращения фетра. При неправильной установке можно получить не разглаживание, а замятие ткани. Как было сказано выше, для качественного термопереноса необходима строго определённая температура, равномерная на всей поверхности барабана. Для того чтобы контролировать температуру, важно иметь соответствующие инструменты.

В каландрах Monti Antonio применяется три типа датчиков температуры (рис. 8).
• Аварийный (A). Срабатывает при превышении порога температуры масла в 230 градусов, происходит физическое размыкание контактов питания тэнов внутри барабана. Датчик автономный, не связан
с электронной системой контроля температуры.
• Регулярный (B). Находится внутри барабана, погружён в масло. Служит для регулярного измерения температуры.
• Упреждающий (C). Находится внутри внешней структуры барабана, в одном миллиметре от поверхности. Измеряет изменение температуры в момент соприкосновения поверхности барабана с бумагой
и тканью.

Датчики в каландре Monti Antonio

По скорости падения температуры контроллер каландра подаёт команду на включение одного или нескольких электронагревателей для поддержания заданной температуры ещё до того, как регулярный датчик сообщит об изменении температуры масла внутри барабана.

В конструкции Монти используются электрические нагреватели собственной разработки. Длина нагревателя равна ширине барабана каландра.

В больших каландрах установлено три нагревателя разной мощности. Для оптимального нагрева или поддержания заданной температуры контроллер каландра подключает один или несколько нагревательных элементов нужной мощности. Каждый нагреватель состоит из девяти независимых элементов (жил), что обеспечивает надёжность системы нагрева масла. Если выйдет из строя один элемент, нагреватель будет работать на восьми оставшихся. Нагреватель будет работать, даже если из девяти элементов будет работать только три.

Монтаж нагревательных элементов каландра
Монтаж нагревательных элементов каландра.

Разумеется, время прогрева каландра увеличится и может снизиться рабочая скорость, но каландр продолжит работу и обеспечит выполнение заказов. Сказанное выше скорее экскурс в теорию вероятности. Среди всех каландров Monti Antonio в России, начиная с 1993 года выпуска, ещё не было случая необходимости замены нагревательного элемента.

Удобство и безопасность

Все каландры Monti Antonio имеют удобную панель управления с сенсорным цветным экраном. Кроме семи европейских языков всё поставляемое в Россию оборудование имеет прошивку с русским языком.
Все модели с диаметром барабана 350 мм и более имеют вспомогательный пульт управления на обратной стороне каландра. Это значительно упрощает работу одним оператором, не требует в штате второго человека.
Компания Monti Antonio является одним из лидеров отрасли в области внедрения систем безопасности на своих устройствах, все каландры соответствуют строгим нормам ЕС.

Монтаж каландра
Монтаж каландра Monti Antonio.

По периметру каландра установлены четыре аварийные красные кнопки, нажатие на любую из них приводит к мгновенной остановке каландра. В зоне подачи ткани установлен один либо два аварийных шнура красного цвета, в случае опасности оператор нажимает на любой шнур, что также приводит к остановке каландра.

Когда необходимо мгновенно остановить каландр и нет времени искать аварийную кнопку, именно аварийный шнур спасает ситуацию, предупреждая попадание в зону термопереноса посторонних предметов. Например, ножа для бумаги, случайно оставленного на ткани неопытным сотрудником. Среди тех клиентов, которые уже занимаются сублимационной печатью, аналогичная ситуация была у каждого как минимум один раз. Или несколько.

Специальный барьер из нержавеющей стали установлен перед входом ткани в каландр на малом расстоянии от барабана, что препятствует попаданию в зону печати посторонних предметов, включая пальцы оператора.

На всех каландрах, выпущенных после августа 2020 года, установлены бесконтактные датчики положения крышек и дверей. Это необходимо для препятствия вращения какого-либо двигателя при открытых крышках, не допуская травм оператора.

цилиндры различных диаметров на производстве Monti Antonio
Цилиндры различных диаметров на производстве Monti Antonio в Италии.

Подшипники греющего барабана имеют дистанционную систему подачи смазки и могут быть обслужены прямо во время работы каландра. Подшипники вспомогательных валов обслуживаются раз в месяц «на холодную», без включения каландра. Это также положительно влияет на безопасность, полностью исключая риск травм от удара электрическим током.

Можно уверенно утверждать, что благодаря внедрённым системам каландры Monti Antonio на сегодняшний день являются самыми безопасными среди всех каландров, представленных в России.

В цехах Monti Antonio одновременно собирают до десяти каландров
В цехах Monti Antonio одновременно собирают до десяти каландров одной модели.

Решения, выверенные тысячами установок и десятилетиями работы

Основой успеха компании Monti Antonio является их верность качеству и постоянный поиск новых решений, направленных на улучшение производимых устройств. Философия Monti Antonio заключается
в том, что маленький клиент сегодня — это большой заказчик завтра.

По этой причине в линейке Monti Antonio все устройства — от самых маленьких, для начинающих производителей, до больших каландров с диаметром барабана до 1,5 метров — имеют одинаковую конструкцию барабанов и других ключевых элементов.

Именно такой подход позволяет Monti Antonio занимать уверенное место среди мировых лидеров-производителей каландров.

Юрий Ефремов, генеральный директор компании «Текстиль и технологии»