Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Иглопробивные материалы

При данной технологии холст формируется из нарезанного («штапельного») волокна либо из непрерывных нитей («филаментов»), полученных из расплава полимера. Волокна формуются из полимера фильерно-раздувным способом и практически одновременно укладываются в холст.

Впоследствии уложенный холст проходит процедуру скрепления механическим способом путём пробивания полотна иглами специальной конструкции треугольного сечения, с одной либо двух сторон. Целью иглопробивания является уплотнение уложенных филаментов («штапелек») и спутывание их между собой.

На данном этапе технологического процесса полотно приобретает свои прочностные свойства, которые могут варьироваться в зависимости от характера дальнейшего применения иглопробивных полотен. При необходимости пробитый холст проходит процедуру дополнительного термоскрепления при помощи каландра.

Иглопробивная технология очень популярна, поскольку полученный по такому способу производства продукт имеет уникальное сочетание прочностных и потребительских характеристик.

Отрасли применения иглопробивных нетканых полотен: геотекстиль, фильтры, линолеум, ковровые покрытия, автомобилестроение, мягкая мебель, искусственная кожа, одежда, обувная промышленность, галантерея.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн
Мешки из нетканного геотекстиля прочнее мешков из тканых материалов той же толщины[6]

Лекция по материаловедению на тему ‘нетканые материалы. комплексные материалы’

Тема: « Нетканые полотна . Комплексные материалы.

Рынок швейных изделий является сегодня одним из наиболее развитых и динамичных, в силу спроса на эту продукцию со стороны массового покупателя. Динамичность рынка проявляется в частой смене производителями ассортимента и постоянной работе над новыми моделями. Развитость – в широком предложении как различных видов готовых изделий, так и комплектующих для их производства: мехов, тканей, нетканых материалов, фурнитуры, прикладных материалов.

Цель настоящего занятия заключается в том, чтобы помочь конструкторам и технологам сориентироваться в многообразии нетканых материалов, предлагаемых для изготовления швейных изделий, лучше понять их структуру, достоинства и недостатки.

Современные нетканые материалы наиболее перспективны для применения в качестве, как материалов верха, так и прокладочных материалов благодаря их относительной дешевизне, широкому диапазону технических параметров и высоким эксплуатационным характеристикам. Это обусловлено активным использованием при разработке современных нетканых материалов последних достижений химии полимеров и применением в составе технологических линий по их производству компьютерных методов управления машинами и механизмами.

Нетканые материалы – текстильные изделия из волокон или нитей, соединённых между собой без применения методов ткачества.

История развития отрасли нетканых материалов

Началом эпохи нетканых материалов считаются 1930-е годы. Первые образы были созданы в Европе. Это были полотна из вискозных волокон, скрепленных между собой химическими связующими. Несколько позже были освоены и другие способы их получения, различающиеся как по виду сырья, так и по способу скрепления. Интерес к нетканым полотнам возник мгновенно. Выяснилось, что формирование текстильных полотен нетрадиционными способами и возможность использования в них всех известных видов волокон как индивидуально, так и в самых разных сочетаниях (зачастую невозможных при классических способах получения тканей и трикотажа) наряду со свойствами, присущими тканым изделиям, придают им совершенно новые качества. Современные нетканые материалы – один из основных видов текстильной продукции во многих странах. По данным международной ассоциации производителей нетканых материалов (EDANA) в 2022 в мире было выпущено 14.102.600 тонн нетканых материалов. Основные эксплуатационные свойства нетканых материалов – их легкость и прочность, которые прекрасно дополняются невысокой ценой, удобством использования, морозо- и огнестойкостью. У нетканых материалов – очень широкий диапазон температур использования – от -60 до 100 °C.

Классификация

Нетканые материалы в зависимости от методов скрепления подразделяются на три класса:

  1. скрепленные механическим способом;

  2. скрепленные физико-химическим способом;

  3. скрепленные комбинированным способом.

Исходное сырье

Нетканые материалы вырабатываются как из натуральных (хлопковых, льняных, шерстяных), так и из химических волокон (например, вискозных, полиэфирных, полиамидных, полиакрилонитрильных, полипропиленовых), а также вторичного волокнистого сырья (волокна, регенерированные из лоскута и тряпья) и коротко-волокнистых отходов химической и других отраслей промышленности. Основой нетканых полотен служат волокнистые холсты, слои ниток, ткани и трикотажные полотна, полимерные пленки, сетки. Часто для повышения прочности волокнистого холста на его поверхности или между слоями располагают каркас в виде поперечной системы нитей, сетки из нитей основы и утка, редкой ткани, полимерной пленки.

Технологии получения

Технологический процесс изготовления нетканых полотен независимо от способа производства состоит из четырех этапов:

1. Подготовка сырья (рыхление, очистка от примесей и смешивание волокон, перемотка пряжи и нитей, приготовление связующих, растворов химикатов и т. д.).

2.Формирование основы из волокнистого холста или каркаса из пряжи – при этом используют волокнистую массу из волокон различного происхождения и в различных сочетаниях и формируют волокнистый холст. В качестве каркаса могут быть использованы малоплотные ткани, нетканые полотна и тд.

Формирование холста

  1. Скрепление волокнистой основы или каркаса (непосредственно получение нетканого материала)-следующим этапом изготовления нетканых материалов является скрепление волокон в холсте. В зависимости от исходного сырья, способа холстообразования, и требований к конечному материалу можно выбрать один или несколько видов скрепления волокон:

3.1. Вязально- прошивной способ – подготовленный волокнистый холст, каркас из слоев нитей или подготовленные ткани провязывают на специальных вязально-прошивных машинах с помощью трикотажных игл. На лицевой стороне такого полотна располагаются петельные палочки, а на изнаночной – зигзагообразные протяжки. Основа нетканого полотна оказывается как бы внутри редкого основовязаного трикотажа.

Полученное нетканое полотно в зависимости вида прошиваемой основы называют

а) холстопрошивным( маливат) – имеют толстую рыхлую структуру. холстопрошивные нетканые полотна получают при изготовлении волокнистых холстов на машинах « Маливат»

б) нитепрошивным (малимо) –имеют прочную , формоустойчивую структуру, они тоньше и легче холстопрошивных. Их получают припровязывании настила нитей на машине « Малимо»

в) тканепрошивным (малиполь) -провязывают так, что на поверхности каркаса с одной или двух сторон образуется петельный ворс. Используют аппараты « Малиполь». Получают прочные полотна с устойчивой структурой типа махровых, плюшевых, искусственного меха.

3.2. Иглопробивной способ – используется для скрепления волокнистых холстов и холстов дублированных с редкой тканью. Холсты скрепляют на иглопробивных машинах специальными закрепленными в игольнице иглами. Иглы имеют зазубрены и совершают возвратно-поступательное движение перпендикулярно плоскости холста. Проходя через холст, иглы захватывают зазубринами часть волокон и протаскивают их через всю толщину холста, скрепляя таким образом его слои.

3.3. Термический способ (Thermal bonding) – способ термоскрепления основан на скреплении волокон в волокнистом холсте термопластичными связующими, в качестве которого используются термопластичные волокна или порошки по так называемой фильерной технологии получения холста. Суть метода заключается в том, что холст нетканого материала формируется непосредственно из расплава или раствора полимера, который под давлением выдувается через мельчайшие отверстия (фильеры), формируя моноволокна. Направленными потоками воздуха моноволокна переносятся на конвейер, где, остывая, они формируют холст. Как видно, в этом методе отсутствует традиционный процесс чесания волокна. Данная технология позволяет изготавливать материал на основе волокон, диаметр которых в 10-20 раз меньше диаметра традиционных волокон, применяемых в текстильной промышленности. Скрепление холста достигается путем размягчения термопластичных волокон и их сплавление между собой или с другими термопластичными волокнами. В этом процессе можно применить термопластичные волокна, обладающие достаточной термостойкостью, т.е. не разрушающиеся при температуре размягчения (плавления), например полипропиленовые, полиэтиленовые

3.4. Аэродинамический способ (Airlaid). – При данном способе холст формируется под воздействием воздушного потока на поверхности перфорированного барабана или сетчатого конвейера. Предварительно разрыхленные и смешанные волокна обрабатываются быстровращающимся чесальным барабаном (или несколькими барабанами), отделяются от чесальной гарнитуры с помощью воздушной струи и транспортируются воздушным потоком к месту формирования холста

3.5. Клеевой способ – волокна и нити основы или каркаса соединяют с помощью полимерных веществ. Таким способом скрепляют основы нетканых полотен различных видов: холст, систему нитей и тд. Применяют два варианта склеивания: сухое и мокрое. При сухом склеивании используют сухие связующие, имеющие более низкую температуру плавления, чем основная масса холста (нити, пленки, порошки и тд.). При мокром склеивании в подготовленный холст вводят жидкие связующие в виде растворов.

3.6. Комбинированный способ – различные сочетания рассмотренных выше способов.

4. Отделка нетканого материала.- аналогична отделке тканей. При этом учитывают повышенную растяжимость нетканых полотен: все операции отделки протекают при минимальном натяжении полотна. Хлопчатобумажные нетканые полотна отваривают и отбеливают. Полушерстяные нетканые полотна подвергают валке или ворсованию. Нетканые полотна окрашивают, на них наносят рисунок, подвергают заключительной отделке.

Под заключительной отделкой нетканых материалов подразумевается процесс придания нетканым материал необходим свойств, таких как водонепроницаемость, воздухонепроницаемость, негорючесть, стойкость на разрыв и т.д. Для того, что бы придать материалу те или иные свойства прибегают к следующим процессам: пропитка специальными составами, как правило это происходит путем погружения материала в специальную ванну с дальнейшей сушкой материала в специальных печах.

Заключительная обработка

Ассортимент и свойства нетканых полотен

Из нетканых материалов шьют пальто, платья -костюмы, платья, спортивные изделия, купальные костюмы, лечебное белье. Кроме того их используют в качестве утепляющих прокладок, а также в качестве прокладок для придания жесткости деталям одежды. Нетканые материалы получили широкое распространение как заменители ткани благодаря ряду ценных свойств – мягкости, высокой пористости, хорошей воздухопроницаемости, гигроскопичности, достаточной прочности. Вместе с тем нетканые полотна характеризуются сильной сминаемостью и растяжимостью, значительным изменением линейных размеров при стирке, пиллингуемостью.

1. Вязально-прошивные нетканые материалы. Сырье – волокна различного происхождения и их отходы.

1.1. Холстопрошивные полотна – маливат. Это массивные, толстые, рыхлые нетканые материалов, обладающие высокими теплозащитными свойствами, повышенную поверхностную плотность 235-400гм, удовлетворительную износостойкость, но при этом плохо драпируются и сильно усаживаются. Отделка полотен – гладкоокрашенные, набивные, меланжевые, с буклированной поверхностью.

1.2. Нитепрошивные полотна – малимо. Сырье -нити различного происхождения. Это разнообразные по внешнему виду полотна от изящных прозрачных и полупрозрачных блузочных и гардинных полотен до массивных костюмно-плательных и мебельно-декоративных. Эти полотна малорастяжимы и формоустойчивы, имеют малую усадку и высокую несминаемость, но при этом они обладают пониженной стойкостью к истиранию, поверхностная плотность от 63-103 до 210-310гм. Отделка – суровые, отбеленные, гладкоокрашенные, меланжевые, с печатным рисунком и т.д.

1.3. Тканепрошивные махровые полотна – малиполь характеризуются наиболее устойчивой структурой, высокими гигиеническими свойствами. Такие полотна по износостойкости и прочности закрепления ворса превосходят аналогичные им ткани, в процессе стирки полотна дают усадкуц в продольном и поперечном направлениях, так как происходит уплотнение каркаса, поверхностная плотности 216-545гм. Отделка – отбеленные, гладкоокрашенные, набивные, меланжевые, с буклированной поверхностью.

2. Иглопробивные нетканые материалы. Сырье – волокна устойчивые к стирке и химической чистке. Свойства – благодаря высокой пористости обладают высокими теплозащитными свойствами, хорошей воздухо и паропроницаемостью.

Термофайбер – нетканое полотно, состоящее из полого полиэфирного силиконизированного и легкоплавкого волокон. Производится путем формирования холста при помощи чесальной машины и преобразователя прочеса. Данный пласт проходит через термопечь, где происходит легкая фиксация волокна. Термофиксация не позволяет волокну мигрировать за пределы данного холста. Ширина от150 до 220см.,плотность от 80 до 400 г/м2. Используется в качестве утеплителя для одежды, наполнителя для одеял, матрасов, спальных мешков.

3. Клееные нетканые материалы в одежде в основном используют для прокладки, обеспечивающей и сохраняющей форму изделия. Флизелин – клееный нетканый материал, используют для фронтального дублирования деталей швейных изделий. В состав волокнистого холста входит смесь хлопка с капроновыми волокнами или смесь капроновых и вискозных волокон, толщина 0,3-0,9мм, поверхностная плотность 90-110гм. Свойства- легкость, высокая жесткость и упругость, прочность, износостойкость

4.Материалы комбинированного способа изготовления – иглопробивным в сочетании с клееным вырабатывают нетканое полотно фильц, содержащее 70% шерсти, его ширина 145 см, поверхностная плотность 210 гм. в качестве связующего вещества используется латекс. Полотно по внешнему виду напоминает сукно, но при внимательном рассмотрении заметны проколы от игл. Его применяют при изготовлении пиджаков как бортовую прокладку и материал для нижних воротников, выпускают гладкоокрашенный и меланжевый.

Сочетанием прошивного с клеевым изготовляют искусственный мех, на котором ворс вырабатывают пришиванием, а затем приклеиванием закрепляют на основе.

3. Сортность нетканых материалов.

В процессе производства и отделки нетканых материа­лов могут возникать различные пороки. Причинами пороков являются низкое качество сырья, нарушение технологического процесса, разладка оборудования.

Основные пороки вязально-прошивных материалов – не ровнота готового материала по толщине, зауженная ширина, за­масленные и загрязненные полосы, спуски петель, неравномер­ная длина и затяжка петель, утолщения у кромки, провязан­ный пух и др.

В зависимости от качества нетканые вязально-прошивные полотна выпускаются I и II сортом.

Методика определения сорта нетканых материалов анало­гична методике для льняных тканей. В полотнах I сорта откло­нения по физико-механическим показателям и распространен­ные пороки не допускаются. Для полотен 1 сорта допускается 12 местных пороков, для полотен II сорта – 24 местных порока, рассчитанных на условную площадь 30 м2. Для полотен II сорта допускается не более одного распространенного порока. При этом число местных пороков на условную площадь 30 м2 не должно превышать 17.

Клееные прокладочные полотна на сорта не подразделяются. В материале не допускаются дыры, масляные пятна, складки, заломы.

КОМПЛЕКСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Комплексные материалы – это материалы состоящие из двух, трех слоев различных материалов, соединенных между собой разными способами. Они обладают легкостью, упругостью, несминаемостью, ветростойкостью, высокими водо- и теплозащитными свойствами, повышенной жесткостью, плохой драпируемостью, невысокой воздухо-проницаемостью.

  1. Клеевой способ – два слоя материалов соединяют между собой при помощи клея. Для верха используют плотные и износостойкие ткани, трикотажные полотна, искусственный мех, кожу и замшу. В качестве подкладки применяют плотные массивные полушерстяные ткани, трикотажные и нетканые полотна с начесом, искусственный мех с полиакрилонитрильным ворсом, ткани с длинным начесным ворсом ( имитация шубной овчины)

  2. Огневой способ – применяют для дублирования текстильных материалов поролоном. Поверхность рулонного пенополеуретана оплавляют, а затем соединяют с текстильным материалом под давлением и охлаждают.

  3. Прошивной способ – два или три текстильных материала соединяются на многоигольных стегольно-прошивных машинах ниточными швами. В случаях, когда все слои состоят из синтетических термопластичныз материалов, стегальную ниточную строчку заменяют сварной строчкой, выполненной на специальном оборудовании. Строчка на поверхности материала образуют разнообразные выпуклые рисунки: крупные или мелкие равномерно чередующиеся полосы, квадраты, ромбы и т.д. трехслойные стеганые материалы для верхней одежды производят, используя в качестве верха плотные хб , синтетические или смешанные ткани, в том числе с пленочным покрытием и разнообразными водоотталкивающими пропитками, в качестве подкладки – тонкие гладкие скользящие синтетические ткани и трикотажные полотна. Между лицевым и подкладочным слоями размещается утепляющая прокладка – полиакрилонитрильная ватка, нетканые материалы, пух.

Пошивочные свойства комплексных материалов удовлетворительны. Особенности раскроя и пошива связаны с толщиной материала. Формование с использованием ВТО не проводится, утюжка изделий минимальная со строгим соблюдением температурного режима и при минимальном давлении.

Технологии производства нетканых материалов — киберпедия

Лекция 1

Нетканые материалы

К нетканым материалам относятся текстильные изделия, изготавливаемые из натуральных и химических волокон или нитей, соединяемых между собой без применения ткацкого станка. Началом эпохи нетканых материалов считаются 1930-е гг. Первые образцы нетканых материалов были созданы в Европе. Это были полотна из вискозных волокон, скрепленных между собой химическими связующими. Несколько позже были освоены и другие способы получения нетканых материалов, различающиеся как по виду сырья, так и по способу скрепления. Интерес к нетканым полотнам возник мгновенно. Выяснилось, что формирование текстильных полотен нетрадиционными способами и возможность использования в них всех известных видов волокон как индивидуально, так и в самых разных сочетаниях (зачастую невозможных при классических способах получения тканей и трикотажа) наряду со свойствами, присущими тканым изделиям, придают им совершенно новые качества. Разнообразные, порой уникальные свойства нетканых материалов позволили применять их в самых разных областях от медицины до строительства зданий, сооружений, автострад. Само собой разумеется, что одновременно стало разрабатываться и оборудование для их производства. Пионером здесь выступила Франция. В 1936 г. французская фирма A.Thibeau & Сie создала первую кардочесальную машину для производства вискозных комплексных нитей, служащих основой для нетканых полотен, упрочненных специальными смолами. Спрос на новый вид текстиля рос такими темпами, что машиностроители не успевали за разработчиками новых видов и способов производства нетканых изделий. Это заставило многие фирмы наряду с разработкой специального оборудования модернизировать уже имеющееся с учетом требований к нетканым материалам и особенностей технологических процессов их производства. Надо отметить, что Франция по сей день остается ведущим производителем оборудования для выпуска нетканых материалов. Французским машиностроителям принадлежит 37%, а по отдельным позициям доля этой страны достигает 60% мирового рынка специального оборудования. Сегодня нетканые материалы являются одним из важнейших и наиболее перспективных видов текстильной продукции. Объемы их производства во всем мире растут более быстрыми темпами, чем объемы производства в традиционных областях текстильной индустрии и при этом сохраняют устойчивую тенденцию к дальнейшему росту. Так, за последние 10 лет, выпуск нетканых материалов в мире вырос более чем в 2 раза. Это обусловлено тем, что цикл производства нетканых материалов от получения волокнистого сырья до выпуска готовых изделий в несколько раз короче технологии выработки классических видов текстиля и не требует масштабных денежных средств, а широчайшая гамма подчас уникальных свойств позволяет применять их в самых разных сферах человеческой деятельности. Приведем хрестоматийный пример, который позволяет сопоставить эффективность производства тканей и нетканых материалов. Нетканое полотно типа байки в 1,5 раза дешевле тканого полотна, а производительность труда при его получении в 3 раза выше. Средняя производительность ткацкого станка — 5 п.м/ч, а у некоторых современных линий для выработки нетканых полотен — более 300 п.м/ч. Немаловажным фактором, определяющим более низкую себестоимость нетканых полотен по сравнению с тканью и трикотажем, является возможность использования для их получения коротких (2-10 мм), непригодных для прядения волокон, а также отходов прядильного производства.

Создание высокопроизводительных технологий получения нетканых материалов с одновременным приданием специальных свойств и постоянная востребованность их в самых разных сферах экономики также способствует быстрому развитию отрасли. В настоящее время выпускаются нетканые материалы как одноразового, так и многоразового использования. Они могут сочетать в себе эластичность, мягкость и прочность; служить как дренажные, мембранные и фильтровальные материалы. Им можно придать свойства водонепроницаемости (или, наоборот, повышенной впитывающей способности), негорючести, бактериостатичности и др.

Производство нетканых материалов в мире. До недавнего времени производство нетканых полотен было сосредоточено в основном в США, Западной Европе и Японии. В конце XX в. этот список пополнился странами Азии, причем развитие производства в них идет намного более быстрыми темпами. Если прирост выпуска продукции в промышленно развитых странах составляет в среднем 5-7%, то в странах Азии — 10%, а в странах Среднего Востока этот показатель достигает 16%. В начале XXI века около 90% мирового производства нетканых материалов обеспечивают 17 стран.

На мировом рынке доли основных производителей нетканых материалов распределяются следующим образом: на США приходится 36%, на Европу — 34%, на Азию — 21%. Особенно динамично развивается производство нетканых материалов в Китае, где объем их выпуска достигает 50% уровня стран ЕС и составляет не менее 1 млн. т. Такие высокие темпы роста достигнуты, прежде всего, благодаря высокопроизводительному оборудованию, ввозимому в Китай из Западной Европы.

СНГ. Рынок нетканых материалов. Начало широкого производства нетканых материалов в СССР приходится на 1960-1970-е голы. Первые нетканые материалы производились валяльно-войлочным, вязально-прошивным и клеевым способом. Предназначались они главным образом для швейной промышленности и применялись при изготовлении изделий бытового назначения. Помимо отечественного оборудования, советские предприятия использовали и более передовые, и производительные машины (в основном для механических способов производства), созданные в странах социалистического лагеря: «Малимо», «Маливатт», «Малиполь» (ГДР), «Арахне» (Чехословакия), «Бефама» (ПНР), «Аралине» (СССР-Чехословакия). На 1980-е и начало 1990-х гг. приходится расцвет отрасли. Общий объем выпуска нетканых материалов к 1990 г. составлял около 1315 млн. м2. Рекордный объем производства статистики зафиксировали в 1995 г. —3000 млн. м2.

Однако столь резкий подъем производства был не от хорошей жизни: с 1970-х гг. из-за дефицита хлопчатобумажных тканей тканые текстильные полотна, применяемые для технических целей, приходилось заменять неткаными материалами. В это время их ассортимент значительно расширился за счет использования химических волокон, внедрения новых способов их формирования, а области применения уже включали автомобилестроение, геотекстиль, медицину, пищевую промышленность. Производство нетканых материалов осуществлялось уже не в условиях текстильных предприятий, а на вновь построенных по всей территории СССР специализированных фабриках (Бориславской, Сыктывкарской, Кзыл-Ординской, Туймазинской, Кишиневской, Масиской и др.) с объемом выпуска по 100 млн. м2 в год каждая. Нетканые полотна на этих предприятиях производились клеевым способом. Фабрики-новостройки были оснащены импортным оборудованием ведущих западноевропейских фирм, таких как «Брюкнер», «Хергет», «Кюстерс», «Асслен» и др.

С распадом СССР произошел резкий спад производства: выпуск нетканых материалов сократился почти в 15 раз. Однако этот этап длился сравнительно недолго. После обвала рубля в августе 1998 г. в связи с резким взлетом цен на импортные нетканые материалы спрос на отечественную продукцию снова возрос. Объем производства нетканых полотен в СНГ к 2004 г. составил около 230 млн. м2, т. е. примерно 1/6 часть от объема производства в 1980-1990 гг. Доля технических нетканых полотен в общем объеме выпуска составляет 80%. При этом первое место занимают нетканые материалы, используемые в качестве основы под полимерные покрытия (линолеум, столовую клеенку, мягкую кровлю, обои, протирочные материалы, прокладочные полотна для швейной промышленности). На втором месте — геотекстиль и агротекстиль. Третье место занимают тепло- и звукоизоляционные материалы для автомобилей, трубопроводов, промышленных сооружений и жилых зданий. Доля фильтровальных, медицинских, санитарно-гигиенических изделий в сумме не превышает 20%. Выпуск нетканых изделий медицинского назначения, широко используемых в зарубежной лечебной практике и вытеснивших традиционные бинты и вату, до сих пор чрезвычайно мал. Пока в России работает лишь одна специализированная линия по производству одноразового медицинского белья и комплектов из трехслойного полотна. Нетканые полотна выпускают около 70 российских предприятий, однако крупными производителями можно считать только четыре. Остальные мощности распределены по менее крупным предприятиям и отдельным производствам. В среднем на долю каждого предприятия приходится 1-3,5% от общего объема выпуска нетканых полотен. Несмотря на то, что каждое отдельно взятое предприятие выпускает достаточно широкий ассортимент нетканых изделий, способы производства по-прежнему немногочисленны. Наибольшее распространение получило термоскрепление. Этим способом производят сегодня около 50% всех выпускаемых полотен. 37% материалов производится механическими и комбинированными способами, 10% приходится на клеевой способ. Предполагается, что из-за низкого качества российского волокнистого сырья и полимерных связующих, доля этой технологии в последующие годы будет снижаться. В сырьевой базе российского производства нетканых материалов, как и во всем мире, происходит постепенное вытеснение натуральных волокон химическими. Сегодня объем ежегодно потребляемых волокон в отрасли составляет около 38 тыс. т, из них примерно 2/3 приходится на химические волокна. Аналитики считают, что в ближайшее время этот показатель увеличится, как минимум, в 5 раз, а доля химических волокон и нитей в общем балансе составит не менее 85%.

Такой рост потребности в химических волокнах объясняется растущим спросом на нетканые материалы нового поколения с полифункциональными свойствами (фильтровальные, санитарно-гигиенические, медицинские и др.), для производства которых необходимы химические волокна самого разнообразного ассортимента от сверхтонких (менее 0,1 текс) до волокон высоких линейных плотностей, бикомпонентных, силиконизированных, негорючих, высокоизвитых и др. Необходимо отметить, что отсутствие качественного сырья долгое время являлось тормозом для развития отрасли. Выход из этого положения российские предприятия видят в организации собственного производства необходимых волокон. Это позволило предприятиям преодолеть дефицит сырья, снизить себестоимость продукции. В основном же российские предприятия работают на импортном сырье. Из технологий нового поколения отечественные производители начали осваивать способ «Си-Арлайд» (воздушной раскладки), который позволяет получать высокосорбционные материалы для изделий санитарно-гигиенического назначения, а также протирочные салфетки.

Лекция 2

Лекция 3

Питатель-самовес ПС-1

Питатель-самовес предназначен для автоматического отвешивания порций смеси и подачи их через равные интервалы времени на питающую решетку предварительного прочесывателя. Работа самовеса протекает периодически.

Первый период – питание. Игольчатая решетка 2 (рис. 5) захватывает волокна из бункера 1. Разравнивающий гребень 3 сбивает излишки, а съемный гребень 4 сбрасывает волокна в чашу 6. Чаша располагается на коромысле весов, на другом конце которого располагаются грузы для установки заданной массы смеси в чаше. После заполнения чаши она опускается, игольчатая решетка 2 останавливается, и чаша сверху закрывается заслонкой 5.

Продолжительность питания зависит от ряда факторов: степени разрыхленности смеси, скорости игольчатой решетки, высоты наполнения камеры волокном и др. Продолжительность этого периода неодинакова в каждом цикле.

Второй период – выстой, или резервная часть питания. Выстой продолжается с момента закрытия заслонки до момента раскрытия нижних створок чаши. Чаша весов раскрывается через равные интервалы времени независимо от продолжительности периода питания.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: tп –продолжительность первого периода;

tв – продолжительность второго периода.

Если tп увеличивается, то tв уменьшается, и наоборот. Благодаря выстою – резервному времени питания – весовая чаша к моменту выбрасывания порции всегда успеет наполниться до заданной массы.

Третий период – раскрытие створок чаши и выброс взвешенной порции смеси на питающую решетку 8.

Четвертый период – закрытие створок чаши весов, подъем ее вверх под действием грузов, включение игольчатой решетки и открытие чаши.

Все четыре периода составляют один цикл работы самовеса, в течение которого взвешивается и выбрасывается на питающую решетку одна порция смеси.

Сброшенная на питающую решетку порция придвигается уплотняющей доской 7 к образованному ранее слою и уплотняется качающимся угольником 9.

Количество смеси, подаваемой для чесания в машину за 1 мин,

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: M – масса броска (300-500 г);

k – число бросков в 1 мин (1,3-3).

Массу броска смеси устанавливают, перемещая груз на коромысле весов. Линейная плотность слоя, поступающего в чесание, будет определять загрузку волокном рабочих органов чесальной машины, и влиять на интенсивность чесания.

Чесальная машина

Смесь, приготовленная на поточной линии, представляет собой волнистую массу, состоящую из различных по составу и размеру клочков. Волокна в клочках перепутаны между собой, как правило, они принадлежат одному компоненту смеси и содержат некоторое количество сорных примесей.

На чесальной машине осуществляется процесс кардочесания волокон.

Цель кардочесания – обеспечить индивидуальное движение волокон в вытяжных приборах последующих машин и получение равномерного продукта.

Сущность кардочесания заключается в разъединении волокон, вычесывании мелких и цепких примесей и пороков, частичной ориентации волокон вдоль продукта.

На чесальной машине, кроме кардочесания, осуществляются процессы смешивания и выравнивания потока волокон по линейной плотности и по составу.

Для чесания смесей применяют чесальные машины, состоящие из одной или двух кардочесальных валичных машин.

Состав чесальной машины Ч-11-200Ш (рис. 5):

– предварительный прочесыватель (предпрочес);

– основной прочесыватель (1 прочес);

Состав чесальной машины Ч-21-200Ш:

– предварительный прочесыватель (предпрочес);

– первый основной прочесыватель (1 прочес);

– второй основной прочесыватель (2 прочес).

Предварительный прочесыватель

Предварительный прочесыватель осуществляет грубое чесание волокон, так как все рабочие органы его обтянуты жесткой гарнитурой – пильчатой лентой.

Питающая решетка 8 (рис. 5) подает волокнистый материал к питающим валикам 10. Приемный барабан 11, вращаясь с окружной скоростью, превышающей скорость питающих валиков в 100 раз, расчесывает волокнистый материал и передает клочки волокон на барабан 14 предпрочеса. Нижний питающий валик очищается чистителем, с которого волокна снимает приемный барабан 11.

Сорные примеси сбиваются двумя ножами 33, установленными под приемным барабаном. Барабан 14 предпрочеса опережает приемный барабан 11. В результате перекрестного расположения гарнитуры в зоне взаимодействия, волокно с приемного барабана 11 полностью переходит на барабан 14.

Предварительное расчесывание происходит при взаимодействии барабана 14 с рабочей парой валиков – рабочим 13 и съемным 12. Педварительный прочесыватель имеет три рабочих пары, поэтому расчесывание волокон осуществляется постепенно.

С барабана 14 предварительного прочесывателя волокно снимается перегонным валиком 15 и передается на главный барабан 20 валичной чесальной машины.

Внизу под барабаном 14 установлен поддерживающий валик 31 и колосниковая решетка 32.

Валичная чесальная машина

На валичной чесальной машине осуществляется чесание, смешивание и выравнивание потока волокон по составу и линейной плотности.

Основные рабочие органы чесальной машины обтянуты игольчатой лентой, которая состоит из семи слоев хлопчатобумажной ткани и верхнего резинового или войлочного слоя. В ленту вставлены иглы-скобочки, изготовленные из проволоки круглого или овального сечения.

Волокна, расчесанные предварительным прочесывателем, переходят на главный барабан валичной чесальной машины, где и происходит основной процесс кардочесания.

В зоне основного чесания над главным барабаном 20 (рис. 5), располагается 5 рабочих пар, состоящих из рабочего 22 и съемного 21 валиков.

С главным барабаном взаимодействует бегун 24 с надбегунником 23 и подбегунником 25, а также съемный барабан 26.

Со съемного барабана прочес снимается качающимся гребнем 27 и направляется к отводящей решетке 28 преобразователя прочеса, который формирует холст, или со съемного барабана с помощью перегонного валика (на рис. не показан) подается на вторую валичную чесальную машину.

Особенностью валичной чесальной машины является наличие рабочих пар валиков (первая 16, 17; последняя 21, 22), взаимодействующих с главным барабаном. При этом происходит чесание волокнистого материала и частичный переход волокон на рабочий валик. Это обусловлено параллельным расположение зубьев гарнитур рабочего валика и главного барабана, малой разводкой и скоростным режимом (vг>vр).

Примем, что на 1 м2поверхности главного барабана находится Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн волокон, а при взаимодействии главного барабана с рабочим валиком часть волокон β с каждого квадратного метра поверхности главного барабана перейдет на рабочий валик и распределится на его поверхности, образуя слой волокон массой βр на 1 м2 поверхности.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 5. Технологическая схема валичной чесальной машины с питателем-самовесом и предварительным прочесывателем

В зоне взаимодействия рабочего валика с главным барабаном по условию материального баланса:

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: b – рабочая ширина машины, м.

Тогда

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Скорость главного барабана около 500 м/мин, а рабочего валика около 10 м/мин. Следовательно, на рабочем валике волокнистый материал сгущается (βр=50β) и происходит дополнительное смешивание волокон. Отношение vr/vр называют прочесным числом, и чем больше это число, тем выше эффект смешивания.

При взаимодействии рабочего валика со съемным происходит полный переход волокон на съемный валик и чесание задних концов длинных волокон, так как vс>vр, разводка между валиками небольшая и расположение гарнитур перекрестное.

Обозначая загрузку поверхности съемного валика волокном через γс, г/м2, и используя управление материального баланса, для рассматриваемой зоны можно написать

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Откуда

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

На первых рабочих парах у съемного валика устанавливают сороотбойные полочки 18 и 19 (рис. 3.5). Вследствие малой разводки между острой гранью полочки и гарнитурой съемного валика соринки и неразработанные узелки волокон, ударяясь о грань сороотбойной полочки, отделяются от общей массы волокон.

Съемный валик взаимодействует с главным барабаном и передает волокна на главный барабан, так как расположение зубьев гарнитуры перекрестное, малая разводка и vр> vс.

При взаимодействии съемного валика с главным барабаном последний принимает дополнительно на свою поверхность все волокна со съемного валика.

Обозначим βс количество волокон, г/м2, которое в единицу времени главный барабан воспринимает поверхностью, равной 1 м2.

Для рассматриваемой зоны условие материального баланса

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Откуда

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Таким образом, при установившемся режиме работы машины, если не учитывать потерь материала в рабочих парах, сколько волокнистого материала переходит на рабочий валик с 1 м2 поверхности главного барабана, столько же материала и возвращается съемным валиком на главный барабан. Состав же волокон переходящих со съемного валика на главный барабан, совершенно не совпадает с составом волокон, переходящих с главного барабана на рабочий валик.

Таким образом, в зоне взаимодействия рабочей пары с главным барабаном происходит не только расчесывание волокон, но и интенсивное смешивание, и выравнивание в результате соединения двух потоков волокон.

Волокнистый материал, прочесанный на рабочих парах, подносится главным барабаном к съемному барабану. В зоне взаимодействия главного и съемного барабанов иглы гарнитуры расположены параллельно, а скорость съемного барабана меньше скорости главного (vc<vr). Съемный барабан выполняет такую же задачу, как рабочие валики, с той лишь разницей, что материал, снятый гребнем со съемного барабана, не возвращается на главный барабан, а образует ватку-прочес.

На поверхности главного барабана после взаимодействия его со съемным барабаном остается слой волокон, который образует остаточную загрузку барабана ( Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн г/м2). Остаточная загрузка барабана в 12-20 раз превышает загрузку питания Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Наличие остаточной загрузки в значительной мере увеличивает количество волокон, участвующих в чесании. При этом затрудняется обработка волокнистого материала и нельзя повышать производительность машины, так как загрузка поверхности главного барабана Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн и увеличение Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн снижают эффективность чесания.

Однако волокна остаточной загрузки обмениваются со вновь поступающими волокнами Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн что содействует смешиванию и выравниванию волокнистого потока.

В процессе чесания эластичная гарнитура рабочих органов чесальной машины постепенно заполняется волокнами, которые под давлением вновь поступающих волокон постепенно погружаются внутрь и не участвуют в чесании. Такие волокна образуют сдир, они извлекаются только при чистке машины. По мере заполнения гарнитуры сдиром ухудшается протекание чесания.

Полная загрузка поверхности главного барабана перед рабочим валиком

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн ,

где: Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн – загрузка сдиром.

Для уменьшения загрузки барабана сдиром и волокнами остаточного слоя перед съемным барабаном устанавливается бегун 24 – валик, обтянутый бегунной лентой с длинными гибкими иглами, наклоненными в сторону, обратную его вращению.

Иглы бегуна касаются гарнитуры главного барабана (имеет место присадка бегуна к барабану), они скользят по волокнам, выступающим из гарнитуры барабана, сдвигают их на поверхность, ослабляя связь с волокнами сдира. Скорость бегуна в 1,2-1,4 раза выше скорости главного барабана. В результате такой подготовки волокна в большем количестве переходят с главного барабана на съемный.

Лекция 4

Лекция 5

Лекция 6

Современные способы образования нетканых материалов

Аэродинамический способ.

Имеется некоторая терминологическая путаница относительно полученных аэродинамическим способом нетканых материалов. Один из вариантов процесса прочесывания предполагает использование кардочесальной машины, снабженной блоком, в котором волокна перемешиваются в воздушной струе. Этот процесс часто называют “аэродинамическим нетканым процессом”. Другой, совершенно не похожий процесс, также называемый аэродинамическим, включает в себя дисперсию волокон в потоке воздуха, обычно при помощи молотковой мельницы, и направление воздушной взвеси на устройство, которое осаждает волокна на движущуюся ленту. Образовавшаяся решетка волокон затем скрепляется и обрабатывается. Процесс осаждения волокон может быть повторен несколько раз с различными типами волокон, чтобы получить многослойные нетканые материалы с различным сочетанием волокон. В этом случае могут использоваться очень короткие волокна.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 3. Технологическая линия для производства объемных термоскрепленных нетканых материалов

Wet laid.

Wet laid нетканый процесс использует технологию, применяемую для производства бумаги, когда формирование ткани происходит из водной дисперсии волокон. В данном процессе используются диспергаторы, что позволяет исключить образование неоднородных скоплений волокон. Волоконная дисперсия пропускается сквозь движущиеся ленты и отжимается между фетровыми валиками. Часто на определенной стадии процесса к волокнам добавляют связующие компоненты, которые скрепляют волокна во время отжима или сушки. В другом, более новом методе, волокна скрепляются гидроперепутыванием при помощи струй воды под высоким давлением. Конечная стадия включает в себя сушку и, возможно, смягчение ткани микрокрепированием или другим подобным методом.

Лекция 7

Лекция 8

Отделка нетканых материалов

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 9

Лекция 10

Лекция 11

Нетканый материал Спанлейс.

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. 1) 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.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 1. 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.

Состав спанлейса определяет сферу использования материала. Для наиболее популярных изделий из спанлейса можно отметить:
Сухие или влажные протирочные материалы:

– полипропилен или полиэфир вискоза;

Влажные салфетки:

– полипропилен или полиэфир вискоза; полипропилен/полиэфир вискоза хлопок;

Одежда и белье для операционных:

– полиэфир или полипропилен вискоза, целлюлоза полиэфир; полипропилен или полиэфир вискоза хлопок.

Свойства спанлейса.

Благодаря скреплению водными струями нетканый материал «спанлейс» приобретает уникальные свойства нетканых материалов, среди которых в первую очередь следует отметить:

– Высокая степень поглощения влаги (высокая гигроскопичность);

– Высокая воздухопроницаемость (самая высокая среди необъемных нетканых материалов);

– Мягкость и хорошие тактильные ощущения, близкие к натуральным тканям.

Можно добавить, что отличительными особенностями и преимуществами данного нетканого материала являются:

– Сочетание прочн

§

Механизированный расходный лабаз ЛРМ-40Ш (рис. 4) предназначен для хранения подготовленной смеси и подачи ее к автоматическим питателям самовесов. Вмещает лабаз до 1200 кг волокнистого материала.

Наполнение расходных лабазов осуществляется пневматически со щипальной машины.

Смесь подается в лабаз по пневмопроводу. Рассеиватель 3 распределяет подаваемую смесь равномерным слоем по ширине лабаза, а раскладчик 4, движущийся вдоль машины, ограничивает дальнейшее продвижение смеси, в результате чего она падает под тяжестью собственного веса на дно лабаза, равномерно раскладываясь по длине машины. После заполнения лабаза рассеиватель 3 прекращает подачу волокон и начинается их отбор.

Лабаз разгружается игольчатой решеткой 9, которая делает вертикальный отбор клочков смеси. Разравнивающий валик 6 ограничивает толщину слоя, выводимого решеткой из машины, а сбрасывающий валик 7 сбрасывает волокно в выводящий канал 8. Нижний горизонтальный транспортер 1 при этом медленно придвигает смесь к игольчатой решетке. Когда в лабазе остается около 1/3 объема смеси, скорость горизонтального транспортера автоматически увеличивается, что несколько выравнивает разгрузку лабаза по количеству выводимой смеси.

В результате укладки волокон слоями и отбора их по вертикали с каждого слоя в механизированном лабазе происходит дополнительное перемешивание волокон.

Окончание наполнения лабаза, так же как и окончание его разгрузки, осуществляется автоматически контрольными фотоэлементами.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 4. Технологическая схема механизированного расходного лабаза ЛРМ-40Ш:

1-горизонтальный транспортер; 2-вертикальный подпорный щит; 3-рассеиватель волокна; 4-раскладчик; 5-обеспыливающее устройство; 6-разравнивающий валик; 7-сбрасывающий валик; 8-выводящий канал; 9-игольчатая решетка; 10-очищающий валик.

Агрегат чесально-вязальный АЧВШ-4

В состав чесально-вязального агрегата АЧВШ-4 входит:

– автоматический питатель-самовес ПС-1;

– чесальная машина Ч-11-200Ш или Ч-21-200Ш;

– преобразователь прочеса ПШ-200;

– вязально-прошивная машина ВП-180 или «Арахне».

Питатель-самовес ПС-1

Питатель-самовес предназначен для автоматического отвешивания порций смеси и подачи их через равные интервалы времени на питающую решетку предварительного прочесывателя. Работа самовеса протекает периодически.

Первый период – питание. Игольчатая решетка 2 (рис. 5) захватывает волокна из бункера 1. Разравнивающий гребень 3 сбивает излишки, а съемный гребень 4 сбрасывает волокна в чашу 6. Чаша располагается на коромысле весов, на другом конце которого располагаются грузы для установки заданной массы смеси в чаше. После заполнения чаши она опускается, игольчатая решетка 2 останавливается, и чаша сверху закрывается заслонкой 5.

Продолжительность питания зависит от ряда факторов: степени разрыхленности смеси, скорости игольчатой решетки, высоты наполнения камеры волокном и др. Продолжительность этого периода неодинакова в каждом цикле.

Второй период – выстой, или резервная часть питания. Выстой продолжается с момента закрытия заслонки до момента раскрытия нижних створок чаши. Чаша весов раскрывается через равные интервалы времени независимо от продолжительности периода питания.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: tп –продолжительность первого периода;

tв – продолжительность второго периода.

Если tп увеличивается, то tв уменьшается, и наоборот. Благодаря выстою – резервному времени питания – весовая чаша к моменту выбрасывания порции всегда успеет наполниться до заданной массы.

Третий период – раскрытие створок чаши и выброс взвешенной порции смеси на питающую решетку 8.

Четвертый период – закрытие створок чаши весов, подъем ее вверх под действием грузов, включение игольчатой решетки и открытие чаши.

Все четыре периода составляют один цикл работы самовеса, в течение которого взвешивается и выбрасывается на питающую решетку одна порция смеси.

Сброшенная на питающую решетку порция придвигается уплотняющей доской 7 к образованному ранее слою и уплотняется качающимся угольником 9.

Количество смеси, подаваемой для чесания в машину за 1 мин,

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: M – масса броска (300-500 г);

k – число бросков в 1 мин (1,3-3).

Массу броска смеси устанавливают, перемещая груз на коромысле весов. Линейная плотность слоя, поступающего в чесание, будет определять загрузку волокном рабочих органов чесальной машины, и влиять на интенсивность чесания.

Чесальная машина

Смесь, приготовленная на поточной линии, представляет собой волнистую массу, состоящую из различных по составу и размеру клочков. Волокна в клочках перепутаны между собой, как правило, они принадлежат одному компоненту смеси и содержат некоторое количество сорных примесей.

На чесальной машине осуществляется процесс кардочесания волокон.

Цель кардочесания – обеспечить индивидуальное движение волокон в вытяжных приборах последующих машин и получение равномерного продукта.

Сущность кардочесания заключается в разъединении волокон, вычесывании мелких и цепких примесей и пороков, частичной ориентации волокон вдоль продукта.

На чесальной машине, кроме кардочесания, осуществляются процессы смешивания и выравнивания потока волокон по линейной плотности и по составу.

Для чесания смесей применяют чесальные машины, состоящие из одной или двух кардочесальных валичных машин.

Состав чесальной машины Ч-11-200Ш (рис. 5):

– предварительный прочесыватель (предпрочес);

– основной прочесыватель (1 прочес);

Состав чесальной машины Ч-21-200Ш:

– предварительный прочесыватель (предпрочес);

– первый основной прочесыватель (1 прочес);

– второй основной прочесыватель (2 прочес).

Предварительный прочесыватель

Предварительный прочесыватель осуществляет грубое чесание волокон, так как все рабочие органы его обтянуты жесткой гарнитурой – пильчатой лентой.

Питающая решетка 8 (рис. 5) подает волокнистый материал к питающим валикам 10. Приемный барабан 11, вращаясь с окружной скоростью, превышающей скорость питающих валиков в 100 раз, расчесывает волокнистый материал и передает клочки волокон на барабан 14 предпрочеса. Нижний питающий валик очищается чистителем, с которого волокна снимает приемный барабан 11.

Сорные примеси сбиваются двумя ножами 33, установленными под приемным барабаном. Барабан 14 предпрочеса опережает приемный барабан 11. В результате перекрестного расположения гарнитуры в зоне взаимодействия, волокно с приемного барабана 11 полностью переходит на барабан 14.

Предварительное расчесывание происходит при взаимодействии барабана 14 с рабочей парой валиков – рабочим 13 и съемным 12. Педварительный прочесыватель имеет три рабочих пары, поэтому расчесывание волокон осуществляется постепенно.

С барабана 14 предварительного прочесывателя волокно снимается перегонным валиком 15 и передается на главный барабан 20 валичной чесальной машины.

Внизу под барабаном 14 установлен поддерживающий валик 31 и колосниковая решетка 32.

Валичная чесальная машина

На валичной чесальной машине осуществляется чесание, смешивание и выравнивание потока волокон по составу и линейной плотности.

Основные рабочие органы чесальной машины обтянуты игольчатой лентой, которая состоит из семи слоев хлопчатобумажной ткани и верхнего резинового или войлочного слоя. В ленту вставлены иглы-скобочки, изготовленные из проволоки круглого или овального сечения.

Волокна, расчесанные предварительным прочесывателем, переходят на главный барабан валичной чесальной машины, где и происходит основной процесс кардочесания.

В зоне основного чесания над главным барабаном 20 (рис. 5), располагается 5 рабочих пар, состоящих из рабочего 22 и съемного 21 валиков.

С главным барабаном взаимодействует бегун 24 с надбегунником 23 и подбегунником 25, а также съемный барабан 26.

Со съемного барабана прочес снимается качающимся гребнем 27 и направляется к отводящей решетке 28 преобразователя прочеса, который формирует холст, или со съемного барабана с помощью перегонного валика (на рис. не показан) подается на вторую валичную чесальную машину.

Особенностью валичной чесальной машины является наличие рабочих пар валиков (первая 16, 17; последняя 21, 22), взаимодействующих с главным барабаном. При этом происходит чесание волокнистого материала и частичный переход волокон на рабочий валик. Это обусловлено параллельным расположение зубьев гарнитур рабочего валика и главного барабана, малой разводкой и скоростным режимом (vг>vр).

Примем, что на 1 м2поверхности главного барабана находится Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн волокон, а при взаимодействии главного барабана с рабочим валиком часть волокон β с каждого квадратного метра поверхности главного барабана перейдет на рабочий валик и распределится на его поверхности, образуя слой волокон массой βр на 1 м2 поверхности.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 5. Технологическая схема валичной чесальной машины с питателем-самовесом и предварительным прочесывателем

В зоне взаимодействия рабочего валика с главным барабаном по условию материального баланса:

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: b – рабочая ширина машины, м.

Тогда

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Скорость главного барабана около 500 м/мин, а рабочего валика около 10 м/мин. Следовательно, на рабочем валике волокнистый материал сгущается (βр=50β) и происходит дополнительное смешивание волокон. Отношение vr/vр называют прочесным числом, и чем больше это число, тем выше эффект смешивания.

При взаимодействии рабочего валика со съемным происходит полный переход волокон на съемный валик и чесание задних концов длинных волокон, так как vс>vр, разводка между валиками небольшая и расположение гарнитур перекрестное.

Обозначая загрузку поверхности съемного валика волокном через γс, г/м2, и используя управление материального баланса, для рассматриваемой зоны можно написать

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Откуда

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

На первых рабочих парах у съемного валика устанавливают сороотбойные полочки 18 и 19 (рис. 3.5). Вследствие малой разводки между острой гранью полочки и гарнитурой съемного валика соринки и неразработанные узелки волокон, ударяясь о грань сороотбойной полочки, отделяются от общей массы волокон.

Съемный валик взаимодействует с главным барабаном и передает волокна на главный барабан, так как расположение зубьев гарнитуры перекрестное, малая разводка и vр> vс.

При взаимодействии съемного валика с главным барабаном последний принимает дополнительно на свою поверхность все волокна со съемного валика.

Обозначим βс количество волокон, г/м2, которое в единицу времени главный барабан воспринимает поверхностью, равной 1 м2.

Для рассматриваемой зоны условие материального баланса

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Откуда

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Таким образом, при установившемся режиме работы машины, если не учитывать потерь материала в рабочих парах, сколько волокнистого материала переходит на рабочий валик с 1 м2 поверхности главного барабана, столько же материала и возвращается съемным валиком на главный барабан. Состав же волокон переходящих со съемного валика на главный барабан, совершенно не совпадает с составом волокон, переходящих с главного барабана на рабочий валик.

Таким образом, в зоне взаимодействия рабочей пары с главным барабаном происходит не только расчесывание волокон, но и интенсивное смешивание, и выравнивание в результате соединения двух потоков волокон.

Волокнистый материал, прочесанный на рабочих парах, подносится главным барабаном к съемному барабану. В зоне взаимодействия главного и съемного барабанов иглы гарнитуры расположены параллельно, а скорость съемного барабана меньше скорости главного (vc<vr). Съемный барабан выполняет такую же задачу, как рабочие валики, с той лишь разницей, что материал, снятый гребнем со съемного барабана, не возвращается на главный барабан, а образует ватку-прочес.

На поверхности главного барабана после взаимодействия его со съемным барабаном остается слой волокон, который образует остаточную загрузку барабана ( Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн г/м2). Остаточная загрузка барабана в 12-20 раз превышает загрузку питания Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Наличие остаточной загрузки в значительной мере увеличивает количество волокон, участвующих в чесании. При этом затрудняется обработка волокнистого материала и нельзя повышать производительность машины, так как загрузка поверхности главного барабана Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн и увеличение Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн снижают эффективность чесания.

Однако волокна остаточной загрузки обмениваются со вновь поступающими волокнами Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн что содействует смешиванию и выравниванию волокнистого потока.

В процессе чесания эластичная гарнитура рабочих органов чесальной машины постепенно заполняется волокнами, которые под давлением вновь поступающих волокон постепенно погружаются внутрь и не участвуют в чесании. Такие волокна образуют сдир, они извлекаются только при чистке машины. По мере заполнения гарнитуры сдиром ухудшается протекание чесания.

Полная загрузка поверхности главного барабана перед рабочим валиком

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн ,

где: Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн – загрузка сдиром.

Для уменьшения загрузки барабана сдиром и волокнами остаточного слоя перед съемным барабаном устанавливается бегун 24 – валик, обтянутый бегунной лентой с длинными гибкими иглами, наклоненными в сторону, обратную его вращению.

Иглы бегуна касаются гарнитуры главного барабана (имеет место присадка бегуна к барабану), они скользят по волокнам, выступающим из гарнитуры барабана, сдвигают их на поверхность, ослабляя связь с волокнами сдира. Скорость бегуна в 1,2-1,4 раза выше скорости главного барабана. В результате такой подготовки волокна в большем количестве переходят с главного барабана на съемный.

Лекция 4

§

Суровые полотна изготавливают на тафтинговых машинах, где осуществляется процесс ворсообраэования, то есть формирования петлевого или разрезного ворса на поверхности каркасного материала. Образование петлевого ворса происходит в результате взаимодействия иглы с заправленной в ее ушко ворсовой нитью и петлителя. При образовании разрезного ворса в процессе взаимодействия иглы и петлителя дополнительно участвует разрезной нож.

Тафтинговые машины механического действия характеризуются классом. Класс тафтинговых машин обозначает расстояние между продольными осями двух соседних игл, выраженное в долях дюйма (25,4 мм). В настоящее время изготавливают тафтинговые машины различных классов.

При формировании петлевого ворса игла 4 (рис. 1) с заправленной в нее ворсовой нитью 3 при опускании прокалывает каркасный материал 2. При этом каркасный материал располагается на подкладочной плите 1 и тем самым поддерживается при проколе иглой. Игла проводит через каркасный материал заправленную в ее ушко ворсовую нить. При движении иглы вверх из крайнего нижнего положения ворсовая нить, заправленная в ушко иглы, отходит в сторону и образуется петля-напуск.

Носик петлителя 5, направленный в сторону движения каркасного материала, входит в эту петлю и удерживает ее. Образование петли-напуска в начале движения иглы вверх происходит благодаря взаимодействию сил трения ворсовой нити о каркасный материал и упругих сил ворсовой нити. При дальнейшем подъеме иглы нижняя стенка ушка иглы давит на ворсовую нить, благодаря чему возникает дополнительная сила, способствующая образованию петли. Иглы поднимаются в крайнее положение, а носик петлителя удерживает петлю L1. Грунтовой материал перемещается непрерывно и, кроме того, с момента выхода иглы из него до момента следующего прокола, – на величину стежка.

Разрезание петель ворса (рис. 2) происходит в результате взаимодействия режущей кромки 6 петлителя и лезвия режущего ножа 5, причем лезвие ножа скошено к нижней кромке так, чтобы разрезание происходило в одном месте. При движении каркасного материала 2 крючок петлителя 6 нанизывает образующиеся петли ворса, а нож 5, действующий синхронно с ним, разрезает петли. На крючке располагается несколько неразрезанных петель, обычно три. Пока формируется последующая петля (сверх трех, расположенных на крючке петлителя), первая петля разрезается. Это обеспечивает равномерность ворса по длине и предохраняет старые петли от перетяжки в новые.

Скорость подачи ворсовых нитей, м/мин:

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: h – высота формируемого ворса, мм;

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн – длина стежка, мм;

n – частота прокалывания иглами грунтового материала, мин-1.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 1. Схема процесса формирования петлевого ворса

Прохождение каркасного материала через тафтинговую машину осуществляется непрерывно, скорость прохождения определяет число ворсовых петель, формируемых на каркасном материале. Для формирования 3,2 петель на 1 см длины коврового материала при частоте прокалывания 550 мин-1 скорость каркасного материала должна быть равной 1,7 м/мин.

Длина стежка на тафтинговой машине, мм:

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: V2 – скорость движения каркасного материала, м/мин;

n – частота прокалывания иглами каркасного материала, мин-1.

Теоретическая производительность тафтинговой машины, м2 /ч:

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: n – частота прокалывания иглами каркасного материала, мин-1;

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн – длина стежка, мм;

В – заправочная ширина тафтинговой машины, м.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 2. Схема процесса формирования разрезного ворса

Частота прокалывания иглами каркасного материала на машинах составляет 600-1300 мин-1, длина стежка 1,5-6 мм, заправочная ширина тафтинговых машин 3-6 м.

Фактическая производительность тафтинговых машин значительно меньше теоретической из-за простоев, вызванных перезаправками шпулярника, ликвидацией обрывов нитей, устранением неисправностей в работе машины и др.

Полезный расход ворсовых нитей, идущих на изготовление 1 м2 тафтинговых материалов Q, определяется по формуле, кг/м2:

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: РС – число стежков на 10 см, см-1;

РР – число рядов на 10 см, см-1;

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн – общая длина ворсовой петли, мм;

ТВ – расчетная линейная плотность ворсовой пряжи с учетом укрутки, текс.

Расход основных нитей на 1пог. м полотна q0 (г/пог. м) определяют по формуле

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: n0 – число основных нитей в заправке;

Т – линейная плотность основных нитей, текс;

А0 – коэффициент выхода сурового полотна из основных нитей:

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где а – уработка нитей, %.

Уработка нитей а (%) определяется по формуле:

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн – длина нити в вязально-прошивном материале, м;

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн – длина вязально-прошивного материала, м.

Расход уточных нитей qУ (г/пог. м) определяют по формуле:

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: nу – число уточных нитей на 50 мм ширины полотна;

h – ширина заправки уточных нитей, м;

Ау – коэффициент выхода сурового полотна из уточных нитей (Ау = 0,98).

Расход прошивных нитей qn (г/пог. м) определяется по формуле:

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: nn – число прошивных нитей в заправке;

АП – коэффициент выхода сурового полотна из прошивных нитей

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

где: b– уработка прошивных нитей, %.

Общий расход нитей на 1 пог. м сурового полотна (г/пог. м):

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

§

Процесс состоит из разрыхления волокон, их смешивания, чтобы обеспечить однородную подачу на кардочесальную машину, прочесывания для формирования прочесов, перекрестную накладку прочесов для придания одинаковой прочности во всех направлениях и, наконец, связывание.

Если сформированные прочесы скрепляются посредством термального процесса, в них обычно добавляется небольшое количество (порядка 10% от массы) волокон или порошка с более низкой температурой плавления. Этот материал расплавляется путем выдержки в печи, через которую пропускается горячий воздух, или при помощи нагретых вальцов, а затем охлаждается, скрепляя волокна ткани.

Если прочесы соединяются химическим способом, этот процесс обычно предполагает распыление клея по одной стороне прочеса и последующую обработку, обычно в сушильном шкафу с принудительной тягой. Затем направление прочеса меняется на обратное, наносится еще один слой клея, и ткань вновь пропускают через сушильный шкаф. Иногда для завершения технологической обработки ткань пропускается через сушильный шкаф в третий раз.

Оборудование термической стабилизации (фиксации) нетканых материалов.

а) Каландр, модель YBG04

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 1. Каландр YBG04

Данный аппарат применяется для горячего прессования (проката) и фиксации сформированного материала из химического волокна при производстве нетканых материалов.

Техническая характеристика:

– Рабочая ширина: мин.1800 мм (по заказу);

– Рабочая скорость: 10-50 м/мин (регулировка скоростей переменной частоты);

– Рабочая температура: макс. 250ºС (автоматическая регулировка температуры);

– Температура поверхности валка: 1,5ºС;

– Диаметр прокатного валка: 420 мм;

– Источник тепла: станция горячего масла YLCA-108, мощность нагревания: 108 кВт;

– Рабочее давление: (макс.) 800 Н/см;

– Установленная мощность: 129 кВт;

– Масса машины: прибл. 9 т .

б) Машина термической стабилизации, модель YBG533C

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 2. Машина термической стабилизации YBG533C

Машина предназначена для термической фиксации материалов изготовленных из полиэфирных и полипропиленовых волокон в составе технологических линий производства нетканых материалов.

Техническая характеристика:

– Рабочая ширина: 2600 мм;

– Механическая скорость: 1-8 м/мин (регулировка скорости переменной частоты);

– Температура стабилизации: максимально 180ºС (автоматическая регулировка);

– Плотность материала: 100 – 500 г/м2;

– Толщина материала: до 80 мм;

– Источник нагревания: электричество (250 кВт);

– Установленная мощность: прибл. 350 кВт.

Аэродинамический способ.

Имеется некоторая терминологическая путаница относительно полученных аэродинамическим способом нетканых материалов. Один из вариантов процесса прочесывания предполагает использование кардочесальной машины, снабженной блоком, в котором волокна перемешиваются в воздушной струе. Этот процесс часто называют “аэродинамическим нетканым процессом”. Другой, совершенно не похожий процесс, также называемый аэродинамическим, включает в себя дисперсию волокон в потоке воздуха, обычно при помощи молотковой мельницы, и направление воздушной взвеси на устройство, которое осаждает волокна на движущуюся ленту. Образовавшаяся решетка волокон затем скрепляется и обрабатывается. Процесс осаждения волокон может быть повторен несколько раз с различными типами волокон, чтобы получить многослойные нетканые материалы с различным сочетанием волокон. В этом случае могут использоваться очень короткие волокна.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 3. Технологическая линия для производства объемных термоскрепленных нетканых материалов

Wet laid.

Wet laid нетканый процесс использует технологию, применяемую для производства бумаги, когда формирование ткани происходит из водной дисперсии волокон. В данном процессе используются диспергаторы, что позволяет исключить образование неоднородных скоплений волокон. Волоконная дисперсия пропускается сквозь движущиеся ленты и отжимается между фетровыми валиками. Часто на определенной стадии процесса к волокнам добавляют связующие компоненты, которые скрепляют волокна во время отжима или сушки. В другом, более новом методе, волокна скрепляются гидроперепутыванием при помощи струй воды под высоким давлением. Конечная стадия включает в себя сушку и, возможно, смягчение ткани микрокрепированием или другим подобным методом.

Лекция 7

§

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. 1,а,б). Протяженные швы можно получить при использовании нескольких сварочных головок, установленных таким образом, чтобы обеспечивалось перекрытие сварных швов (рис. 1,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.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 1. Схемы расположения сварных швов при изготовлении нетканных полотен (а, б) и сварных ножевых волноводов-инструментов (в) (V – скорость перемещения волокна или волновода): 1 – волокнистый холст; 2 – сварные швы; 3 – ножевые волноводы-инструменты

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.

Сварку необходимо выполнять по циклу сварочное давление – ультразвук – сварочное давление. Такой цикл позволяет охлаждать сварной шов под сварочным давлением после отключения ультразвуковых колебаний, что существенно влияет на повышение прочности сварных соединений холста и, кроме того, предотвращает расползание волокон в расплавленном состоянии. Сварка проводится на отработанных оптимальных режимах: для холстов, сформированных из полипропиленовых волокон: амплитуда смещений А=30 мкм, сварочное давление Рст= 3,5 МПа, время сварки tсв=0,25 с; для холстов, сформированных из полиэтилентерефталатных волокон: А=35 мкм, Рст=2,7 МПа, tсв=0,3 с.

Основным источником теплоты при ультразвуковой сварке волокнистых термопластичных материалов, являются гистерезисные потери от циклического деформирования. Установлено, что интенсивное теплообразование в материале происходит после достижения определенной критической температуры, что обусловлено резким изменением релаксационных характеристик волокнистого полимерного материала – динамического модуля и механических потерь. Критическая температура не зависит от амплитуды нагрузки, круговой частоты, условий теплоотвода в волновод и опору и определяется только физико-механическими свойствами волокнистого полимерного материала, режимом нагружения и температурой окружающей среды.

Из сравнения кривых термических циклов различных точек объема волокнистого материала, находящегося под волноводом, следует, что режим разогрева во всех точках волокнистого материала высокотемпературный. В слоях, прилегающих к волноводу, к концу сварки наступает тепловое равновесие, во внутренних слоях это не наблюдается.

Характер термических циклов при сварке волокнистых холстов (рис. 2) сходен с характером термических циклов при сварке сплошных термопластичных мягких материалов, например, полиэтилена толщиной до 5 мм (рис. 3). Критическая температура Ткр перехода к интенсивному разогреву составляет 1000С при сварке материалов из полипропиленовых волокон и 1300С – материалов из полиэтилентерефталатных волокон при температуре окружающей среды 230С. Время достижения Ткр в различных точках неодинаково. Это связано с неравномерностью распределения амплитуд напряжений и деформаций и температурными условиями на границах волновод – материал и материал – опора. Интенсивность тепловыделения в некоторой степени зависит от механических потерь в термопластичном материале, которые больше у волокнистых полимерных материалов, чем сплошных. Следовательно, время разогрева до температур вязкотекучего состояния (сварки) волокнистых материалов будет гораздо меньше, чем сплошных. Кроме того, по сравнению со сплошными теплопроводность волокнистых материалов ниже из-за наличия воздушных прослоек.

Разогрев волокнистых материалов при ультразвуковой сварке будет приближаться к адиабатическому, т. е. протекать без теплообмена с окружающей средой. Зону, выделенную сварочным давлением в волокнистом материале, можно представить как эквивалентный ему сплошной вязкоупругий стержень, по которому распространяются продольные колебания.

Кинетика образования сварного соединения при ультразвуковой сварке волокнистых полимерных материалов следующая. В начальный момент сварки непосредственно под волноводом образуется вязкотекучая прослойка, поскольку здесь развиваются наибольшие температуры. Под действием статического сварочного давления расплавленный полимерный материал вдавливается во внутренние слои волокнистого холста. При малой поверхностной плотности полимерного материала вязкая масса проникает на противоположную сторону, подогревая его по всей толщине, что значительно сокращает время сварки. Когда толщина волокнистого материала сравнима с расстоянием, на которое перемещается вязкая масса под действием заданного сварочного давления, время сварки должно изменяться незначительно. Дальнейшее увеличение поверхностной плотности волокнистого материала приведет к резкому возрастанию времени сварки.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 2. Термические циклы при сварке волокнистых материалов (точка А – отклонение ультразвука): 1, 2 – места расположения термопар

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 3. Термические циклы при сварке полиэтилена низкой плотности: 1- 4 – места расположения термопар

Контактная прессовая шовно-шаговая сварка наиболее приемлема для изготовления нетканых материалов с помощью ультразвука и позволяет избежать деформаций и разрывов волокнистых холстов при сварке и транспортировке. Такая схема позволяет также создать универсальное сварочное оборудование.

При ультразвуковом воздействии наиболее интенсивно разогреваются слои волокнистого холста, прилегающие к волноводу, поэтому оптимальной является толщина волокнистого холста, соответствующая поверхностной плотности, равной 0,4 кг/м2.

Для образования прочного сварного соединения наибольшее количество нетермопластичных добавок не должно превышать 65% общего количества волокон в холсте.

Лекция 8

Отделка нетканых материалов

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 9

§

Мировое производство рулонных нетканых материалов оценивается сегодня на уровне более чем $14 млрд. и по прогнозам специалистов, этот сегмент рынка в будущем будет расти, оставаясь самым заманчивым и перспективным в мире текстиля. Наибольшие темпы роста производства нетканых материалов, равные 8–9% в год, в последнее время отмечены в странах Азии, Северной и Южной Америки. Европейские компании, будучи некогда ведущими в этой области, считают более целесообразным развивать свой бизнес по нетканым материалам в перечисленных выше регионах. Достоинство нетканых материалов и их огромное значение для обеспечения технического и потребительского потенциала мировой экономики подтверждается из года в год.

В настоящее время нетканые материалы наиболее используют: автомобилестроение, фильтрация, гигиена, протирочные материалы, потребительские товары, геотекстиль/землеустройство, машины/оборудование, конструкционные материалы, социальные нужды, медицина, электроника, домашние принадлежности, спец­одежда и т.п.

Данный перечень иллюстрирует, что наибольшее внимание в сфере производства и потребления нетканых материалов сегодня привлекают направления, связанные со здоровьем людей, промышленной технологией, рынком потребительских товаров, в меньшей степени — с гео­текстилем, домашним обиходом, конструкционными материалами и т. п.

Особенно это видно при знакомстве с достижениями в изготовлении отдельных видов оборудования (машин) и комплектных линий для получения нетканых материалов различными способами. Так, компания Asselin-Thibeau — поставщик систем для иглопробивания, спанлейс, термо-, воздушного и химического соединений, также изготавливает вспомогательное оборудование, например обрезающе-намоточные станки. Ведущая итальянская фирма Automatex Non-Woven Maschinery предлагает отдельные машины и комплектные линии для производства нетканой продукции, включая обработку иглами. Carolina Nonwovens Corp. освоила новую линию для нетканых материалов типа айрлайд (пневмосоединение) для широкого ассортимента потребительских и промышленных товаров из синтетических, натуральных, огнезащищенных и других волокон, в т. ч. полученных из вторичного сырья (рециклинг). Dilo Inc. в сотрудничестве с Temafa, Spinnbau и Dilo Maschines имеет большие достижения в области оборудования и технологии для рыхления, смешения, кардочесания, формирования прочеса и иглопробивания. Edelmann Maschinen по-прежнему преуспевает в создании комплектных намоточных установок, включая резку кромок нетканых материалов, перемотку, автоматическую смену рулонов и т. д.

Hills остается мировым лидером в области изготовления оборудования для экструзии бикомпонентных волокон, спанбонда, мелтблаун и текстильных нитей. Китайская компания Hongha Research Institute разработала промышленную линию для получения спанбонда, мелтблаун, SMS («сэндвич»: спанбонд-мелтблаун-спанбонд), а также для непрерывного формования вискозных нитей с обеспечением электронной системы контроля. Mechadyne Machine проектирует и изготавливает рулонные и паковочные машины для предприятий нетканых материалов, включая полуавтоматические стержневые и радиально-упаковочные установки для малопроизводительных линий, автоматизированные установки обработки и упаковки, которые снимают рулоны с наматывающих устройств и передают их сразу на склад готовой продукции. Тайваньский холдинг National Bridge Industrial реализует процессы спанбонд, термобондинг и иглопробивание на прогрессивных машинах из Европы, Японии и Тайваня. Rondo Machine выпускает оборудование для производства нетканых материалов типа айрлайд. Samhwa Machinery выпускает на протяжении 20 лет иглопробивные машины и устройства для поперечной укладки полотна, принимает заказы на поставку полностью укомплектованной линии для нетканых материалов, включая собственные разрыхлитель, кардинг, каландер и сушилку. CNCM Nonwoven Converting Machinery специализируется в проектировании и изготовлении всех видов оборудования для нетканых материалов, предназначенных для защитной одежды, писчей бумаги, элементов обуви, фильтров, протирочных материалов. PFM Packaging Machinery (Канада) выпускает полностью автоматизированную высокоскоростную упаковочную систему для влажных салфеток из нетканых материалов, включая установку для закрытия упаковки и нанесения на нее ярлыков. Advance System (США) является крупным производителем сушильного и вулканизационного оборудования, применяемого в различных отраслях промышленности. Методы сушки разнообразные: в кипящем слое, с воздушным и инфракрасным обогревом. Hangzhou New Yuhong Machinery специализируется на линиях по выпуску продукции из нетканых материалов одноразового пользования (салфетки, подгузники, гигиенические прокладки и т. п.) в соответствии с сертификатом ISO 9001: 2000. Catbridge Machinery имеет 25-летний опыт работы в изготовлении оборудования высокой точности, нашедшего в силу выполнения требований по безопасности, надежности и эффективности практическое применение для технологии спанлейс и мелтблаун, аэродинамического ламинирования, обрезки и намотки нетканых материалов и т. д.

Компания Hills в настоящее время выпускает различные виды бикомпонентных систем: волокно, спанбонд, мелтблаун структур «ядро-оболочка», «бок о бок», «острова в море» и т. п. В частности, при экструзии через фильеру с количеством отверстий 4000 на 1 м ширины и давлении около 100 кг/см2 получают мелтблаун аналогично стандартному распределению элементарных волокон (филаментов).

BMA Engineering — Rockwell Automation имеет большой опыт в разработке компьютерных программ для оборудования, систем автоматизации и контроля за работой механических и технологических узлов. Эластичные нетканые материалы на базе нитей типа спандекс, чаще всего ликры, выпускают компании Avery Dennison, Invista, Golden Phoenix Fiberwebs, Acera Tec Engineering. Последнюю считают лидером в части получения непревзойденных эластичных нетканых материалов с вложением ликры марки ХА и контролируемой степенью обратимого растяжения, что обеспечивает широкое внедрение этого материала для продукции, обладающей высокой поглотительной способностью (гигиенические прокладки, подгузники, памперсы и т. п.). Под торговой маркой Marnix фирма National Bridge Ind. (Гонконг) на основе специального эластомера компании Exxon Mobil выпустила высокоэластичный нетканый материал, характеризуемый удлинением 200–500% при упругом восстановлении выше 90%, что обуславливает подходящий комфорт для изделий гигиены и медицины. Chem-Wove (США) выпускает высокопрочный нетканый материал шириной 3,25 м и толщиной от 3 до 150 мм для фильтрационного, строительного, морского и автомобильного рынков. Taiwan Spunlace (Group) — крупнейший в Азии производитель нетканых материалов типа спанлейс (гидро­укладка) широкого ассортимента, а также необходимого оборудования для промышленного выпуска этого материала.

Заслуживают внимания нетканые материалы, содержащие мультислоистые композиты (Beckmann Converting), биоразлагаемые полилактидные (ПЛА) волокна, добавки, придающие изделию антимикробные, гидрофильные, огнезащищенные, смазочные, мягчительные и другие свойства (Americhem). Компания Lenzing Fibers в качестве альтернативы натуральному сырью для производства нетканых материалов освоила новые виды гидратцеллюлозных волокон типа Lenzing Viscose /Liocell/ Tencel в диапазоне титров 1,3–17,0 дтекс и длины резки от 4 до 80 мм.

Jiangxi National Bridge Indust­rial (Китай) разработала биоразлагаемые нетканые материалы под названием Cormex из 100%-ного ПЛА — продукта переработки молочной кислоты, выделяемой из натурального зерна пшеницы, кукурузы и других растений, содержащих полисахариды. В частности, продемонстрированы образцы нетканых материалов Cormex из иглопробивного (плотность 60–300 г/м2) и термоскрепленного (плотность 20–120 г/м2) спанбонда, а также новый тип Cormex (100% ПЛА) для экологически чистых влажных салфеток и полотенец.

Другая китайская фирма Hongjun Nonwovens освоила большую гамму цветов для крашения спанбонда из 100%-ного ПП, а также предлагает для этого нетканого материала целую серию аддитивов для придания ему таких важных эксплуатационных свойств, как легкое разрушение под действием УФ-лучей, огнезащита, гидрофильность, светостойкость, аккумулирование и сохранение тепла, антибактерицидность и антистатика.

Американские компании Ahlst­rom и Gelok Internationale выпускают суперсорбенты, способные обеспечить высокую проницаемость практически любой жидкости, в силу чего пользующиеся большим спросом в сфере производства нетканых материалов типа айрлайд для различных предметов гигиены.

Лекция 10

§

Фирма Fleissner является крупнейшим поставщиком поточных линий для производства нетканых материалов, используемых в самых различных областях. Как правило, эти поточные линии комплектуются из стандартных машин, целенаправленной разработкой которых Fleissner занимается уже более 50 лет. До настоящего времени компанией были поставлены больше 1000 поточных линий для выработки нетканых материалов всевозможного назначения на основе волокнистых холстов различной структуры. В частности, Fleissner является мировым лидером в производстве сушильных машин, работающих по принципу продувания нагретого воздуха через обрабатываемый материал. Такие сушильные машины являются важной составной частью многих поточных линий и применяются для сушки, термоскрепления и термофиксации волокнистых холстов и нетканых полотен.

Компания предлагает следующие технологии и оборудование:

1. Технологические разработки и оборудование для скрепления волокнистых холстов и обработки текстильных полотен струями воды:

– система AquaJet Spunlace для скрепления струями воды волокнистых холстов из штапельных волокон, в т. ч. сформированных гидродинамическим и аэродинамическим способами;

– технология AquaSpun для скрепления струями воды волокнистых холстов, сформированных фильерным способом, включая защищенную собственным патентом фирмы технологию производства нетканых материалов путем формирования холста фильерным способом и скрепления этого холста струями воды на одной и той же сетке;

– технология AquaPulp для производства нетканых материалов со структурой типа SPS и CPC, а также на основе других комбинаций волокнистых холстов;

– система AquaSplit для расщепления бикомпонентных волокон и получения ультратонких волокон;

– технология AquaTex для отделки тканей;

– технология LeanJet для скрепления струями воды нетканых полотен, отличающаяся низкими капитальными затратами;

– прогрессивные технологические решения в области:

а) снижения анизотропии нетканых материалов (улучшение соотношения MD/CD) путем обработки их струями воды;

б) применение совершающих колебательное движение разбрызгивающих балок для повышения качества нетканого полотна;

в) снижение производственных затрат на 30% и более путем изготовления трех- и двухслойных протирочных материалов, содержащих целлюлозную пульпу;

г) новые технологии производства структурированных струями воды нетканых полотен.

2. Однобарабанные (в исполнении Omega) или многобарабанные сушильные машины, работающие по принципу продувания нагретого воздуха через обрабатываемый материал.

3. Комбинированные сушильные системы, состоящие из барабанных и других сушильных машин (цилиндрических, инфракрасных и т. п.).

4. Системы для пропитывания нетканых материалов вспененным связующим.

5. Высокоскоростные пропиточные системы.

6. Термокамеры для термоскрепления волокнистых холстов потоком горячего воздуха.

7. Термофиксирующие машины для повышения модуля упругости и прочности скрепленных путем механического иглопрокалывания волокнистых холстов.

Фирма Fleissner предлагает оптимальную технологию для производства любого из перечисленных ниже нетканых материалов.

Материалы гигиенического назначения и протирочные салфетки:

– Пропиточное и термоскрепляющее оборудование для производства влаговпитывающих полотен (для впитывания и распределения жидкости);

– Поточные линии для производства скрепленных струями воды влажных протирочных салфеток (для ухода за младенцами);

– Поточные линии для производства влажных протирочных салфеток путем скрепления струями воды комбинированных волокнистых холстов, содержащих целлюлозную пульпу.

Материалы для медицины и косметики:

– Поточные линии для производства скрепленных струями воды материалов для изготовления халатов и операционных салфеток;

– Поточные линии с установками Spunlace для производства скрепленных струями воды материалов, например влаговпитывающей марли;

– Поточные линии для производства тампонов для снятия грима и хлопчатобумажных протирочных салфеток.

Материалы бытового назначения:

– Оборудование для производства термоскрепленных протирочных салфеток;

– Оборудование для производства скрепленных жидкими связующими протирочных салфеток (поточная линия для скрепления волокнистых холстов комбинированным способом):

– Высокопроизводительная барабанная сушильная машина, работающая по принципу продувания нагретого воздуха через обрабатываемый материал и предназначенная для производства туалетной бумаги, косметических салфеток.

Материалы для интерьера помещений:

– Поточные линии для производства иглопробивных напольных покрытий или текстильных обоев, подвергнутых дополнительному скреплению с применением жидких связующих или термоскреплению;

– Поточные линии для производства термоскрепленных наполнителей для мебели и матрасов;

– Поточные линии с высокопроизводительными сушильными машинами для производства покрытий для ламинатных полов.

Материалы для одежды и обуви:

– Поточные линии для производства нетканых полотен, скрепленных жидкими связующими;

– Поточные линии для производства термоскрепленных нетканых полотен;

– Поточные линии для производства основы для синтетической кожи и материалов для внутренней отделки обуви;

– Поточные линии для производства материалов для стеганых одежных изделий.

Материалы для автомобильной промышленности:

– Поточные линии для производства нетканых полотен, скрепленных жидкими связующими;

– Поточные линии для производства термоскрепленных нетканых полотен (основы под покрытия, коврики, формованные изделия);

– Поточные линии для производства бумажных фильтров для автомобилей (сушилки);

Материалы строительного назначения и для дорожного строительства:

– Поточные линии для производства основ кровельных материалов:

а) на основе холстов из штапельных волокон;

б) на основе холстов, формируемых фильерным способом.

– Поточные линии для производства геотекстильных материалов:

а) на основе холстов из штапельных волокон;

б) на основе холстов, формируемых фильерным способом.

Оба типа поточных линий могут быть укомплектованы машинами для скрепления волокнистых холстов путем механического иглопрокалывания или струями воды.

Нетканые полотна технического назначения:

– Поточные линии для производства всех видов рулонных фильтровальных материалов (термоскрепленных, скрепленных с помощью жидких связующих и комбинированными способами);

– Поточные линии для производства протирочных салфеток технического назначения;

– Поточные линии с установками AquaTex для обработки стеклотканей, используемых в электронной промышленности;

– Поточные линии для производства изоляционных материалов с использованием вторичного волокнистого сырья.

Материалы для пищевой промышленности:

– Поточные линии для производства материалов для чайных пакетиков на основе формируемых гидродинамическим способом волокнистых холстов (высокопроизводительные сушилки);

– Поточные линии для производства фильтровальных материалов для кофеварок на основе формируемых гидродинамическим способом волокнистых холстов (высокопроизводительные сушилки).

Лекция 11

§

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.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Рис. 2. Схема получения композитных многослойных материалов

Лекция 14

Нетканый материал Аirlaid

Айрлайд-материал в техническом смысле представляет собой термоскреплённый нетканый материал, содержащий натуральные волокна и добавки.

Основное сырьё для производства данного типа нетканого материала:

– натуральная целлюлоза из хвойных пород древесины.

Известно, что вата из древесной целлюлозы впитывает лучше, чем хлопковая. Кроме того, целлюлоза может впитывать и удерживать до 200% (сверх первоначального веса) воды без изменения своих органолептических характеристик.

Для формования волокнистой смески целлюлоза разволокняется на специальных молотковых мельницах.

– бикомпонентное штапельное волокно.

Структура и размеры волокна для данного технологического процесса подбирались экспериментально и представляются наилучшими. Практически все производители бикомпонентного волокна для айрлайд-процесса при выборе материала оболочки остановили свой выбор на полиэтилене. Этот полимер хорошо изучен в токсикологическом и дерматологическом плане. Его температура плавления лежит в необходимом диапазоне, также волокно, изготовленное на его основе, является чрезвычайно мягким и приятным на ощупь.

Бикомпонентные волокна в процессе изготовления материала перемешиваются с волокнами целлюлозы, далее волокнистая смеска разогревается. Полиэтиленовая оболочка волокон расплавляется, волокна приклеиваются к целлюлозе и друг к другу. После охлаждения до комнатной температуры нетканое полотно становится прочным на разрыв.

– суперабсорбент.

Для повышения впитывающей способности айрлайд-материала в него вводят гранулы суперабсорбента.

Это вещество способно впитывать и удерживать воду и водосодержащие жидкости в количестве, в 50-80 раз превышающем его собственный вес. Современные суперабсорбенты – это безопасные в физиологическом плане вещества, с минимальным уровнем миграции компонентов.

Айрлайд-материал может быть изготовлен трёх основных типов, которые отличаются друг от друга, как по сырьевому составу, так и по назначению:

· Тип первый – нетканый материал, состоящий только из бикомпонентного волокна. Представляет собой очень прочный на разрыв материал, пропускающий жидкости и воздух. Основное назначение такого материала – фильтрация или обёрточный материал для упаковки.

· Тип второй – нетканый материал, состоящий из целлюлозы и бикомпонентного волокна. В зависимости от содержания в материале скрепляющего агента – бикомпонентного волокна – может быть получен материал различной прочности на разрыв. Основное назначение такого материала – гигиеническая продукция: влажные салфетки, ежедневные прокладки, возможно – перевязочный материал.

· Тип третий – нетканый материал, состоящий из целлюлозы, бикомпонентного волокна и содержащий суперабсорбент. Впитываемость такого материала значительно выше, чем у типа 1 и типа 2. Основное назначение такого материала – гигиеническая продукция: прокладки для критических дней, впитывающие простыни для больных, подгузники.

Возможно, изготавливать айрлайд-материал, ламинированный окрашенными и неокрашенными плёнками с различными барьерными свойствами, например, паропроницаемыми, водонепроницаемыми и т.п. Также возможно использование для ламинирования различных полимерных сеток. Такой материал может с успехом применяться в средствах гигиены, медицине, упаковке.

Нетканый геотекстиль

Нетканый геотекстиль – это водопроницаемый материал, изготовленный из натуральных или искусственных полимеров путем механического или термического адгезивного закрепления волокон, нитей или филаментов. Нетканые геотекстили являются самыми распространенными в своей группе. Нетканые геотекстили обладают невысокой прочностью и большой растяжимостью. Удлинение при разрыве этих материалов доходит до 70%. В силу этого нетканые геотекстили применяются как разделительные слои, препятствующие перемешиванию грунтов, а также как фильтры в конструкциях дренажей. Нетканые геотекстили используют и в качестве защиты гидроизоляционных элементов от механических повреждений. Так, нетканые геотекстили используются для защиты геомембран при устройстве противофильтрационных экранов при строительстве полигонов для захоронения отходов.

Области применения геотекстиля:

Дорожное строительство

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Образует разделительный, фильтрующий и армирующий слои между нижним грунтом и насыпным материалом. Предотвращает заливание насыпного материала частицами грунта, благодаря чему насыпной материал сохраняет функцию распределения нагрузки и обеспечивает стабильность. Препятствует неравномерному проникновению насыпного материала в грунт, что способствует сокращению расхода материала. Оптимизирует уплотнение так, что насыпной материал не проникает в грунт. Используется в качестве фильтра между грунтом и дренажным заполнителем. Препятствует заливанию дренажного заполнителя или дренажной трубы частицами грунта. Образует армирующий слой на мягком, слабонесущем грунте. Препятствует обрушению откосов. Позволяет строительство дорог даже на слабонесущем грунте. Уменьшает деформацию дорожного полотна.

Строительство тоннелей

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Образует защитный и дренажный слои между скальной породой и изоляционным покрытием. Защищает изоляционное покрытие от повреждений шероховатой поверхностью бетона. Защищает изоляционное покрытие от повреждений острым заполнителем. Уменьшает напряжение между бетонной отделкой и горной породой.
Отводит грунтовую и ливневую воду к дренажу.

§

Выполняет функции фильтра под береговым укреплением. Препятствует водной эрозии грунта. Предотвращает возникновение эрозии без дополнительного берегового крепления в небольших руслах или во время паводков. Обеспечивает достаточную водопроницаемость берегового укрепления.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Жилищное и техническое строительство

Используется в качестве фильтрующего слоя в различных дренажных системах (дренаж подвальных помещений, дренаж плоских крыш). Препятствует заливанию дренажного щебня или дренажных труб частицами грунта. Обладает высокими водопропускными показателями, благодаря чему вода быстро отводится дренажной системой. Функционирует в качестве разделяющего слоя между грунтом и щебнем.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Препятствует смешиванию щебня с грунтом и выполняет тем самым функции защиты, фильтрации и распределения нагрузки. Выемка грунта незначительна из-за небольшой толщины конструкции. Разгружает несущие конструкции и легко укладывается благодаря небольшому весу.

Строительство железных дорог

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Образует разделительный и фильтрационный слои между нижним грунтом и балластом. Предотвращает заливание земляного полотна мелкими частицами, благодаря чему земляное полотно сохраняет функцию распределения нагрузки и обеспечивает несущую способность. Препятствует неравномерному проникновению земляного полотна в грунт, что способствует сокращению расхода материала. Оптимизирует уплотнение так, что земляное полотно не проникает в грунт основания. Образует защитный слой, препятствующий проникновению мельчайших частиц при динамической нагрузке балластного материала. Используется в качестве фильтра между грунтом и дренажным заполнителем. Препятствует заливанию дренажа или дренажной трубы частицами грунта.
Позволяет воде беспрепятственно проходить дренажную систему. Образует армированный слой на мягком, слабонесущем грунте. Повышает стабильность земляного полотна. Повышает несущую способность.

Строительство путепроводов для транспортировки жидкостей и газа

Образует разделительный слой между грунтами, который препятствует загрязнению балластного материала, благодаря чему его способность распределять нагрузку не изменяются.

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Бассейны, водоемы, оросительные каналы, реки

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Используется в качестве защитного слоя синтетических изоляционных экранов. Препятствует повреждению гидроизоляции при укладке. Препятствует повреждению гидроизоляции из-за неровностей грунта, отводит грунтовые воды и предотвращает водную эрозию откосов в случае понижения уровня воды в водохранилище или канале.

Армирование насыпей

Способы и технологии изготовления нетканых материалов | Полилайн

Используется с целью армирования мелкозернистого, связного грунта. Препятствует обрушению откосов. Снижает повышенное давление грунта.

§

При формировании сети производится в основном двухмерные текстильные материалы. Тем не менее, технический текстиль, благодаря тому, что его волокна ориентированы вертикально относительно поперечного сечения материала, все чаще изготавливаются трехмерным. Объемные текстильные материалы создают идеальную структуру для изготовления салонов автомобилей (чехлы сидений на замену полиуретановой пене, дверные панели, панели крыш, передние, средние и задние стойки кузовов легковых автомобилей). Они полностью соответствуют таким важным требованиям как мягкость, воздухопроницаемость, свойства, имеющие отношение к обивочному материалу, а также эстетические функции.

Технологическим достижением является использование группы продуктов, включающей объемные нетканые материалы, такие как Kunit и Multikunit и нетканые материалы с перпендикулярной укладкой. Нетканые материалы в целом обладают высоким экономическим потенциалом благодаря тому, что цепочка производственных процессов сокращается и дешевеет, ведется непрерывная разработка оборудования, связанного с выпуском продукции и ее качеством.

Компания Karl Mayer модифицировала базовую технологию Malimo для производства трехмерных нетканых материалов толщиной до 100 мм (Kunit) или 16 мм (Multiknit). При помощи данных методик создаются материалы с низким удельным весом, хорошей упругостью на сжатие и прессуемостью. Их можно использовать вместо полиуретановой пены при изготовлении сидений автомобилей, а также других компонентов автомашин. Трехмерные ткани Kunit изготавливаются из штапельного волокна, с одной стороны они приобретают петельную структуру, а с другой создается структура ворсовой петли с практически вертикальным расположением волокон. Продольно ориентированная волоконная сеть сворачивается и сжимается в ворсистую волоконную сеть на высокой скорости и поддерживается brush bar. Волокна спрессовываются brush bar и формируют игольные головки, в результате чего создается петля.

Нетканые материалы Multiknit производятся из 100% кардованного волокна при помощи процесса термокомпрессионного сшивания. В первую очередь продольно ориентированная кардованная сеть связывается на вязально-прошивной машине. Присущий ткани Multiknit эффект двойного вязания создается путем объединения волоконного содержимого сложенных ворсистых нитей в петли с целью создания второй вязаной поверхности. Термообработанные нетканые материалы Multiknit известны под товарным знаком Caliweb.

Сегодня существуют две системы производства перпендикулярно уложенного текстильного волокна: поворотный накатный механизм и вибрационный накатный механизм (Struto), у каждого из которых имеются свои преимущества. Наиболее распространенным методом изготовления перпендикулярно уложенной сети является воздушный термобондинг, однако для укрепления объемного нетканого волокна также могут использоваться структуры «quasi-yarn».

Santex Wavemaker представляет собой вертикальный накатный механизм, укладывающий нетканый материал в форму волны. Таким образом, волокна приобретают вертикальную ориентацию. Все виды волокон можно преобразовывать в очень гибкие и звукопоглощающие нетканые волокна толщиной до 50 мм. Продукт является идеальным заменителем для полиуретановой пены, также может использоваться в некоторых других областях, например при изготовлении интерьеров автомобилей, чехлов сидений, стелек для обуви.

Линия Struto включает в себя кардочесальный механизм, вертикальную накатную машину Struto и камеру для воздушного термобондинга. Можно использовать любые виды волокон, в том числе переработанные волокна, а также природные и синтетические волокна, поддающиеся обработке кардочесанием и состоящие из смесей волокон, в которых 10-100 процентов массы – это волокна, изготовленные методом термобондинг. Вертикально уложенные нетканые полотна можно производить толщиной 8-35 мм. Благодаря вертикальному расположению волокна демонстрируют свойства неделимости, теплоизоляции, компрессионную устойчивость. Помимо этого, для них характерна высокая степень восстановления после повторной нагрузки. Трехмерные нетканые структуры также можно создать методом иглопробивания двух нетканых полотен, предварительно обработанных методом иглопрокалывания и размещенных на определенном расстоянии друг от друга, которое создается разделителем.

§

Она основана на методике формования волокна из расплава и включает в себя четыре основные и различные стадии: формование, формирование полотна, скрепление и намотка.

В настоящее время фильерное производство доминирует в области изготовления микроволоконных нетканых материалов. Во время стадии формования полимерный расплав нагревается до необходимой температуры и выдавливается через ряд формовочных капилляров. Для этого используется система экструдирования, которая включает в себя экструдер, механизм замены экрана и дозировочный насос. Нити охлаждаются методом, обеспечивающим точный контроль процесса с целью создания устойчивых реологических свойств.

Данные нити впоследствии вытягиваются отводящим воздушным эжектором, который расположен внутри аттенюатора. В зависимости от конструкции машины и отобранного полимера скорость нитей внутри.

Производство аэродинамическим методом из расплава

Это еще один наиболее популярный процесс производства микроволокон. Он представляет собой одноэтапный процесс, в рамках которого движущееся на высокой скорости вещество, обычно это воздух, перемещает расплавленный термопластичный полимер от фильеры к конвейеру или подложке с целью формирования самосвязывающегося холста, состоящего из тонких волокон. Технология производства аэродинамическим методом из расплава зависит от вида фильеры:

1. Однорядная дырчатая фильера или конструкция Exxon.

2. Концентрическая многорядная фильера или наклонная конструкция Schwarz.

Конструкция Exxon включает в себя сопло с одним рядом высверленных отверстий, которые располагаются в диапазоне 30о – 90о, а также два воздушных лезвия с каждой стороны сопла. Плотность размещения отверстий составляет 20-50 на один дюйм, а средний диаметр – 0.25-0.5 мм.

Наклонный участок включает в себя несколько рядов фильер и концентрические вентиляционные отверстия. Для него характерны высокий уровень производительности, эффективности и качество продукта.

Скоростное формование

Данная технология принадлежит компании DuPont. Во время процесса скоростного формования высокотемпературный раствор полимера, из которого формируются волокна, помещается в жидкий формовочный агент и подвергается декомпрессии в условиях высокого давления при прохождении через формовочное сопло. Неустойчивый формовочный агент в обычных условиях является осадителем полимера, однако в условиях высокого давления формирует полимер.

На выходе из формовочного сопла в результате внезапного расширения находящегося под давлением раствора растворитель испаряется, и создается микроволоконная сеть. Также данную структуру называют пленочными фибриллами, поскольку их толщина составляет 1-4 микрона, а их ширина превышает толщину в 2-5 раз. Микроволокна распределяют и раскрывают при помощи поворотной лопасти и электростатического заряда, после чего они в виде нетканого полотна укладываются на заземленный движущийся пояс. Затем волокна скрепляются между собой под действием высокой температуры и давления.

Электростатическое формование

Это уникальная технология, в которой сила электростатического поля используется для вытягивания нитей и создания микроволокон, из которых формируется нетканый материал. В данный процесс входит система подачи полимерного расплава, коллектор и источник постоянного тока высокого напряжения. Во время продвижения материала через формовочное сопло под действием физического напряжения в процесс формования включается постоянный ток высокого напряжения на уровне нескольких десятков киловатт. Заряженное вещество перемещается в сторону заземленного коллектора под действием электростатического поля.

Только в условиях достаточно сильного электрического поля сила электростатического поля может преодолеть поверхностное натяжение формовочного вещества и сформировать поток волокон, быстро летящий в коллектор. Неустойчивость сильно заряженного потока волокон, а также серия маховых и спиральных движений способствуют значительному разжижению волокон. Средний диаметр данных волокон, изготовленных из полимерного расплава, составляет 5-35 микрометров.

Одноразовые нетканые материалы на основе микроволокон находят все большее применение, поскольку представители медицинской индустрии ищут материалы, обеспечивающие более качественную защиту и обладающие меньшей ценой. Растущие потребности этого важного сектора рынка могут быть уникальным образом удовлетворены возможностью создавать разнообразные продукты из ряда микроволоконных материалов. В области технического текстиля сегодня широко распространены трехмерные текстильные прокладочные ткани и трикотажные прокладочные ткани.

Тем не менее, нетканые объемные структуры, которые создаются без использования ниток, по-прежнему остаются среди нестандартных разработок. В данном случае рассматривается возможность производства нетканых прокладок при помощи механизма создания трехмерного холста. Они представляют собой комплекс из легкого изоляционного материала, состоящего из нетканого материала и аэрогеля. При этом частицы аэрогеля запираются внутри пустот гидроструйного опорного материала, не сжимая внутреннюю структуру. Для таких материалов характерно высокое соотношение термостойкости и толщины по сравнению с ворсовыми и существующими неткаными изоляционными тканями.

Внедрение нановолоконных структур в новые продукты должно ускориться благодаря промышленному производству и появлению на рынке продуктов на основе нановолоконных материалов, методик и оборудования, позволяющих задавать параметры процесса и контролировать его производительность. Низкая основная масса, малый диаметр волокон и пор, высокая площадь поверхности и широкий выбор химического состава для волокон – все это важные средства разработки новых продуктов, например барьерные и чистящие ткани, гигиенические салфетки, а также медицинские и фармацевтические продукты (раневые повязки и заменители тканей).