Современные способы прокладывания утка на ткацких станках. Контрольная работа. Другое. 2014-07-04

Обычные челночные механические и автоматические ткац­кие станки с возвратно-поступательным движением челнока и батана имеют целый ряд серьезных недостатков:

1. На челночных ткацких станках используется только 1/3 времени работы челнока, а 2/3 уходит на ожидание и перемену движения челнока.

2. Чтобы привести в действие ткацкий челнок, его надо ударить с силой, примерно в 50 раз большей массы самого челнока, т. е. при массе челнока 200—700 г (в среднем 500 г) надо со­общить ему удар силой до 445 Н. Челнок нужно не только бы­стро разогнать, но также моментально и остановить. В результате много энергии затрачивается вхолостую.

3. Батан, амплитуда колебания которого составляет 30—40 см, приводит в движение массу 300 кг (на легких станках) и до 500 кг (на полутяжелых). Батан также совершает воз­вратно-поступательное движение и, обладая такой большой массой, вызывает значительные инерционные нагрузки на валы и рамы станка.

В результате станок работает неравномерно из-за периоди­чески изменяющегося направления движения всех основных ор­ганов станка — челнока, батана, ремиз, погонялок и т. п. Главный вал на станке вращается неравномерно, многие детали и меха­низмы станка быстро изнашиваются.

4. Сильный шум из-за ударов челнока, батана, погонялок и т. д.

5. Большие массы челнока и батана и их возвратно-посту­пательное движение мешают увеличению скоростного режима ткацкого станка. При заправочной ширине 100 см максимальная частота вращения главного вала современного автомати­ческого станка составляет 220—240 мин ^-1.

Исходя из перечисленного прово­дится большая работа по созданию ткацких машин без обыч­ных челноков, машин, основанных на новых принципах обра­зования ткани.

На многих станках последних типов питание утком произ­водится с неподвижных бобин, а ввод утка в зев осуществляется различными способами: пластинками, стальными лен­тами, рапирами и другими приспособлениями или на основе пневматики (струей воздуха), гидравлики (струей воды). Станки с такими принципами прокладывания уточных нитей получили название бесчелночных.

Бесчелночные станки по сравнению с челночными обладают рядом преимуществ:

— рабочие органы движутся на меньших уча­стках пути;

— средняя линейная скорость прокладки уточной нити на челночных и рапирных станках 12—15 м/с, на СТБ — 20— 32 м/с, на пневматических — 32—36 м/с;

— рапира или иной мало­габаритный прокладчик утка требует намного меньшего откры­тия зева, что сокращает путь батана и ремизок, уменьшает на­пряжение в нитях основы;

— частота вращения главного вала бес­челночного станка не зависит от его рабочей ширины.

Созданы также многозевные станки с одновременным прокладыванием уточных нитей в несколько зевов, образуемых основными нитями. Имеются конструкции круглых ткацких челночных станков, где уточная нить прокладывается по кругу.

Основным недостатком бесчелночных ткацких станков явля­ется ограниченность ассортимента тканей, вырабатываемых на них, так как их конструкция позволяет вырабатывать ткани простых переплетений. Однако ведутся работы по оснаще­нию их механизмами, позволяющими вырабатывать ткани и более сложных переплетений. Примером может служить эф­фективная компоновка ткацкого станка СТБ и жаккардовой машины, позволяющая вырабатывать крупноузорчатые ткани.

В ткацких станках с малогабаритными прокладчиками утка сохранен обычный принцип образования ткани, но изменен способ введения в зев уточной нити. Вместо тяжелого чел­нока — носителя уточной паковки — используются легкие мало­габаритные прокладчики, не несущие уточную паковку. Исход­ной уточной паковкой является бобина, с которой прокладчик захватывает нить и несет ее в зев отдельными отрезками.

Станки высокопроизводительны, они прокладывают в зев 400— 600 м уточной нити в минуту (вместо 240 м на обычных стан­ках).

Станки выпускаются одно-, двух-, четырехуточными, т.е. позволяют применять в утке сырье одного, двух и четырех различных видов; одно-, двух- и трехполотенными, т. е. на одном станке можно вырабатывать от одного до трех параллельных полотен ткани. При этом станки с заправочной шириной 175см. бывают только однополотенными, станки с заправочной шири­ной 216 и 250 см. могут вырабатывать от одного до двух поло­тен, а с заправочной шириной 330 см. — от двух до трех полотен. Конструкция всех типов станка принципиально одинакова, некоторые различия обусловлены шириной станка.

Технологическая схема ткацкого станка показана на рис. 1.34. Как и на обыкновенном ткацком станке, нити основы 2 свиваются с навоя 1, огибают качающееся скало 3 и через ла­мели 4 электрического основонаблюдателя, ремизы 5 и бердо 6 проходят к опушке ткани. В зев, образованный основными ни­тями, прокладывается уточная нить, которая прибивается бердом к опушке ткани.

Рис. 1.34. Технологиче­ская схема ткацкого станка типа СТБ

Суровая ткань, пройдя над опорой 7, огибает далее груд­ницу 8, вальян 10, прижимной валик 9, направляющую 11 и на­вивается на товарный валик 12.

Для прокладывания уточной нити в зев вместо обычного большого челнока, несущего уточную паковку, применяется ма­лый челнок — прокладчик утка — в виде стальной пластинки с пружинным захватом уточной нити. Масса такого прокладчика утка 40 г. Прокладчик утка выполняет роль нитеносителя. Пролетая через зев, он вводит между нитями основы захвачен­ную уточную пить, сматывая ее с конической бобины, установ­ленной на бобинодержателе сбоку станка.

После ввода уточины в зев прокладчик утка тормозится в приемной коробке, уточная пить обрезается и прокладчик воз­вращается в уточно-боевую коробку без уточной нити с по­мощью специального транспортирующего устройства, которое расположено под основой, между ремизом и бердом.

Конец нити рабочей бобины заранее связывается с началом нити на запасной бобине и станок при доработке бобины не ос­танавливается — процесс ткачества протекает непрерывно. На станке можно вырабатывать одно, два и более полотен одновременно. Образование кромок на станке выполняется специальными кромкообразовательными механизмами, которые располагаются по краям станка и посередине, когда на станке вырабатывается два или более полотен.

Проложенная через зев уточная нить захватывается с двух сторон каждого полотна выдвигающимися улавливателями-за­жимами и разрезается. Концы уточной нити, выступающие по­сле ее разрезания с обеих сторон каждого полотна, закладыва­ются кромкообразовательным механизмом в последующий зев и зарабатываются в ткань. Образованные таким образом кромки имеют ширину 13—15 мм и удовлетворяют всем требова­ниям, предъявляемым к ним со стороны отделочного производ­ства.

Станки этого типа оборудуются эксцентриковыми зевообразовательными механизмами на 10 ремизок и позволяют вырабатывать ткани полотняным, саржевым, атласным переплете­ниями и их производными с раппортом по утку до 8. На станке имеется механизм, позволяющий чередовать прокидку уточных нитей в зев с двух или четырех бобин. Это дает возможность работать на станке со сменой до четырех цветов утка, т. е. вы­рабатывать пестротканые ткани.

На рис. 1.35 приведена схема прокладывания уточной нити на станке типа СТБ.

Уточная нить с бобины 1, установленной на неподвижной раме станка, пройдя нитепроводник, находящийся на баллоногасительном щитке, попадает в тормоз 2, проходит глазок компенсатора 3 и удерживается губками возвратчика утка 4, находящегося в боевой коробке 5. Тормоз предупреждает образование петель при полете прокладчика с уточной нитью через зев. Нитепрокладчик 6 с разжатыми губками подается к возвратчику утка 4.

Рис. 1.35. Схема прокладывания уточной нити на станке типа СТБ

Губки возвратчика открываются, а губки прокладчика закрываются, нить передается прокладчику, который подготовлен к полету через зев. Тормоз открывается, а компенсатор опускается. Осуществляется бой и уточная нить, сматываемая с бобины, прокладывается в зев нитепрокладчиком, который движется внутри направляющей гребенки 7. Нитепрокладчик затормаживается в приемной коробке 8 и перемещается к боевой коробке 5 с помощью сравнительно медленно движущегося конвейера, поэтому на станке работает от 11 до 17 нитепрокладчиков, движущихся друг за другом.

Кроме перечисленных рабочих органов, в прокладывании уточной нити участвуют центрирующее устройство (располагает уточную нить по центру губок возвратчика утка); улавливатели–зажимы (удерживают проложенную уточную нить в натянутом состоянии и перемещают ее к опушке ткани вместе с бердом); ножницы (разрезают уточную нить у боевой коробки) и кромкообразующее устройство (кромки ткани на этом станке образуются путем закладки кончиков уточной нити в следующий зев).

Бесчелночные пневматические ткацкие станки предназначены для выработки тканей из химических комплекс­ных нитей и пряжи. На них можно вырабатывать ткани прос­тых переплетений (полотняные, саржевые и их производные) с поверхностной плотностью не более 200 г/м² и с плотностью по основе и утку — до 60 и 45 нитей на 10 см соответственно.

Заправочная ширина ткани на станке 90—125 см, частота вра­щения главного вала 300, 350 и 400 мин^-1.

Особенностью этих станков является то, что нить утка про­кладывается в зев силой давления сжатого воздуха, подавае­мого к станкам от компрессора по трубопроводам. Схема за­правки основных нитей и навивание ткани на товарный валик аналогична схемам заправки других систем станков.

Технологическая схема прокладывания утка на пневматиче­ском станке приведена на рис 1.37.

Паковка 5 с утком расположена с левой стороны станка. Нить утка 4 сначала проходит через тормозное устройство 3, затем под прижимным роликом 2 и наматывается на барабан 1 отмеривающего механизма. По­сле отмеривания уточной нити определенной длины она сбрасы­вается с барабана и попадает под действие струи 10 сжатого воздуха.

Воздух увлекает за со­бой нить в сопло 6, и через ка­нал конфузора 9, состоящего из набора фигурных пластинок, про­кладывает ее до противополож­ной стороны зева, где она попа­дает под действие отсасывающего устройства 8, вытягивающего кончик уточной нити из зева. При прибое уточной нити верхней частью берда конфузор опус­кается под ткань, а уточная нить выводится из его канала. Об­резанные ножницами 7 концы уточных нитей образуют бахрому, выступающую за кромки ткани. Для закрепления кромок на станке предусмотрено перевивочное устройство. Нити с отдельных катушек перевивочного устройства переплетают нити утка у кромки ткани, закрепляя ее и предохраняя от осыпания кро­мочных нитей.

Рис. 1.37. Технологическая схема пневматического ткацкого станка

Конфузор состоит из отдельных пластин, которые закреплены на батане. В момент прибоя батан отводит конфузор под опушку ткани, происходит смена зева, уточная нить выводится нитями основы через щель в пластинах конфузора и прибивается к опушке ткани. Кромочные нити основы закрепляются с помощью специального механизма перевивки.

Ткань, вырабатываемая на пневматическом ткацком станке, имеет с правой стороны неровную кромку из концов нитей утка. Эта бахрома мешает дальнейшей отделке ткани, поэтому ее отрезают специальным ножом, в результате чего на станке образуются дополнительные отходы.

Применение сжатого воздуха требует дополнительных затрат на подвод коммуникаций для подачи воздуха к станкам и на оборудование для подготовки и очистки сжатого воздуха. Движение уточной нити в конфузоре неустойчивое, поэтому возможны недолеты нити до противоположного края основы, вследствие чего в ткани возникают пороки, снижающие ее сортность.

Пневматические ткацкие станки выпускаются с шириной заправки по берду от 110 до 410 см. Увеличение ширины заправки станка приводит к увеличению скорости прокладывания утка от 28 до 52 м/с. На широких ткацких станках такая скорость достигается за счет использования дополнительных эстафетных сопел вдоль движения уточной нити. На станках может быть установлено до 28 эстафетных сопел.

Увеличение скоростных режимов пневматических ткацких станков до 1800 прокидок в минуту и увеличение рабочей ширины станка повлекло за собой не только резкое увеличение их производительности до 3200 метроуточин в минуту, но и увеличение съема продукции с единицы производственной площади.

На современных пневматических ткацких станках широко применяются микропроцессоры, которые управляют такими важными операциями, как прокладывание уточной нити, автоматический поиск зева, где произошел обрыв уточной нити, работа эстафетных сопел, подача основы, натяжение основы и утка, автоматическое удаление дефектных уточин. Чаще всего электронное управление используется в приводе станка. Благодаря микропроцессору можно точно контролировать износ главных деталей станка. С помощью электронной ремизоподъемной каретки возможно автоматически синхронизировать зевообразование и создание цветного рисунка из уточных нитей. Микропроцессор контролирует различные параметры, каждое их изменение фиксируется, обрабатывается и моментально реализуется. Память микропроцессора собирает и запоминает информацию, а затем автоматически выбирает правильное решение среди огромного множества возможностей. Управление станками с помощью микропроцессоров увеличивает степень автоматизации и облегчает обслуживание станка ткачом.

В последние годы повышенное внимание в ткачестве уделяется рапирным ткацким станкам.

Классификацию рапирных ткацких станков можно провести по следующим основным признакам: по виду рапир, их числу и способу введения уточной нити в зев. Ткацкие станки могут быть с жесткими, гибкими и телескопическими рапирами. Станки могут иметь одну или две рапиры.

По способу введения уточной нити в зев различают систему Dewas – в зев прокладывается одна уточная нить, передача нити происходит за конец и систему Gabler – уточная нить вводится в зев петлей, которая потом в большинстве конструкций ткацких станков распрямляется.

На рисунке 1.39 показан процесс прокладывания уточной нити на ткацком станке с гибкими рапирами. Уток 1 с конической бобины, расположенной с правой стороны станка, прокладывается через зев гибкими рапирами 3, которые представляют собой стальные ленты с захватами 4 и 5 на концах. Рапиры движутся возвратно-поступательно с помощью дисков 2, расположенных с двух сторон станка.

Правая рапира доводит уточную нить до середины станка, где происходит встреча правого и левого захватов и уточная нить передается левой рапире. Рапиры расходятся, и уточная нить прокладывается через зев полностью. Затем кромкообразовательное устройство формирует закладные кромки.

Рапирные ткацкие станки предназначены для выработки многоцветных тканей по утку (до шестнадцати цветов). Одним из недостатков станков с жесткими рапирами является увеличение габаритных размеров станка по ширине. Применение гибких рапир требует дополнительных направляющих для движения рапир.

Рапирные ткацкие станки выпускают многие зарубежные фирмы: «Дорниер» (Германия), «Пиканоль» (Бельгия), «Сомет», «Ново-Пиньоне», «Ваматекс» (Италия), «Заурер» (Швейцария) и др. На станках широко используются электронные средства автоматизации процесса формирования ткани.

Станки с жесткими рапирами имеют заправочную ширину 160–400 см, скорость движения рапир от 12 до 42 м/с, производительность – до 1000 м.ут/мин.

Станки с гибкими рапирами выпускают с заправочной шириной 175–380 см, скорость движения рапир составляет 12–28 м/с, производительность – до 1300 м.ут/мин.

Ткацкие станки с телескопическими рапирами выпускает фирма «Заурер» (Швейцария). Их применение позволяет уменьшить площадь, занимаемую станком. Они хорошо подходят для выработки тканей из фасонной пряжи, пряжи высокой крутки (креп, вуаль), а также из пряжи с малой разрывной нагрузкой.

Рис. 1.39. Схема прокладывания уточной нити гибкими рапирами

Следует отметить, что в последнее время рапирный способ прокладывания утка постоянно совершенствуется и находит практически неограниченную область применения для изготовления самых разнообразных тканей.

Лекция 11

Трикотажно-вязальные машины обычно снабжены крючко­выми, язычковыми или пазовыми (составными, движковыми) иглами. Для начала вязания на машинах с крючковыми иглами необходимо, чтобы на каж­дой игле или хотя бы на половине всех игл, с чередованием че­рез одну, были образованы первоначальные петли.

На первых машинах эти петли на крючковых иглах полу­чали путем обвивания игл нитью аб (рис.2.4,а). Эта нить обра­зовывала старые петли С₁, С₂, С₃ и С₄ соответственно на иглах И₁, И₂, И₃и И₄. При этом все первоначальные петли были образованы одной нитью. На современных же машинах первоначальные петли получают прокладыванием нити не на все иглы под­ряд, а через одну, как показано на рис. 2.4,б, что легко дости­гается на машинах, где иглы имеют последовательное продоль­ное передвижение. На рис. 2.4,б видно, что нить проложена только на нечетные иглы И₁ И₃, И₅.

После того как на иглах образованы первоначальные (ста­рые) петли, они отодвигаются назад от крючков по игольным стержням. Затем на иглы прокладывается нить вг (рис. 2.4,в), которая последовательно изгибается в петли. Таким образом, на иглах получается по две системы петель: старая С₁, С_з, С₅ и новая h₁, Н₂, Н₃, Н₄ и Н₅. Обе системы далее передвигаются вперед до тех пор, пока новые петли не окажутся под крючками, а старые — на крючках игл (рис. 2.4, г). Для этой цели крючки игл закрываются. Затем старые петли передвигаются вперед до тех пор, пока они не упадут с игл на новые петли, как показано на рис. 2.4, д.

Схемы начала петлеобразования язычковыми иглами изображены на рис. 2.5. Если только на иглы И₁и И₃ проложить нить аб (рис. 2.5,а), а затем отодвинуть эту нить за язычки К₁ и К₃, как показано на рис. 2.5,б, то получим первоначальный ряд петель на нечетных иглах. После этого на все иглы прокладывается нить вг. Иглы отодвигаются назад, петли нити аб закрывают язычки К₁и К₃ игл И₁, И₃и т. д. (рис. 2.5,в).

Рис. 2.4 Схемы петлеобразования крючковыми иглами

Рис. 2.5. Схемы петлеобразования язычковыми иглами

Далее петли нити аб, скользя по закрытым язычкам, сбрасываются на петли нити вг, как видно на рис. 2.5,г. Таким образом, теперь уже на каждой игле, будет петля. Затем операции повторяются, т. е. петли отодвигаются назад по неподвижным иглам или иглы вы­двигаются вперед при неподвижных петлях. Висящие под крюч­ками игл петли при своем передвижении назад по иглам от­крывают язычки игл и, скользя по ним, сходят на стержни игл. Итак, иглы опять подготовлены для про­кладывания на них нити и образования из нее нового ряда петель.

Схемы петлеобразования пазовыми иглами представлены на рис. 2.6. На рис. 2.6,а под крючками игл И₁, И₂, И₃видны три замкнутые петли, образованные из нити аб. Такие петли обычно принадлежат ранее выработанному трикотажу. Надетые на иглы, они отодвигаются по ним до положения, показанного на рис. 2.6,б. После этого на иглы прокладывается нить вг, из которой обра­зуются незамкнутые (новые) петли. Затем выдвигаются движки Д₁, Д₂ и Дз, чтобы закрыть крючки игл, как изображено на рис. 2.6,в.

Если после этого петли из нити аб продвигать вперед в направлении крючков игл, то петли этой нити под крючки не попадут и сбросятся с игл, как показано на рис. 2.6,г. Таким образом, будет получен новый ряд замкнутых петель, образован­ных уже из нити вг. Теперь эти петли будут выполнять роль первоначальных (старых) петель. Далее движки игл Д₁, Д₂и Д₃ отводятся назад, чтобы их передние мыски спрятались в па­зах игл И₁, И₂, И₃, как это изображено на рис. 2.6,а, и процесс снова повторяется.

Ознакомившись с принципом петлеобразования, можно прийти к выводу, что для осуществления его кроме игл необхо­димо иметь и другие приспособления, выполняющие следующие функции:

— передвижение старых петель по иглам вперед и назад;

— прокладывание нити на иглы;

— изгибание этой нити в петли;

— передвижение новых петель под крючки игл;

— прижатие крючков игл к стержням, чтобы закрыть вход под крючки игл старым петлям;

— нанесение старых петель на крючки игл, когда вход под крючки закрыт;

— сбрасывание с игл старых петель.

Эти функции на трикотажных машинах обычно выполняют иглы, платины, пресс и нитевод.

Лекция 12

Плосковязальные машины предназначены главным образом для выработки изделий верхнего трикотажа. Процесс петлеобразования на плосковязальных машинах с язычковыми иглами осуществляется вязальным спо­собом.

Иглы обеих игольниц расположены в шахматном порядке по отношению друг к другу, причем петли на обеих игольницах образуются последовательно и обе игольницы являются актив­ными.

Процесс петлеобразования на плосковязальной машине пока­зан на рис. 2.22. Он включает в себя операции: заключение (на иглах 1—5); прокладывание (на игле 8); вынесение, прессова­ние, нанесение (на игле 9); соединение (на рисунке не пока­зано); сбрасывание, формирование (на игле 10); оттяжку (на игле 11).

При выполнении операции заключение иглы перемещаются на величину, достаточную для того, чтобы старые петли сошли с язычка на стержень. При этом старые петли удерживаются от подъема вместе с иглами действием силы, оттягивающей трикотаж. Эта сила стремится изогнуть язычок, и при сходе с него петли язычок будет стремиться закрыться; роль приспо­собления, препятствующего закрыванию язычка, выполняют во­лосяные щетки, установленные на вязальной каретке (на рис. 2.22 они не показаны).

Опускаясь, иглы последовательно (поочередно) захватывают новую нить. Для надежного захвата новой нити крючками игл надо, чтобы она попадала под крючки при опускании игл. По­этому головка нитевода не может быть расположена и зафик­сирована на оси игольного замка, а при пе­ремене хода должна перемещаться с одной стороны каретки на другую.

Рис. 2.22. Процесс петлеобразования на плоскофанговой машине

Для того чтобы старые петли С (рис. 2.22) были сброшены на новую нить, необходимо, чтобы иглы опускались достаточно низко по отношению к отбойной плоскости. Величина опускания игл относительно отбойной плоскости (глубина кулирования) определяет размер получаемых петель трикотажа.

Положение старых петель С во время операции формирова­ние относительно отбойной плоскости не является определенным. Оно зависит от многих факторов: силы оттяжки полотна, вели­чины петель, расстояния между игольницами, толщины, вида и жесткости перерабатываемых нитей, натяжения нити, скорости вязания. Поэтому на размер получаемых петель при данной глу­бине кулирования оказывают влияние вышеперечисленные факторы.

Формирование новых петель на плосковязальных машинах выполняется с отдачей (перетяжкой) нити из уже образованных петель.

Поскольку нить, идущая от нитевода Н к игле 10, испыты­вает значительное трение в крючках игл 9, 8, 7, 6, то во избе­жание разрыва нити необходимо, чтобы уже сбросившая петлю, игла 11 могла приподняться и отдать часть своей нити игле 10. Величина отдачи нити зависит от формы кулирных клиньев, силы оттяжки полотна, степени зажатия игл в пазах игольницы.

Движения, необходимые для выполнения процесса петле­образования, иглы получают от клиньев замков, действующих на их пятки.

На машинах интерлок выполняется вязальный последовательный способ петлеобразования с распределением. При этом способе иглы обеих игольниц работают последовательно и операции процесса петлеобразования выполняются сначала на активной игольнице (цилиндре), а затем с некоторым запозданием на пас­сивной игольнице (диске).

Активной считается игольница, получающая нить для обра­зования петель из нитевода.

На рис. 2.23 показан процесс петлеобразования на машине интерлок, где обозначены: 1, 2, 3 и т. д.— короткие иглы ци­линдра; 1′, 2′, 3′ и т. д.— длинные иглы цилиндра; I, II, III и т. д.— короткие иглы диска; I’, II’, III’ и т. д. — длинные иглы диска; С — старые петли; Н — нвая нить.

Игла 7 цилиндра, поднявшись до крайнего верхнего положе­ния, чтобы произвести заключение, начинает опускаться, так как она должна получить прокладываемую нить. При выполнении этой операции, во время которой петли цилиндра и диска сходят с язычков игл на стержни, язычки игл под действием сил, приложенных к петлям, будут стремиться закрыться. Для предотвращения этого явления нитевод выполняется такой кон­фигурации и устанавливается так, что его нижняя грань пре­пятствует закрыванию язычков игл цилиндра, а боковая — игл диска.

Игла VII диска, осуществившая заключение, начинает отхо­дить назад настолько, что находящаяся на ней старая петля подходит под ее крючок. Игла 8 получает новую нить, игла VIII выстаивает. Игла 9 показана в момент выполнения опера­ции прессование, игла 10 — в момент выполнения операций сое­динение, сбрасывание и начало формирования.

Новая петля, формируемая из нити, лежит на стержнях игл X и XI диска. При выполнении процесса петлеобразования на машинах интерлок протяжки новых петель при формировании располагаются не на отбойных зубьях, а на иглах X и XI диска.

Рис. 2.23. Процесс петлеобразования на машине интерлок

Игла XI выполняет операцию нанесение, иглы 12 и 13 под­нимаются, в результате чего освобождаются сформированные ими петли. Иглы XII и XIII получают возможность образовать новые петли, перетягивая нить из освободившихся петель, на­пример игла XII начинает формировать новую петлю за счет уменьшения новой петли иглы 12. Иглы 13 и 14 продолжают подниматься, а иглы XIII, XIV в это время формируют свои петли. Иглы 15 и XV уже образовали новые петли.

Процесс петлеобразования на машинах интерлок осущест­вляется распределительным способом: иглы одной (активной) игольницы формируют петли такой величины, чтобы иглы дру­гой (пассивной) игольницы могли заимствовать из них нить и образовывать свои новые петли. Чтобы выровнять полученные новые петли, иглы 16 и XV обеих игольниц опять отходят назад и окончательно формируют одновременно новые петли. Затем иглы диска будут немного выдвигаться вперед, чтобы освобо­дить вновь образованные петли и дать возможность оттянуть их и подготовить к заключению.

В следующей вязальной системе в работу вступают длин­ные иглы, которые не участвовали в образовании петель корот­кими иглами. Длинные иглы будут работать аналогично корот­ким, и занимать в этой системе такое же положение, какое за­нимали короткие иглы (рис. 2.23). Полный петельный ряд на машине интерлок образуется двумя вязальными системами.

Процесс петлеобразования на плоских оборотных машинах и двухцилиндровых круглочулочных автоматах осу­ществляется вязальным способом. Основными петлеобразующими органами являются двухголовочные язычковые иглы и игловоды.

На плоских оборотных машинах двухголовочные язычковые иглы располагаются в пазах, образованных или фре­зеровкой, или вставкой штег в и г (рис. 2.24,а) в особые пазы игольниц а и б. Иглы могут переходить из паза одной иголь­ницы в паз другой, так как эти пазы расположены один против другого. На ребрах штег в и г имеются зубья Д и Ж, которые образуют отбойный гребень.

Каждой игле соответствуют два игловода М и Н, причем игловод М может соединяться с левой головкой иглы, а игловод Н — справой и перемещать ее в продольном направлении. На рис. 2.24,а показано, что игловод Н сцеплен с правой головкой иглы. При движении иглы справа налево язычок иглы открывается, и петля переходит на середину иглы, как показано на рис. 2.24,б.

При движении игловодов вперед их головки поднимают кверху горки Л и Р и оба игловода разъединяются с иглой. Игловод, который первым начнет двигаться назад, опустится книзу и захватит головку иглы. На рис. 2.24,в показано, что игловод М, соединившись с левой головкой иглы, передвигает иглу в направлении стрелки е₁, а игловод Н остается сво­бодным.

На правую головку иглы прокладывается нить У. При про­кладывании нити на иглу должны соблюдаться те же условия, что и при вязании на однофонтурных машинах, т. е. нить дол­жна попадать под крючок иглы при вынесении и не должна пересекаться язычком иглы в момент прессования. При движе­нии иглы по стрелке е₁ (рис. 2.24,г) старая петля С задержива­ется отбойными зубьями и закрывает язычок иглы. На рис. 2.24,в, г изображены операции прокладывание нити, вынесение и прес­сование на правой головке иглы.

При дальнейшем движении иглы по стрелке е₁ (рис. 2.24,д) выполняются операции нанесение, соединение, сбрасывание и формирование. После формирования новой петли Ц игловод М начинает двигаться слева направо по стрелке е₂ и передвигать в том же направлении иглу; при этом крючок игловода М выхо­дит из зацепления с левым крючком иглы (рис. 2.24,е,ж,з). Од­новременно происходит операция заключение петли Ц относи­тельно правой головки иглы (рис. 2.24,з), В дальнейшем при движении игловода Н по стрелке е₃происходит его соединение с правой головкой иглы (рис. 2.24,и). В этом случае новую петлю будет образовывать левая головка иглы, причем она будет сбра­сывать свою старую петлю на левую сторону своего петельного столбика.

Таким образом, при осуществлении петлеобразования ле­выми головками игл петли сбрасываются на левую сторону, при осуществлении петлеобразования правыми головками — на пра­вую, благодаря чему образуется трикотаж двухизнаночных пе­реплетений.

Для предупреждения полома игл в процессе их перевода из одной игольницы в другую машины оснащены открывателями язычков игл (на рис. 2.24 не показаны).

Рис. 2.24. Процесс петлеобразования на плоской оборотной машине

Если после образования ряда петель на одной игольнице следующий ряд петель образуется на другой игольнице, то получается двухизнаночная гладь с раппортом перепле­тения R_н = 2.

Если же образуется два ряда петель на одной и той же игольнице, а затем два других ряда на другой, то получается двухизнаночный трикотаж, у которого два лицевых петельных ряда будут чередоваться с двумя изнаночными. Раппорт пере­плетения такого трикотажа R_н= 4.

На двухцилиндровом круглочулочном ав­томате процесс петлеобразования и перевод игл из одного цилиндра на другой происходят по тому же принципу, что и на плоской оборотной машине.

В образовании петли непосредственно участвуют двухголо­вочные иглы 1 (рис. 2.25,а), игловоды 2, платины 3, отбойный гребень 4 верхнего цилиндра. Процесс петлеобразования при­веден на рис. 2.25, а—д.

Рис. 2.25. Процесс петлеобразования на двухцилиндровом круглочулочном автомате

Процесс перевода игл из нижнего цилиндра в верхний пред­ставлен на рис. 2.26.

Положение I — исходное для иглы 3 и игловода 1. Ко дну паза цилиндра игловод прижимается спиральными пружи­нами 2.

Положение II — игловод нижнего цилиндра под действием переводного клина на нижнюю пятку начинает передвигаться по пазу вверх и своим выступом толкает иглу вверх.

Положение III — верхний крючок иглы отжимает игловод верхнего цилиндра так, что он отклоняется от дна паза и позво­ляет игле пройти под крючок игловода.

Положение IV — игловод нижнего цилиндра своим носиком проходит в выемку клина-разъединителя 4 и под действием его скоса отклоняется от дна паза, так что крючок игловода вы­ходит из зацепления с нижним крючком иглы. В это время игло­вод верхнего цилиндра под давлением пружинного пояска ста­новится в прежнее положение на дно паза, зацепляя крючком верхний крючок иглы.

Положение V — игловод нижнего цилиндра опускается (после расцепления с нижним крючком иглы).

Носик игловода выходит из сферы действия клина-разъединителя, и игловод под действием пружинного пояска опускается на дно паза.

В процессе перевода игл из одного цилиндра в другой при­емные игловоды остаются неподвижными в своих пазах и дви­жение вдоль паза сообщается лишь передающим игловодам.

Рис. 2.26. Процесс перевода игл на двухцилиндровом круглочулочном автомате

Лекция 13

К числу технологий производстванетканых материалов относятся сухое холстоформование, аэродинамическое, влажное холстоформование и производство спанбонда. На сегодняшний день основной технологией холстоформования является сухое холстоформование, включающее термоскрепление холстов, иглопробивание, спанлейс и химическое соединение (латексное скрепление) материалов. Сухое холстооформование осуществляется, преимущественно, прочесыванием как способом производства формованного полотна, и изготовленные таким способом полотна соединяются термическим, механическим, химическим способом или спутыванием, как спанлейс. Сухое холстоформование включает также различное расположение волокон: параллельное, случайное, расчесанное, перекрестное или аэродинамическое (аэродинамическое размещение длинного волокна из прочесанных волокон). Прочесывание представляет собой технологию холстоформования, при котором отделяются небольшие ворсинки в отдельные волокна для того, чтобы начать процесс параллельного упорядочивания для получения волокон в виде цельного полотна. Прочесанные нетканые полотна производятся из целого ряда волокон, включая вискозное волокно и полиэфир с диапазоном длины волокна от 1,2 до 20 см.

Аэродинамическое холстоформование (аэроформование) представляет собой метод формования полотна за счет смешивания волокон с воздухом для образования однородной смеси воздуха и волокна, которую затем наносят на движущуюся воздухопроницаемую ленту или проволоку. Таким образом, полотна могут создаваться с использованием латексного аэродинамического скрепления (LBAL), термоскрепления (TBAL), или же сочетания и того, и другого (MBAL), или же соединения при высоком давлении (HBAL), например, гидроспутывания.

Нетканые материалы(в основном, изготавливаемые с помощью сухого, влажного или аэродинамического холстоформования) можно скреплять с помощью следующих основных технологий скрепления: иглопробивание, вязально-прошивное скрепление, термоскрепление или скрепление с пропиткой смолой, спанлейс (гидроспутывание) и химическое (латексное) скрепление (рис.3.1).

Иглопробивание представляет собой технологию, при которой создаются иглопробивные нетканые материалы за счет механической ориентации и переплетения волокон из формованного из расплава или прочесанного полотна. Такое механическое перепутывание достигается с помощью тысяч иголок, которые многократно пробивают полотно в обоих направлениях. Здесь могут использоваться как натуральные, так и синтетические волокна.

Изготовление вязально-прошивных материаловосновано на механическом провязывании петлями волокнистого холста (холстопровязанные материалы), нитей (нитепровязанные материалы) или каркасного материала с образованием на лицевой стороне ворсовых петель (каркаснопровязанные материалы).

Спанлейстакже является технологией скрепления нетканого полотна. Полотно может быть изготовлено с помощью технологий влажного, сухого или аэродинамического холстоформования (воздушный спанлейс в последнем случае), а в последнее время начали использовать и технологию спанбонд. Технология спанлейс(создание гидроспутывания или гидравлического иглопробивания) включает спутывание в нетканое полотно свободно располагающихся волокон на пористой ленте или формование проволоки для создания структуры листа с помощью воздействия на волокна многочисленными рядами струй воды под высоким давлением.
Преимуществом технологии спанлейс являются эстетические свойства мягкого полотна, умеренная прочность и хорошее влагопоглощение. В Северной Америке и в Европе основными конечными рынками для материалов, изготовленных с помощью технологии спантейс, являются медицинские применения, такие как одежда для хирургов и сопутствующие предметы одежды, изделия для операционной, губки, повязки и медицинские обтирочные материалы. Сухие салфетки всегда были важным рынком для материалов спанлейс, но повсеместно расширяющийся мировой рынок салфеток с предварительным увлажнением, стал в настоящее время основным конечным рынком, особенно, в Европе. Последней разработкой является материал Evolon от Feudenberg,созданный с применением технологии формования из расплава и спанлейс. Полотно создается из сформованных из расплава биокомпонентных волокон из РЕТ/РА, которые затем подвергаются гидроспутыванию с помощью интенсивного воздействия большими объемами воды, которая расщепляет сегментированные биокомпонентные волокна на микроволокна и скрепляет их в прочную мягкую и износостойкую ткань. На развивающихся рынках Китая, Южной Америки и Восточной Европы были добавлены значительные производственные мощности. Основными компаниями-производителями нетканых материаловна основе спанлейсявляются: DuPont, Orlandi, Jacob Holm и Spuntech.

Термоскрепление осуществляется с помощьюкаландрирования (простого или по определенной модели), горячего воздуха, инфракрасного нагревания или ультразвукового скрепления. Самым крупным рынком для прочесанного полипропилена с термоскреплением являлся рынок покрытий, но здесь произошел переход от прочесанных термоскрепленных материалов к полипропиленовым материалам, сформованным из расплава.
Химическое скрепление включает: сплошное насыщение связующим компонентом, пропитку пеной связующего компонента, пропитку с использованием растворителя и нанесение печати (шаблонное скрепление).

Скрепление полотна с помощью химического вещества является наиболее распространенным методом скрепления. Химический связующий компонент наносится на полотно, затем отверждается. Наиболее часто использующимся связующим компонентом является латекс, поскольку он экономичен, его легко наносить, и он очень эффективен. Для нанесения связующего компонента используется несколько методов, включающих: скрепление с насыщением, скрепление с распылением, скрепление с нанесением печати, а также скрепление с пропиткой пеной.

При производствепромышленныхобтирочных материалов больше используются нетканые материалыс химическим скреплением, чем при производстве потребительских, но здесь объем производства уступает спанлейсу, который стал за последние пять лет шире использоваться для производства таких применений. На третьем месте находятся ткани из короткого волокна, изготовленные аэродинамическим методом. В области производства бытовых обтирочных материалов доли нетканых материалов с химическим скреплением и изготовленных на основе спанлейс практически одинаковы. К числу прочих применений для химически скрепленных нетканых материалов относятся строительные и кровельные материалы, медицинские и упаковочные применения.

Основными преимуществами изготовления нетканых материалов являются:

— сокращение производственного цикла со значительным уменьшением числа технологических переходов;

— высокая производительность оборудования, во много раз превышающая производительность ткацкого и трикотажного оборудования;

— сокращение производственных площадей;

— экономия высококачественного сырья из натуральных и химических волокон, благодаря широкому использованию промышленных отходов и вторичного сырья;

— расширение ассортимента текстильных изделий;

— эффективная замена ассортимента тканей неткаными полотнами.

С повышением требований, предъявляемых к нетканым материалам, основной выбор пал на химические волокна. В настоящее время для изготовления нетканых материалов в больших количествах используют хлопковые, вискозные, ацетатные, полиамидные и шерстяные волокна. Синтетические волокна используют во все возрастающем объеме для выработки новых материалов специального назначения.

Расширение объема производств нетканых материалов базируется на разработанных нормах рационального потребления. Установлено, что рациональная норма потребления нетканых материалов на душу населения составляет 14,7 м² в год, из них на бытовые изделия приходится 7,1 м² и на технические – 7,6 м².

Процесс получения иглопробивных полотен с заданными физико-механическими свойствами осуществляется на иглопробивных машинах. Получаемые таким путем иглопробивные материалы могут иметь различное назначение: для декоративных или напольных покрытий, прокладочные, изоляционные, фильтрационные материалы. В процессе иглопробивания можно использовать волокнистый холст, дублированный тканью, трикотажем, сеткой, пряжей и т.п.

Процесс иглопробивания холста основан на использовании давления зазубрин (насечек) игл, которые, проходя через холст, протягивают (перепутывают) волокна в поперечном направлении. Таким образом, рабочим органом иглопробивной машины являются пробивные иглы.

Типичный механизм процесса одностороннего иглопробивания представлен на рис. 3.10. Холст 1, подаваемый транспортером 2, подвергается воздействию игольной плиты 5 (с иглами 6), приводящейся в движение кривошипно-шатунным механизмом. В зоне иглопрокалывания холст находится между перфорированными плитами 4 и 3. Нижняя перфорированная плита 4 поддерживает холст и служит для регулировки глубины прокалывания, ее часто называют подкладочным столом. Верхняя перфорированная плита 3 поднимает холст и служит для очистки игл от волокон при обратном их движении. Оттягивающие валки 7 оттягивают готовый материал 8 и одновременно протягивают холст через зону иглопрокалывания.

Рис. 3.10. Принципиальная схема работы иглопробивной машины

У большинства иглопробивных машин подача волокнистого материала осуществляется прерывисто. Однако в последние годы в различных конструкциях иглопробивных машин, особенно работающих с повышенной частотой прокалывания 16-20 Гц (800-1200 мин^-1), предпочтение отдается непрерывной подаче.

Теоретическая производительность, м²/с, иглопробивной машины зависит от ее ширины

где: Ш – ширина вырабатываемого материала, м;

u — скорость выпуска материала, м/с.

С учетом плотности прокалывания при непрерывной подаче материала:

где: n – частота вращения главного вала, мин^-1;

S – подача на прокол, м.

В общем объеме выпускаемых в настоящее время нетканых материалов значительная часть приходится на изделия, вырабатываемые иглопробивным способом. Ассортимент иглопробивных нетканых материалов постоянно расширяется одновременно с увеличением объема их производства. Обусловлено это многими причинами:

— относительной простотой;

-большой рабочей шириной и высокой производительностью оборудования;

— возможностью перерабатывать волокнистые холсты практически любой структуры, сформированные аэродинамическим, механическим или другими способами из натуральных и химических волокон всех видов, а также волокнистых отходов с самыми разнообразными геометрическими характеристиками.

Кроме того, иглопробивной способ позволяет отказаться от дополнительных затрат, связанных с использованием прошивных нитей и связующих для упрочнения холста, предоставляет широкие возможности в области создания комплексных поточных линий благодаря легкой агрегируемости иглопробивных машин с другими видами оборудования.

Современные иглопробивные машины требуют минимального обслуживания и позволяют быстро переходить с одного ассортимента на другой.

Основные технологические достоинства иглопробивных машин — это очень высокая производительность оборудования и его экономическая эффективность, разнообразие рабочих процессов, доступность и обширные запасы сырья. Потребительская ценность обу­словлена многообразием свойств продукции, как чисто внешних — цвет, фактура, плотность, рельеф, так и физических — прочность, легкость, тепло-, звуко-, виброизоляционные показатели, паро- и газопроницаемость, фильтрационная способность, гигиенические свойства, применяемость в медицине, косметике и для ухода за ребенком.

Частота иглопробивания достигает 2000–3500 ходов в минуту. Длина хода игл доходит до 75 мм при предварительном пробивании, до 26 мм и более — при окончательном. Линейная плотность игл поперек полотнища при двух плитах достигает 20000 игл/м. В других случаях она составляет 5000, 6900, 9000, 13800, 16000, 18000 игл/м. Рабочая ширина различных машин лежит в пределах от 2,5 м до 8,1 м, при производстве бумагоделательных сукон она доходит до 16,5 м. Поверхностная плотность различных нетканых полотен составляет от 20 г/м² до 600 г/м² при равномерности плотности по ширине 0,9–1,5%. Диаметр рулонов товара достигает 1600 мм.

Характерной особенностью практически всех видов оборудования является широкое применение электроники. При этом программное обеспечение применяется для управления, как отдельными машинами, так и всем производственным процессом в целом. На иглопробивных машинах применяют всевозможные сочетания и расположения игольных плит, используя предварительное и окончательное прокалывание как сверху вниз, так и снизу вверх. Для различных целей устанавливают в машине одиночную плиту или две плиты, воздействующие на настил последовательно (тандем) или одновременно, навстречу друг другу (твин). Применяют также и две пары плит, расположенных последовательно (квадро). Такое решение используют на структурирующих машинах для изготовления полотнища с рельефным рисунком.

Эти же системы, применяемые для переработки стеклянных и минеральных волокон, делают более мощными и жесткими. Привод плит производят от двух валов, разгружая тем самым каждый из них, улучшая динамику и добиваясь большей частоты двойных ходов и производительности. С той же целью используют модульную конструкцию: игольная плита разделена по длине на более короткие сегменты, независимые друг от друга модули с собственным приводом от двух эксцентриков в герметичном корпусе.

В виде отдельного устройства выпускают питатели для иглопробивных машин. Эти питатели представляют собой независимые узлы, установленные отдельно на рельсах, легко отодвигаемые от иглопробивной машины для оперативного контроля и обслуживания. Можно поднимать или опускать регуляторами по желанию часть питателя, чтобы менять положение питающих цилиндров по отношению к опорной плите или отделительной плите иглопробивной машины. Возможно применение нижнего транспортера от преобразователя прочеса и пневматического подъема этого транспортера. Зазор между питающими цилиндрами можно устанавливать регуляторами вручную в зависимости от толщины настила.

Свойства иглопробивных полотен определяются большой группой факторов, связанных с организацией всего технологического процесса. Тем не менее, решающее влияние на структуру материала и его характеристики оказывает процесс иглопрокалывания — особенности используемых иглопробивных машин, их наладка, параметры применяемых игл, режим иглопрокалывания. В последнее время иглопробивной способ продолжает бурно развиваться, чему способствуют многочисленные нововведения, как в области техники, так и в области технологии иглопрокалывания.

Лекция 14

Сущность технологии изготовления нетканых полотен заключается в получении волокнистых холстов и образовании между волокнами прочных связей. Холст — это определенным образом сформировавшийся слой, состоящий из равномерно распределенных в нем нескрепленных волокон. Широко распространен клеевой способ изготовления нетканых материалов, при котором связь между волокнами определяется адгезией связующего к волокнам. Помимо этого способа, применяют различные механические технологии, когда скрепление волокон в холстах осуществляется вязально-прошивным, иглопробивным и валяльно-войлочным способами. Применяют также способы горячего прессования, бумагоделательный, получение нетканых материалов из расплава полимера и др.

Наряду с несомненными достоинствами указанным способам присущи и недостатки, обусловливающие хаотическую ориентацию волокон, ограниченную толщину получаемого материала и его низкую прочность. В большинстве случаев прочность волокон не превосходит 20% прочности материала.

В настоящее время ведутся исследования в области создания нетканых материалов посредством ультразвуковой сварки холстов, сформированных из термопластичных волокон либо из их смеси с натуральными или химическими волокнами, а также разработки технологии и оборудования для изготовления материалов с помощью ультразвука. Сущность способа заключается в том, что волокна холста, которые могут быть ориентированы или распределены случайно, скрепляются посредством ультразвуковой сварки. При этом холст может состоять из термопластичных волокон (полипропилена, капрона, лавсана, сарана, хлорина и др.) либо из их смеси с хлопком, вискозой, шерстью и другими нетермопластичными волокнами. В последнем случае размягченная термопластичная составляющая обволакивает нетермопластичные волокна, образуя прочные соединения. С увеличением содержания нетермопластичных волокон прочность нетканых материалов падает практически линейно. Причем предельно допустимым содержанием нетермопластичных волокон можно считать 65%.

Из всего разнообразия карбо — и гетероцепных волокон чаще всего используются полипропиленовые и полиэтилентерефталатные (лавсановые). Такой выбор обусловлен исключительными свойствами этих волокон, в частности, гидрофобностью, делающей их незаменимыми для изготовления волокнистых фильтров, работающих во влажной среде. Поскольку волокнистые холсты характеризуются большим коэффициентом затухания, то их скрепление можно выполнять по схеме контактной ультразвуковой сварки.

Для непрерывного осуществления процесса наиболее приемлем способ шовно-шаговой сварки, являющейся разновидностью прессовой сварки, с шаговым перемещением материала. При такой схеме сварки предотвращаются деформации и разрывы нескрепленного холста при сварке и транспортировке готового материала на заданный шаг. При этом сварные швы располагают как в направлении, перпендикулярном продольной оси холста, так и под углом к оси (рис. 3.27,а,б). Протяженные швы можно получить при использовании нескольких сварочных головок, установленных таким образом, чтобы обеспечивалось перекрытие сварных швов (рис. 3.27,в).

Режим сварки определяет количество энергии, вводимой в свариваемый материал и, следовательно, возможность разогрева зоны сварки до температуры вязкотекучего состояния волокна. Процесс образования сварного соединения в этом случае можно условно разбить на три стадии.

На первой — происходит частичное размягчение поверхности волокон, расположенных в слоях, прилегающих к волноводу. Шов имеет спрессованную волокнистую структуру и незначительное усилие разрыва.

На второй стадии волокна, расположенные в слоях, прилегающих к волноводу, полностью переходят в вязкотекучее состояние, и размягченный термопластичный полимерный материал вдавливается сварочным давлением во внутренние слои холста, скрепляя их. Шов имеет при этом характерный матовый оттенок и значительную прочность.

Третья стадия характеризуется полным переходом термопластичного материала между волноводом и опорой в вязкотекучее состояние. Шов приобретает вид прозрачной пленки толщиной 15-20 мкм, прочность его незначительна.

Отделка.

Для отделки нетканых материалов используются огнезащитные и водоотталкивающие составы, антистатики, мягчители, противобактериальные и термоклеевые материалы, замасливатели и другие вещества для поверхностной обработки. Отделка нетканых материалов либо является составной частью производственного процесса, либо проводится самостоятельно, по завершении производства — в зависимости от процесса и типа отделки. Часто на одной из стадий производства добавляются антистатики, а некоторые виды поверхностной обработки, например, травление, также являются частью производственного процесса. Огнезащитные и водоотталкивающие составы добавляются отдельно. Некоторые специальные методы отделки полотен предполагают их высокоэнергетическую плазменную обработку, которая влияет на поляризацию материала и улучшает его фильтрующие свойства.

Лекция 15

Способ изготовления Спанлейс (Spunlace) — это технология производства нетканого полотна путем плотного соединение волокон (нитей) водяными струями высокого давления, без применения клеевых составов.

Свойства: мягкий безворсовый материал с большой впитывающей способностью. Используется как протирочный материал в быту и производстве в виде салфеток. Высокие барьерные свойства, сдерживающие проникновение микроорганизмов к чему-либо дают возможность его применения в медицине и косметологии, как материала снижающего инфицирование человеческих тканей, по сравнению с традиционными тканями из хлопка и льна, эта его способность выше на 60%. Материал при необходимости, хорошо стерилизуется.

Технология производства.

Технология «Спанлейс» появилась в 60-х годах прошлого века, но впервые была официально представлена в 1973 году компанией DuPont (Sontara), ныне крупнейшего производителя спанлейса.

Технология гидросплетения (рис. 3.30) основана на переплетении волокон материала высокоскоростными струями воды под высоким давлением. Обычно полотно скрепляется на перфорированном барабане с помощью струй воды бьющих под высоким давлением из форсуночных балок. За счет этих струй волокна холста связываются между собой. Полотно, полученное таким способом, имеет специфические свойства, как мягкость и драпируемость.

Фактически технология спанлейс — это лишь один из способов скрепления холста. В свою очередь сам холст может быть образован различными способами.

Данная технология становиться очень популярной, поскольку полученный по такому способу производства, продукт имеет уникальные свойства и обладает низкой себестоимостью и практичностью.

Рис. 3.30. Технология «Спанлейс»

Таким образом, типичный процесс производства спанлейса состоит из нескольких этапов, аналогичных большинству технологий производства нетканых полотен:

— Подача волокон;

— Формирование полотна;

— Пробивание полотна струями воды;

— Сушка полотна.

При прохождении через систему водного циркулирования сформированное полотно сначала сжимается для того, чтобы удалить все возможные воздушные пузыри, а затем скрепляется. Давление воды обычно увеличивается от первого к последнему инжектору. Примерными показателями для процесса гидросплетения могут послужить следующее:

— давление на уровне 2 200 psi (фунтов на квадратный дюйм);

— 10 рядов инжекторов;

— диаметр отверстия в инжекторах: 100-120 микрометров;

— расстояние между отверстиями: 3-5 мм;

— количество отверстий в одном ряду (25 мм): 30-80;

— Плотно скрепляется водными струями на перфорированном барабане.

Вакуум в барабане высасывает излишнюю воду из полотна, чтобы, во-первых, предотвратить переувлажнение продукта, а, во-вторых, не снизить силу пробивания струи. Решетка перфорированного барабана (конвейерная решетка) играет очень важную роль в процессе образовании готового продукта. От рисунка решетки зависит рисунок конечного полотна. Специальный дизайн решетки позволяет получить различную структуру поверхности полотна (рифленая, махровая, в «дырочку» и т.д.)
Обычно полотно пробивается поочередно с двух сторон. Полотно может проходить через струи воды определенное количество раз (в зависимости от того, какая требуется прочность полотна). Скрепленное полотно подается на высушивающее устройство, где хорошо просушивается.

При стандартных условиях процесса (6 рядов распределителей струй, давление 1500 psi, плотность 68 г/кв.м.) требуется 800 фунтов воды на 1 фунт продукта. Поэтому очень важно разработать хорошую фильтрационную систему, способную рационально поставлять чистую воду, иначе отверстия инжектора могут забиваться.

Преимущества данной технологии заключаются в следующем:

— Отсутствие повреждения волокон (механического воздействия на внутреннюю структуру волокна);

— Технология позволяет использовать различные типы волокон и их длины;

— Высокая скорость формирования полотна — 300-600 м/мин;

— Процесс производства экологически чистый

— По своему принципу технология стерильна.

Сырье для производства спанлейса.

Исходными материалами для изготовления полотен методом спанлейс чаще всего являются штапельные волокна, получаемые из вискозы, полиэфира, полипропилена, целлюлозы, хлопка.

Вискоза
Синтетическое волокно, получаемое из чистой целлюлозы.
Преимущества материалов из вискозы те же, что и у натуральных волокон:

— приятны на ощупь;

— не вызывают физиологических реакций;

— обладают высокой поглотительной способностью;

— легко поддаются отделке.

Целлюлоза
Целлюлозное волокно — это древесное волокно, которое производится из древесины, поставляется в виде рулонов или кип.

Свойства:

— гидрофильность;

— быстрое поглощение и надежное удержание воды и других жидкостей;

— возобновляемый ресурс;

— возможность разложения биологическим путем;

— очень выгодная цена по сравнению с другими натуральными и синтетическими волокнами.

Полиэфир (полиэстер, ПЭФ, ПЭТ, ПЭТФ, полиэтилентерефталат)

Производится способом формования из расплава. На сегодняшний день ПЭТ-волокна образуют самую большую группу синтетических волокон.

Свойства:

— плотность 1,38;

— особо прочный;

— эластичный;

— устойчив к истиранию;

— светоустойчив;

— не поддается воздействию органических и минеральных кислот;

— водопоглощение всего 0,2 — 0,5%;

— прочность во влажном состоянии такая же высокая, как и в сухом.

Полипропилен (ПП)

Синтетическое волокно, производимое способом формования из расплава из изотактического полипропилена.

Свойства:

— более низкая плотность 0,91;

— область плавления 165-175°C;

— область размягчения 150-155°C;

— волокно устойчиво к агрессивным химикатам;

— практически отсутствует влагопоглощение;

— надежная устойчивость к истиранию;

— чувствителен к ультрафиолетовому излучению.

Хлопок
Представляет собой волокнистый материал, который имеет широкое признание среди потребителей за счет своего натурального происхождения.
Положительные свойства хлопка:

— абсорбция;

— разлагается биологическим путем;

— газопроницаемость;

— легкость стерилизации;

— теплостойкость;

— высокая прочность во влажном состоянии;

— хорошие изоляционные свойства;

— отсутствие аллергических свойств;

— возможность регенерации;

— мягкость.

Благодаря высокой абсорбционной способности, хорошей тканеподобной структуре с низким пухоотделением и высокой прочности во влажном состоянии, хлопок является наилучшим материалом для медицины, техники, косметики, личного потребления и влажных протирочных изделий. Хлопок, обрабатываемый по способу спанлейс, кроме медицинской промышленности может с успехом применяться для производства простыней, салфеток и скатертей, которые могут выдержать 6 — 10 процессов стирки. Изготовленные по этому способу продукты выглядят как лен и могут подвергаться крашению и набивке для получения необходимого внешнего вида.

Как правило, вышеперечисленные волокна используются в смесях. Синтетические волокна (полиэфир и полипропилен) смешиваются с вискозой или натуральными волокнами (хлопок, целлюлоза). Также любое из описанных волокон может использоваться самостоятельно без примесей.
В соответствии с мировой практикой на рынке распространение получили следующие составы спанлейса:

— вискоза/ полиэфир;

— вискоза/ полипропилен;

— вискоза;

— полиэфир;

— хлопок;

— полипропилен;

— хлопок/полипропилен;

— хлопок/полиэфир;

— хлопок/вискоза;

— целлюлоза/полиэфир.

Спанбонд

Спанбонд (англ. spunbond) — название технологии производства нетканого материала из расплава полимера фильерным способом. Часто в профессиональной среде термином «спанбонд» обозначают также материал, произведенный по технологии «спанбонд» (рис. 3.33).

Сущность фильерного способа заключается в следующем: расплав полимера выделяется через фильеры в виде тонких непрерывных нитей, которые затем вытягиваются в воздушном потоке и, укладываясь на движущийся транспортер, образуют полотно. Нити на сформированном полотне впоследствии скрепляются.

Рис. 3.33. Спанбонд

Скрепление нитей в холсте может осуществляться несколькими способами:

— иглопрокалывание;

— химическая пропитка нитей связующими;

— термоскрепление на каландре;

— водоструйное скрепление;

— термоскрепление горячим воздухом.

Наиболее распространенными способами скрепления являются термоскрепление на каландре и иглопрокалывание. Способ скрепления нитей на холсте определяет характеристики получаемого материала, а, следовательно, и сферы применения.

Технология производства.

В качестве сырья для производства материала «спанбонд» используются волокнообразующие полимеры с широким молекулярно-массовым распределением, такие как полипропилен (ПП), полиэтелентерефталат (ПЭТФ), полиамид (ПА) и др. Наиболее часто для производства «спанбонда» используется полипропилен, поскольку он позволяет получать наиболее плотное распределение волокон в холсте и обеспечивает высокую выработку волокон в перерасчете на килограмм сырья.

Процесс формирования холста включает следующие основные этапы:

— Подготовка и подача полимерного сырья к плавильному устройству.

— Плавление полимера и фильтрация расплава.

— Подача расплава на фильерный комплект.

— Формирование волокон.

— Аэродинамическая вытяжка и охлаждение волокон воздухом.

— Укладка волокна на транспортер для формирования холста.

— Каландрирование и намотка материала.

Мелтблаун

В отличие от технологии получения фильерных нетканых материалов «спанбонд», основанной на вытягивании элементарных волокон аэродинамическим способом с одновременным их охлаждением, технология «мелтблаун» подразумевает формирование волокон путем раздува расплавленного полимера (фильерно-раздувная технология) горячим воздухом непосредственно на раскладочный транспортерный стол.

Процесс формирования холста нетканых материалов типа «мелтблаун» можно разделить на несколько этапов (рис. 3.36):

1. Подача полимерного сырья в виде гранул (1) к плавильному устройству (плавильной головке или экструдеру 2);

2. Плавление полимера и фильтрование расплава (2);

3. распределение и дозированная подача расплава к фильерному комплекту (3);

4. Выдув элементарных нитей в высокоскоростном потоке горячего воздуха (4, 5);

5. Осаждение волокон на приемной поверхности (6);

6. Намотка материала (7).

Технология «мелтблаун» позволяет получать нетканые материалы с наиболее тонкими волокнами и их равномерным расположением в холсте. Эти характеристики придают материалу высокие фильтрационные и абсорбционные характеристики.

Еще одной отличительной особенностью от технологии «спанбонд», является то, что волокна при фильерно-раздувном способе получения нетканых материалов, после осаждения на приемно-транспортировочную поверхность, не нуждаются в дополнительном скреплении. Волокна в холсте скреплены естественным образом за счет липкости горячего полимера.

Рис. 3.36. Процесс формирования холста нетканых материалов типа «мелтблаун»

Материал, полученный по технологии «мелтблаун» характеризуется следующими показателями:

· широкий диапазон плотностей;

· высокая степень распределения элементарных волокон в полотне;

· изотропность свойств материала в продольном и поперечном направлениях;

· высокие фильтрующие свойства;

· абсорбирующие свойства и др.

Стоит отметить, что данный материал получил широкое распространение в таких областях, как производство средств гигиены, производство стерильных и нестерильных медицинских изделий, изготовление боновых заграждений и средств для сбора загрязняющих веществ.

Но чаще нетканый материал «Мелтблаун» используется в качестве одного или нескольких слоев в составе композитных материалов СМС,СММС включающих еще и слои нетканого материала «спанбонд».

Композитные многослойные материалы СМС («спанбонд» — «мелтблаун» — «спанбонд») или СММС, ССМС, ССММС получают путем соединения указанных нетканых материалов в единое полотно. Это возможно сделать несколькими путями:

1. Путем экструзии волокон «мелтблаун» на готовое полотно нетканого материала «спанбонд», и последующего их скрепления;

2. Путем одновременной экструзии волокон материалов «спанбонд» и «мелтблаун» в различной последовательности на приемную поверхность и последующего скрепления термо- или иглопробивным способами.

Увеличивая число экструдеров можно значительно повысить производительность поточной линии и получать нетканые полотна, содержащие больше трех слоев, например, типов ССМС, СММС, ССММС. Число букв в обозначении типа материала соответствует числу экструдеров, входящих в состав линии. По свойствам все они аналогичны материалу СМС с такой же суммарной толщиной слоёв.

В общем виде свойства материала СМС (и аналогичных ему материалов ССМС, СММС, ССММС) зависят от процентного соотношения слоёв С и M.

Изменяя параметры технологического процесса, можно целенаправленно изменять свойства отдельных слоёв материала СМС и при неизменном аппаратном составе поточной линии получать широкую гамму свойств конечного продукта.

Получаемые композитные материалы в зависимости от количества слоев, их плотностей и вариантов сочетаний (СМ, СМС, СММС) имеют различные потребительские характеристики и могут использоваться в различных областях от производства средств гигиены до изготовления фильтровальных картриджей. В этих случаях слой нетканого материала «спанбонд» выполняет армирующую роль, при этом обладая высокой воздухопроницаемостью. Слой «мелтблаун» служит задерживающим (барьерным) слоем, препятствующим проникновению различных бактерий, мелкодисперсионных частиц, частиц пыли и т.д. Это возможно благодаря его тонковолокнистой структуре с широким распределением элементарных волокон, обладающих высокой воздухо- и влагопроницаемостью.

Рис. 3.37. Схема получения композитных многослойных материалов