Каландровые технологии

Каландровые технологии — это совокупность процессов и оборудования, предназначенных для обработки материалов путём пропускания их через зазор между вращающимися валками (каландрами) с целью придания определённой толщины, гладкости, плотности, текстуры или нанесения покрытия. Технология широко применяется в резиновой, полимерной, текстильной, бумажной и пищевой промышленности, а также в производстве линолеума, искусственной кожи и композитных материалов.

История развития

Первые прообразы каландров появились в XVIII веке в текстильной промышленности для отделки тканей. В 1790-х годах английский изобретатель Джон Кей усовершенствовал процесс, создав многовалковый каландр для придания блеска хлопчатобумажным тканям. В середине XIX века с развитием резиновой промышленности (особенно после открытия вулканизации Чарльзом Гудиером в 1839 году) каландры стали применяться для изготовления резиновых листов и прорезиненных тканей.

В XX веке каландровые технологии получили импульс с развитием производства полимеров — поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена и полипропилена. В СССР первые промышленные каландры для резины были установлены на Ярославском резиновом заводе в 1930-х годах. В 1960-х годах началось массовое применение каландров для выпуска линолеума и искусственных кож. Современные каландры оснащаются системами компьютерного управления, лазерным контролем толщины и автоматической регулировкой зазора.

Принцип действия и устройство

Основной элемент каландра — два или более валка, вращающихся навстречу друг другу. Материал (резиновая смесь, полимерная масса, бумажное полотно или ткань) подаётся в зазор между валками, где под действием давления и температуры (если валки обогреваются) происходит его деформация, раскатка или нанесение покрытия.

Основные узлы каландра:

• Валки — изготавливаются из чугуна, стали или керамики, могут быть полыми для подачи теплоносителя (пара, масла) или воды для охлаждения. Поверхность валков может быть гладкой, шлифованной, рифлёной или хромированной.
• Привод — обеспечивает вращение валков с регулируемой скоростью (от 1 до 100 м/мин в зависимости от материала).
• Система регулировки зазора — позволяет точно устанавливать расстояние между валками (от 0,01 мм до нескольких миллиметров) с помощью гидравлических или электромеханических механизмов.
• Система обогрева/охлаждения — поддерживает заданную температуру валков (от комнатной до 250 °C).
• Подающее и приёмное устройства — обеспечивают непрерывную подачу материала и сматывание готового продукта в рулоны.

Классификация каландров

Каландры классифицируются по нескольким признакам:

По количеству валков:

• Двухвалковые — простейшие, используются для калибровки листовых материалов (например, бумаги или тонких плёнок).
• Трёхвалковые — распространены в резиновой промышленности для изготовления листов и прорезиненных тканей.
• Четырёхвалковые — применяются для многослойных материалов (линолеум, искусственная кожа) и для нанесения покрытий.
• Многовалковые (5–7 валков) — используются для высокоточных плёнок, в том числе для конденсаторов и упаковки.

По расположению валков:

• L-образные — валки расположены вертикально, один над другим.
• Z-образные — валки расположены в шахматном порядке, обеспечивают равномерное распределение давления.
• Горизонтальные — валки расположены в одной плоскости, удобны для подачи широких полотен.

По назначению:

• Резиновые каландры — для изготовления резиновых листов, прокладок, шинного корда.
• Полимерные каландры — для производства плёнок из ПВХ, полиэтилена, полипропилена.
• Текстильные каландры — для отделки тканей (глянцевание, тиснение, нанесение рисунка).
• Бумажные каландры — для придания бумаге гладкости и лоска (суперкаландры).
• Пищевые каландры — для раскатки теста (в хлебопекарной и кондитерской промышленности).

Технологические процессы

Каландрование резиновых смесей

Резиновая смесь, предварительно подготовленная на вальцах или в резиносмесителе, подаётся в зазор между валками. Под действием давления и температуры (обычно 70–120 °C) смесь раскатывается в лист заданной толщины. Процесс может включать:

• Обрезинивание ткани — нанесение тонкого слоя резины на текстильную основу (корд) для производства шин.
• Дублирование — соединение двух слоёв резины или резины с тканью.
• Тиснение — нанесение рельефного рисунка на поверхность резины.

Каландрование полимерных плёнок

Полимер (например, ПВХ) в виде гранул или порошка подаётся в экструдер, где расплавляется, а затем поступает на каландр. Валки каландра формируют плёнку заданной толщины (от 0,02 до 2 мм). После охлаждения плёнка наматывается в рулоны. Этот процесс используется для производства:

• Упаковочных плёнок (стрейч, термоусадочная).
• Плёнок для ламинации.
• Искусственной кожи (с последующим тиснением и окраской).

Каландрование бумаги

Бумага пропускается через каландр для повышения гладкости и глянца. В суперкаландрах (многовалковых) бумага обрабатывается под высоким давлением (до 100 кг/см²) и при повышенной температуре. Это улучшает печатные свойства бумаги.

Применение в различных отраслях

Резиновая промышленность

Каландровые технологии являются основой производства резиновых листов для прокладок, уплотнителей, транспортёрных лент, а также для обрезинивания корда в шинной промышленности. В России крупнейшим производителем резиновых каландров является ООО «ВНИИРТ-Маш» (г. Тамбов).

Производство линолеума и искусственных кож

В России каландровые линии используются на предприятиях «Комитекс» (г. Сыктывкар), «Таркетт» (г. Отрадное, Ленинградская область) и других. Линолеум получают путём нанесения на тканую или нетканую основу ПВХ-покрытия на каландре.

Пищевая промышленность

В хлебопекарном производстве каландры применяются для раскатки теста при изготовлении печенья, крекеров, лаваша. Например, на предприятиях «Хлебный дом» (Санкт-Петербург) используются тестораскаточные каландры итальянской фирмы «Rondo».

Текстильная промышленность

Каландровые технологии используются для финишной отделки тканей — придания им блеска (глянцевание), нанесения водоотталкивающих пропиток, тиснения рисунка. В России такие линии работают на Ивановском текстильном комбинате.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая производительность (до 1000 м/ч для плёнок).
• Точность контроля толщины (до ±0,01 мм).
• Возможность обработки широких полотен (до 3–4 м).
• Универсальность — применимость для различных материалов.

Недостатки:

• Высокая стоимость оборудования (от 5 до 100 млн рублей в зависимости от класса).
• Сложность настройки и обслуживания.
• Ограничения по вязкости материалов (не подходит для слишком жидких или слишком твёрдых составов).
• Необходимость в предварительной подготовке материала (пластификация, нагрев).

Современные тенденции

В XXI веке каландровые технологии развиваются в направлении автоматизации и энергоэффективности. Современные каландры оснащаются:

• Системами автоматического контроля толщины на основе лазерных или ультразвуковых датчиков.
• Электроприводами с частотным регулированием для точного управления скоростью.
• Замкнутыми системами охлаждения и нагрева для снижения энергопотребления.
• Модульными конструкциями, позволяющими быстро переналаживать оборудование под разные материалы.

В России ведутся разработки каландров для переработки вторичных полимеров (рециклинга), что актуально в рамках экологических программ. Например, на заводе «Полимер-Ресурс» (г. Тверь) внедрена каландровая линия для производства плёнок из переработанного ПЭТФ.

Источники

1. Бекин Н.Г., Шапошников А.А. Оборудование заводов резиновой промышленности. — М.: Химия, 1985.
2. Власов С.В., Калинчев Э.Л. Технология переработки полимеров. — М.: Химия, 2001.
3. ГОСТ 24075-80 Каландры резиновые. Типы и основные параметры.
4. Каландровые линии для производства ПВХ-плёнок // Каталог оборудования ООО «Полимермаш», 2022.
5. Рыбкин А.Г. Технология резинового производства. — Л.: Лениздат, 1978.
6. Справочник по переработке полимеров / Под ред. В.М. Катаева. — М.: Машиностроение, 2005.