Развитие трафаретной печати по текстилю (часть 2)

В конце 1950-х — начале 1960-х годов печать по ткани выполнялась преимущественно на ротационных машинах с гравированными валами для длинных тиражей недорогой продукции и на плоскопечатных автоматических трафаретных машинах для более коротких тиражей и более дорогих и эксклюзивных дизайнов. В частности, в Европе количество отпечатанной ткани на традиционных ротационных машинах резко снизилось из-за постоянно растущего спроса на короткие заказы и большое разнообразие в дизайне.

Осенью 1961 г. Stork поставила небольшую узкую плоскопечатную трафаретную машину производителю текстильных лент Van Engelen & Evers в Хизе (Нидерланды). Для воспроизведения мелких деталей компания использовала мелкоячеистые никелевые плоские шаблоны, которые поставляла VECO. Но как она их изготавливала? Этот вопрос задавали себе главный инженер Stork Вим Тойлинг и директор по продажам Питер Лейдеккерс. Несколько месяцев спустя они посетили VECO, ту же компанию, которую Питер Циммер посетил за 10 лет до этого. В офисе владельца была выставка гальванической продукции, которую компания производила для различных отраслей промышленности. В частности, их внимание привлёк один предмет — круглый сетчатый фильтр 13 см в диаметре и длиной 15 см. Корпус фильтра большего размера, который увидел и использовал для печати Петер Циммер, на тот момент уже не производился. В ходе переговоров владелец VECO упомянул о визите представителя одного из производителей текстильных печатных машин много лет назад, но он не помнил ни название компании, ни имя посетителя и не сообщил технологию производства никелевого цилиндра. Но для Лейдеккерса полученной информации было достаточно — так как VECO использовала технологию гальванизации, метод производства никелевого цилиндра для него был очевиден.

Лейдеккерс хорошо понимал, что новая ротационная трафаретная технология получит массовое признание, если себестоимость сетчатых шаблонов будет невысокой, сравнимой с ценой плоских шаблонов. Для ускорения запуска новой технологии Лейдеккерс планировал привлечь к проекту производителей металлических трафаретных сеток и экспозиционного оборудования, поставщиков лаков и трафаретных красок. Однако, поскольку у Stork был только прототип устройства, они не получили положительного отклика. Представители Stork были уверены в успехе и весьма удивились отказу известных производителей вспомогательных материалов. Stork решили сами разработать систему нанесения покрытия на сетчатые цилиндры, экспонирующую машину и вспомогательные устройства для своих будущих печатных машин. По мнению Лейдеккерса, продажи ротационной трафаретной печати как системы должны существенно отличаться от продаж другой печатной техники. Суть его идей была в следующем — необходимо производить и продавать не только сами ротационные печатные машины. Надо производить цилиндрические сетки и поставлять их текстильным печатным и специализированным компаниям, которые сейчас готовят сетки для плоскопечатных машин. Необходимо производить и продавать машины для нанесения светочувствительного лака на сетки, экспонирующие машины и другое оборудование для нанесения изображения на лакированную поверхность сетчатого цилиндра. Наконец, надо сделать машины для очистки использованных сетчатых цилиндров и ракелей для многократного их применения. Фактически Лейдеккерс уже в 1960 -х года изобрёл (возможно, первый) экосистему — набор совместимых решений, «замкнутых» только на один бренд.

В очень короткое время Шторк подписал эксклюзивный контракт, по которому VECO производила никелевые сетчатые цилиндры исключительно для Stork. Руководство VECO не видело перспектив и согласилось на крайне низкую цену. Как же они ошибались! Только за 1964 г. Stork закупил и продал конечным потребителям порядка 10 000 сетчатых цилиндров!

Случайное открытие

Летом 1962 г. Stork собрала команду специалистов разных областей текстильной отрасли. Были закуплены все необходимые материалы, подготовлено помещение для работы. Времени было очень мало — до следующей выставки ITMA 1963 в Ганновере оставалось чуть больше года. Экспериментальная машина для отработки технологии была готова к началу 1963 г. В её основе лежала рама от плоскотрафаретной машины с кирзовым ремнём и моторизированным приводом, простые устройства подачи ткани из рулона и намотки, даже сушка не предусматривалась. Над печатным столом располагался один поворотный сетчатый цилиндр, скорость которого синхронизировалась со скоростью движения полотна через специальный регулируемый механизм.

Схема экспериментальной ротационной машины Stork: 1 — подача ткани, 2 — направляющие ролики, 3 — транспортный ремень, 4 — сетчатый цилиндр, 5 — привод транспортного ремня. Иллюстрации для статьи подготовил Максим Ефремов

По словам Лейдеккерса, основным критерием хорошего результата теста будет печать однотонной сплошной плашки с помощью сетчатого цилиндра. Печатная машина Альяба не могла распечатать непрерывную плашку из-за шва на сетке. Некоторое время тестовая печать не давала нужного качества: на ткани были все оттенки, но ровная однотонная плашка не получалась. Инженеры весьма тщательно подбирали скорость вращения цилиндрического сетчатого шаблона и добились полного совпадения скоростей, но это не помогло. В какой-то момент один из инженеров случайно задел рычаг управления скоростью вращения цилиндра, замедлив его вращение, в этот момент из машины начала выходить ровная отпечатанная плашка. Так было открыто одно из условий ротационной трафаретной печати — скорость движения кирзовой ленты должна быть немного больше, чем скорость вращения сетчатого шаблона.

Stork на ITMA 1963

Летом 1963 г. пошли слухи что у Zimmer разработана и готова для производства ротационная трафаретная машина и её планируют показать на выставке. Новость была неожиданной, а у Stork к тому моменту готовой машины не было. На удивление, на стенде Zimmer показывали только двухсекционную плоскопечатную трафаретную машину. Фотографии и брошюры ротационной машины, установленной в Голландии, Питер Циммер показывал только «особым» клиентам.

Демонстрация же ротационной печатной машины на стенде Stork произвела фурор среди посетителей выставки. Первыми пришли немцы и французы. Пресса давала восторженные отзывы, на основе этих публикаций к концу выставки на стенд Stork «подтянулись» текстильщики из Америки и Азии. Компании со всего мира разместили гарантированные заказы на ротационную машину Stork RD I (сокращение от Rotatie Druk I по-голландски или от Rotary Printing I по-английски). Но у Stork не было готовой машины, им требовалось ещё как минимум 10 месяцев для завершения проектирования и отработки производственного процесса.

Проблем было немало:

• Отсутствовали необходимые светочувствительные лаки, устойчивые к краске и трению. Лак, который использовали во время печати на выставке, через 200–300 метров облазил с цилиндров хлопьями. Для тестовой печати во время ITMA сотрудники Stork каждый раз ставили новый комплект цилиндров.
• Возникли трудности с упаковкой и транспортировкой сетчатых цилиндров. При толщине стенок порядка 0,1 мм при складывании одного цилиндра на другой была велика вероятность повреждения. В первых партиях более 80% сетчатых шаблонов доставлялись до заказчиков в необратимо деформированном виде.
• У Stork не было готовой сушки необходимой производительности. Её надо было проектировать заново под скорости будущей машины.
• Полностью отсутствовало вспомогательное оборудование, которое тоже надо было разрабатывать с чистого листа.

В течение следующих 10 месяцев сотрудники Stork предложили рынку готовые решения по всем проблемным темам. Первый запуск печатной машины RD I состоялся в августе 1964 г. на заводе Lohmann в Лемго (Германия). Машина Stork RD I 1280/12 имеет макс. ширину печати — 1280 мм, 12 красочных секций. Первая инсталляция аналогичной печатной машины в США состоялась в декабре 1964 г. в Cranston Print Works в Крэнстоне (шт. Род-Айленд).

Реакция Zimmer

Несмотря на оглушительный успех Stork на ITMA и гарантированные предзаказы на печатную машину RD I, их производство не было готово. У Zimmer, напротив, печатная машина была готова ещё в 1961 г. Несколько лет коммерческого использования дали богатый опыт для подготовки серийного производства. Zimmer начала продажи сразу после выставки, а первыми клиентами были исключительно немецкие компании, которые уже имели трафаретное плоскопечатное оборудование Питера Циммера и были уверены в его новой печатной машине. Машины были введены в эксплуатацию в 1964 г. Первая ротационная трафаретная печатная машина Zimmer RSDM I была доставлена в США в 1965 г. в штат Южная Каролина и имела рабочую ширину 280 см и 16 красочных секций.

Неудачный выбор оборудования для демонстрации на выставке ITMA 1963 не позволил Zimmer получить всю славу и прибыль. Тем не менее эта компания до сих пор выпускает весьма популярные трафаретные ротационные машины.

Ротационная трафаретная машина Zimmer Rotascreen

Современные ротационные машины оборудованы независимыми сервоприводами сетчатых шаблонов, имеют компьютерную систему управления, автоматические системы приводки. Спустя 60 лет после открытия основных принципов ротационной печати Питером Циммером конструкция сетчатых шаблонов, магнитных ракелей и подачи краски практически не изменилась.

Ротационные трафаретные машины вчера и сегодня

С появлением ротационных трафаретных машин в середине 1960-х традиционные в тот момент печатные машины на гравированных валах начали быстро сдавать свои позиции. Доля ткани, отпечатанной на ротационных машинах глубокой печати, сократилась с 70% в 1965 г. до 6% в 1996 г. Все известные производители текстильного оборудования начали разработку и производство трафаретных ротационных машин. Только Stork с 1964 по 1973 гг. изготовила и установила около 600 печатных машин по всему миру. На сегодняшний день такой способ печати по ткани до сих пор является наиболее популярным и производительным.

Основные принципы трафаретной ротационной печати

Основа — никелевый сетчатый цилиндр с толщиной стенок порядка 0,1 мм. Сетчатые цилиндры поставляются пачками по 10 штук, вставленные друг в друга. Компания Stork впервые предложила такой способ транспортировки в 1964 году.

Упаковка сетчатых цилиндров: 1 — картонная коробка, 2 — транспортные цилиндры из картона, 3 — вложенные друг в друга никелевые сетчатые цилиндры

Сетчатые цилиндры после транспортировки

После транспортировки сетчатый шаблон имеет выраженное овальное сечение, он проходит процедуру цилиндровки — восстановления до круглой формы. Далее к торцам цилиндра приклеивают направляющие кольца, с помощью которых шаблон сохраняет цилиндрическую форму во время печати. Печатная машина передаёт вращение на сетчатый цилиндр через торцевые кольца.

Процесс приклеивания колец к торцам сетчатого цилиндра

Затем сетчатый цилиндр устанавливают вертикально и покрывают светочувствительным лаком сверху вниз в специализированной машине, таким образом лак закрывает все отверстия на сетке. После сушки лака цилиндр устанавливают горизонтально в устройство формирования изображения на шаблоне и раскручивают электродвигателем. Лазерная головка двигается вдоль сетчатого цилиндра по направляющим и выжигает лак, открывая отверстия в сетке в тех местах, где должно быть изображение.

Оборудование для формирования изображения на сетчатом цилиндре

Нередко на шаблоне заметны дефекты заготовки. Толщина стенки сетчатого шаблона порядка 0,1 мм. При транспортировке могут появиться небольшие (или большие) заломы и складки.

Заломы проявляются под лаком в виде более тёмных участков

Для каждого тиража готовят свой комплект шаблонов. Их количество зависит от цветности изображения. Готовые к печати шаблоны складируют вертикально.

Шаблоны, готовые для печати

Цилиндрические шаблоны устанавливают горизонтально над печатным столом перпендикулярно транспортному ремню, количество шаблонов соответствует количеству наносимых на ткань красок.

Печатная машина Stork с установленными сетчатыми шаблонами

Ткань подаётся из рулона и приклеивается к транспортному ремню с помощью термопластичного клея. В нижней части печатной машины установлена мойка транспортного ремня («кирзы») от пыли и частиц краски.

Схема современной трафаретной ротационной машины: 1 — подача ткани, 2 — предварительный нагрев ткани, 3 — красочные секции с установленными сетчатыми шаблонами, 4 — транспортный ремень (кирза), 5 — привод движения транспортной ленты, 6 — система очистки транспортного ремня от пыли и краски

Краска подаётся внутрь цилиндра по трубопроводу, внутри цилиндра располагается ракель, который продавливает краску на ткань через отверстия сетчатого шаблона.

Отпечатанная ткань подаётся в газовую сушку для удаления влаги и закрепления рисунка.

Сетчатый шаблон на печатной машине, вид сбоку

Процесс печати

Существует три основных типа ракелей по способу управления в печатных машинах: с механической, пневматической и с электромагнитной настройкой. Каждый вариант управления имеет свои сильные и слабые стороны.

Схема трёх видов управления ракелем

Большое распространение получила магнитная система управления ракелями. В зависимости от заданной оператором мощности магнитного поля ракель прижимается к поверхности сетчатого шаблона с большим или меньшим усилием — так регулируется количество продавливаемой на ткань краски.

Схема работы круглого магнитного ракеля и плоского ракеля: 1 — сетчатый цилиндр, 2 — ткань, подаваемая транспортным ремнём, 3 — краска для печати, 4 — круглый ракель с магнитным управлением, 5 — традиционный плоский ракель

Традиционный ракель из гибкой стальной платины также распространён. Такая конструкция позволяет варьировать угол наклона ракеля, изменяя количество продавливаемой краски на ткань. Это несколько сложнее в настройке, но позволяет передавать лёгкие заливки более точно.

Преимущества трафаретной ротационной печати:

• Низкая стоимость изготовления круглого сетчатого шаблона.
• Скорость изготовления шаблонов. Весь цикл занимает 4–8 часов на комплект.
• Достаточная тиражестойкость — возможность печати большого количества ткани одним комплектом шаблонов.
• Печать с физическим разрешением 125 dpi.
• Способность хорошо передавать однотонные фоны и заливки.
• Высокая скорость печати — до 60–70 погонных метров в минуту.
• Возможно использовать для повторной печати того же дизайна.
• Возможно печатать по тянущимся (трикотажным) материалам.

Недостатки:

• Печать полутонов и градиентов практически невозможна.
• Потеря в качестве по сравнению с технологией печати гравированными валами.
• Низкое качество современных сетчатых шаблонов.
• Невозможность использования шаблонов для печати другого дизайна.
• Необходимо дополнительное оборудование для подготовки шаблонов для печати.
• Требуется высококвалифицированный персонал.

Ротационная трафаретная печать удерживает лидирующие позиции по количеству отпечатанной ткани в мире. Но мир снова меняется: спрос на качественную печать полутоновых изображений всё выше, всё больше заказов на печать фотографического качества. Ротационная печать технически не может удовлетворить такие запросы. Встречайте новейшие технологии цифровой печати по ткани! Это будет темой нашего следующего материала…

Об авторе: Юрий Ефремов (y.efremov@t-textile.com) — директор компании «Текстиль и Технологии», занимающейся поставками оборудования и расходных материалов для цифровой печати по текстилю.

Иллюстрации для статьи подготовил Максим Ефремов