Полиуретановые валы для крашения текстиля

Когда слышишь ?полиуретановые валы для крашения?, многие сразу представляют себе просто прочный резиноподобный ролик. На деле же — это, пожалуй, один из самых капризных и критически важных элементов в секции нанесения красителя. Ошибка в выборе или понимании его работы ведет не просто к браку, а к длительным простоям и дорогостоящим промывкам. Я сам через это прошел, когда лет десять назад думал, что главное — это стойкость к химии. Оказалось, стойкость — лишь базис, а дальше начинается тонкая игра пористости, упругости, теплопроводности и даже... скорости вращения относительно ткани.

От теории к практике: почему твердость — не единственный параметр

В каталогах, например, у того же ООО Шанхай Диби по производству резиновых и пластиковых изделий, всегда указана твердость по Шору. Для крашения обычно это диапазон 40–70 ед. (их вторая серия). И новички часто заказывают, условно, 60 ед. для всех процессов. Но если говорить о нанесении активных красителей на хлопок при высокой скорости — здесь нужен вал с упругой деформацией, который не ?зажмет? ткань, оставив проплешины, но и не позволит красителю растекаться. А для пигментного крашения с густыми пастами иногда нужна поверхность с микропористостью, чтобы паста ?забиралась? равномерно, а не скатывалась. Это не всегда прописано в техзаданиях, это понимаешь только после проб и, увы, нескольких неудачных партий.

У нас был случай на одном комбинате под Иваново: поставили полиуретановые валы твердостью 65 ед. для темных оттенков. Казалось бы, все в норме. Но при переходе на высокооборотную линию (свыше 80 м/мин) начался перегрев вала от трения о направляющие. Полиуретан, хоть и термостойкий, в этой марке имел недостаточную теплопроводность — внутренняя температура подскакивала, геометрия немного ?плыла?, и по кромке ткани пошла полоса разной интенсивности окраса. Пришлось срочно искать замену. Обратились к специалистам, в том числе изучали предложения на sh-dibi.ru, где как раз акцентируют на подборе не только по твердости, но и по составу композита для диссипации тепла. Это был хороший урок.

Еще один нюанс — стойкость к конкретным химикатам. ?Полиуретан? — это общее название. Составы разнятся. Для щелочных сред одни добавки, для кислотных — другие. Универсальных решений, которые decades служат везде, не бывает. Компании, которые занимаются исследованиями, как упомянутая ООО Шанхай Диби, обычно имеют несколько рецептур. Но нужно четко ставить задачу: какой pH будет в ванне, есть ли окислители, какие температуры. Иначе через полгода поверхность вала начнет крошиться или, что хуже, станет липкой, собирая на себя волокна.

Монтаж, балансировка и ?первый запуск?: где кроются скрытые проблемы

Даже идеально изготовленный вал можно испортить при установке. Прецизионная балансировка — обязательна. Но часто на производствах, особенно при срочном ремонте, этим пренебрегают: ?и так сойдет, биение небольшое?. На низких скоростях — да. Но при крашении с ракельным нанесением даже вибрация в 0.1 мм может дать ?волну? по цвету. Мы всегда настаиваем на балансировке на месте, на штатных опорах, а не на стенде производителя. Потому что посадочные места изнашиваются по-разному.

Еще один болезненный момент — посадка на вал. Используются ли термоусадочные гильзы, механический обжим или клеевой монтаж? Для полиуретановых валов для крашения текстиля критически важно отсутствие даже микроскопических зазоров между полиуретаном и металлической осью. В эти зазоры попадает краситель, который потом, полимеризуясь, вызывает местное вздутие покрытия. Видел такое на валах для нанесения дисперсных красителей. Пришлось полностью снимать покрытие и перепрессовывать. Сейчас многие, кстати, переходят на цельнолитые конструкции, где ось — сердечник, а полиуретан отлит вокруг нее. Это дороже, но надежнее. На сайте ООО Шанхай Диби в разделе продукции видно, что они предлагают как сборные, так и, судя по описанию, литые варианты — это правильный подход, дающий выбор.

Первый запуск нового вала — это всегда тест. Нельзя сразу давать полную нагрузку. Мы обычно запускаем линию на 30% скорости с чистым загустителем (без красителя), чтобы приработаться поверхностному слою. У полиуретана есть особенность: верхний микрослой после механической обработки на заводе может иметь немного другие свойства. Его нужно ?сгладить?. Если этого не сделать, первые сотни метров ткани могут иметь неоднородный pickup (подхват красителя).

Взаимодействие с другими элементами красильной машины

Полиуретановый вал никогда не работает сам по себе. Его пара — обычно прижимной ролик (резиновый или стальной). И здесь важна совместимость материалов и давлений. Если прижимной ролик тверже, он будет деформировать полиуретановый, вызывая преждевременный износ по центру. Если мягче — может не обеспечить равномерный нажим. Часто проблема лежит в системе регулировки давления. Пневматика должна быть стабильной. Колебания давления даже на 0.2 бара видны на ткани как продольные полосы разной насыщенности.

Также важно учитывать, что в процессе крашения вал постоянно контактирует с ракелем (дозирующим ножом). Острый край ракеля должен быть идеально ровным и установленным под правильным углом. Малейшая зазубрина на ракеле прорежет на полиуретане канавку, которая испортит всю партию. Поэтому контроль состояния ракеля — такая же рутина, как и осмотр вала. Иногда, кстати, используют композитные ракели с полиуретановыми накладками, чтобы уменьшить износ обоих элементов.

И про охлаждение. На некоторых современных линиях для термочувствительных красителей валы делают полыми, с подачей внутрь теплоносителя. Это сложная конструкция, требующая абсолютной герметичности. Ремонтировать такое в условиях цеха почти невозможно — только замена. Поэтому при выборе между ?просто валом? и ?валом с охлаждением? нужно четко взвесить необходимость. Часто технологи хотят перестраховаться, но если температура в секции нанесения стабильна, то это лишние затраты и точки потенциальной протечки.

Ремонтопригодность и восстановление: стоит ли чинить старый вал?

Это вечный вопрос. Полиуретан — материал, который теоретически можно наносить заново на стальную основу. На практике — экономически целесообразно это делать только для крупногабаритных и дорогих валов (шириной от 3 метров и более). Для стандартных валов шириной 1.8–2.2 м часто проще и надежнее купить новый. Почему? Потому что при снятии старого покрытия (фрезерованием или выжиганием) легко повредить ось, нарушить ее баланс. А если ось биметаллическая или имеет защитное покрытие от коррозии, то ее вообще можно убить.

Но есть исключения. Например, если повреждение локальное — глубокая царапина или скол. Иногда такие дефекты можно залить ремонтным полиуретановым составом с последующей механической обработкой на месте. Мы так спасали вал на линии крашения джинсовой ткани, где металлическая заклепка от рулона попала под ракель. Вырезали поврежденный сектор, залили, проточили. Вал проработал еще два года до плановой замены. Но это — кустарный метод, требующий высокой квалификации исполнителя. Компании-производители, как правило, не дают гарантии на восстановленные таким образом изделия.

При выборе поставщика для замены сейчас часто смотрят не только на цену, но и на возможность быстрой поставки и наличие полуфабрикатов. Если судить по ассортименту ООО Шанхай Диби по производству резиновых и пластиковых изделий, у них продукция делится на серии, включая жесткие валики и валики для нанесения покрытий. Это говорит о том, что они, вероятно, имеют заделы по разным типоразмерам, что может сократить срок изготовления под заказ. Для производства, где простой линии стоит огромных денег, это критически важно.

Направления развития: что будет требоваться завтра?

Тренд последних лет — снижение водопотребления и переход на более густые, высокоадгезивные красители (например, для цифровой печати по ткани). Это ставит новые задачи перед полиуретановыми валами для крашения. Нужны материалы, которые легко отчищаются от таких паст, не набухают от остаточных компонентов. Вижу движение в сторону создания поверхностей с олеофобными (отталкивающими) свойствами или, наоборот, с контролируемой шероховатостью для специфических задач.

Еще один запрос — точность геометрии на еще более высоких скоростях. Речь уже о 120-150 м/мин. Здесь даже малая инерционность вала становится фактором. Возможно, будут востребованы облегченные конструкции с композитными сердечниками (карбон и т.п.), но с полиуретановой рабочей поверхностью. Пока это экзотика и дорого, но спрос рождает предложение.

И, конечно, экология. Отработанные валы — это проблема утилизации. Сжигать полиуретан нельзя, захоранивать — неэкологично. Будущее, думаю, за материалами, которые либо легко отделяются от металла для переработки, либо сами являются биоразлагаемыми в определенных условиях. Пока это больше из области футурологии, но некоторые европейские производители уже заявляют о разработках в этой области. Российским и китайским производителям, таким как ООО Шанхай Диби, тоже придется со временем двигаться в эту сторону, если они хотят сохранять экспортные рынки.

В итоге, возвращаясь к началу: полиуретановый вал для крашения — это не расходник, а точный инструмент. Его выбор, монтаж и обслуживание требуют глубокого понимания процесса. Сэкономить на нем — значит рисковать всем циклом. А правильный подбор, с учетом всех нюансов технологии, наоборот, может стать конкурентным преимуществом, позволяя получать стабильно высокое качество окраса при минимальном проценте брака. Главное — не рассматривать его как отдельную деталь, а только как часть системы.