Анализ развития технологического процесса производства нетканых материалов

Итак, для волокнистого холста можно  использовать натуральные и химические волокна, сырьё низких сортов, короткие штапельные волокна, а также все виды вторичного сырья, регенерированного из лоскута и тряпья, и непрядомые волокна.

К вторичному сырью относятся: отрезки  ткани и трикотажа, концы пряжи, трикотажный лоскут, а также концы  лент и ровницы. Для получения  пряжи из угаров и волокнистого холста применяют смеси вторичного сырья с натуральными или химическими волокнами. Вторичное сырьё успешно перерабатывается на иглопробивных машинах в полотна для напольных покрытий, войлоков, одеял.

К непрядомым волокнам относятся угары  из-под волокно-отделителей,  гребнечесальных машин, угары, образующиеся при  очистке костры, и др. Волокнистый холст из непрядомых волокон можно использовать  в многослойных нетканых материалов для защитных, утепляющих покрытий, а также для производства изоляционной, кровельной и писчей бумаги, изоляционных и звукопоглощающих прокладок и т. Д.

Сырье при производстве нетканых материалов перерабатывается в готовый материал при небольшом числе переходов, поэтому сырье должно подготавливаться очень тщательно.

Цель подготовки волокнистого сырья — получение однородной смеси волокон. В ходе подготовки волокна разрыхляют и очищают от растительных и минеральных примесей, подбирают компоненты и образуют из них однородную смесь необходимого качества, подготавливают волокнистое сырье к холстообразованию и дальнейшей переработке. Методы подготовки сырья для нетканых материалов не отличаются от тех, которые используют в обычном текстильном производстве.

В качестве скрепляющих провязывающих  элементов применяют одиночную и кручёную пряжу из хлопка, а также комплексные капроновые, лавсановые, хлориновые , полипропиленовые и другие нити. Для комбинированных полотен широко используют полиакрилонитрильную пряжу и текстурированные нити. В полотнах специального назначения применяют стеклянные и металлические нити. Происхождение и вид провязывающих и прошивных нитей и пряжи выбирают в зависимости от ассортимента, назначения и способа производства полотна.

Для изготовления ниточного, тканого  или другого плоского каркаса  используют пряжу из джутовых, льняных, хлопковых волокон, а также химические нити, штапельную пряжу, полимерные пленки, металлические сетки и т.д.

        Для изготовления полушерстяных нетканых материалов используют и отходы тонкосуконного производства. Применение этих отходов в смеси с химическими волокнами дает возможность получать добротные и дешевые нетканые материалы.

Для производства полушерстяных нетканых материалов в качестве дешевого сырья можно применять отходы отделочного производства шерстяной промышленности. При смешивании этих волокон с химическим получаются качественные дешевые нетканые материалы.

В производстве хлопчатобумажных нетканых материалов применяют отходы производства (рвань холстов, ровницы, колечки, мычки с прядильных машин, подметь, обрывки пряжи, пух и не-прядомые отходы).

Применение хлопка и отходов  производства позволяет получать дешевые  нетканые материалы, обладающие удовлетворительной мягкостью, хорошей окрашиваемостью, устойчивостью к химической чистке и гигроскопичностью. Недостатки таких материалов — пониженная прочность и неравномерность структуры (в связи с неоднородностью свойств отдельных волокон), мушковатость, малая устойчивость к истиранию, бумагоподобность. Для улучшения качества нетканых материалов хлопковые волокна и отходы целесообразно использовать в смеси с химическими волокнами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. Характеристика технологии  производства нетканых материалов.

 

Для получения нетканых материалов необходимо подготовить волокнистые  холсты, в которых волокна удерживаются силами сцепления. Существует четыре способа формирования холстов:

механический, аэродинамический, электростатический и гидравлический.

Сущность механического способа холстообразования состоит в формировании холста из нескольких слоев ватки, полученной с чесальных машин и аппаратов. В зависимости от требуемых свойств нетканого материала слои ватки можно расположить по-разному: с одинаковой во всех слоях ориентацией волокон, с перекрещиванием их; с комбинацией указанных слоев.

Для получения холстов  используют шляпочные, валичные чесальные машины или двухпрочесные чесальные аппараты. Ватка с этих машин укладывается в холст с помощью специальных транспортеров — механических преобразователей прочеса. В большинстве случаев они состоят из систем решеток, совершающих качательное движение поперек транспортера или возвратно-поступательное движение. Свойства получаемого нетканого материала зависят от толщины и массы холста, т. е. от толщины и числа сложений слоев ватки.

При   аэродинамическом   способе   применяются пневматические установки. Сырье сначала разрыхляется с помощью расчесывающих устройств, а затем из волокон, движущихся в воздушном потоке, формируется холст. Волокна с чесальной машины, увлекаемые воздушными потоками, направляются на поверхность сетчатого барабана приставки, который медленно вращается. На поверхности сетчатого барабана образуется слой волокон, так как из барабана воздух отсасывается специальными вентиляторами. Образованный на поверхности барабана холст передается на последующий теутологический переход.

Аэродинамический способ образования холста можно осуществить на обычных чесальных машинах, оборудованных дополнительными устройствами (приставками).

Электростатическое холстообразование основано на свойстве волокон приобретать заряды статического электричества. Управляя расположением волокон на специальном транспорте, можно получать материалы с хорошими диэлектрическими свойствами.

Устройство для электростатического  образования холста работает следующим образом. Короткие волокна из питателя поступают на транспортер, с которого сбрасываются на поверхность вращающегося барабана. При выходе с транспортера они проходят около проводника, находящегося под током напряжения 15 000 В, что обеспечивает снятие с волокон любых зарядов. Далее волокна подают на участок, где расположен электрод, связанный с источником высокого напряжения. На этом участке они приобретают отрицательный заряд.

Попадая на вращающийся  заземленный барабан, волокна прилипают к его поверхности. Затем они переносятся по направлению к транспортеру, под которым вращается барабан с шаблоном, заряженным положительно. В результате волокна прилипают к транспортеру и образуют холст. Те волокна, которые не переходят на транспортер, снимаются с барабана роликом, имеющим положительный заряд, и направляются на дополнительный транспортер, который возвращает их для повторной переработки с вновь поступающими волокнами.

При гидравлическом способе холст формируют из водной суспензии с содержанием волокон 2...8 %. Суспензия направляется на сетку-транспортер машины, при этом влага частично свободно стекает, а частично удаляется специальными устройствами. Затем холст подвергают термообработке, в процессе которой связующее склеивает волокна.

Из многих способов получения  нетканых материалов чаще всего практикуют вязально-прошивной, игольно-набивной и клеевой.

При вязально-прошивном способе (рис.1, а) волокнистый холст 5 с помощью транспортера 6 подается в зону действия системы игл 3, где прошивается или провязывается пряжей или комплексными нитями 2, подающимися с навоя /. Так формируется полотно нетканого материала 4. Число прошивных нитей, подаваемых с навоя, равно числу рядов прошивки холста по ширине полотна нетканого материала.

                                                                                                                                                                                                                             

 
Рис. 1. Способы получения нетканых материалов

Если нетканые материалы  изготовляются с использованием сетки из продольно и поперечно уложенных нитей, скрепление последних друг с другом производится путем провязывания их нитями третьей системы (с навоев).

Нетканые материалы, получаемые рассматриваемым  способом, близки по внешнему виду и  свойствам к тканям. Они идут для  изготовления костюмов, платьев, одеял, полотенечно-салфеточных и других изделий.

При игольно-набивном способе (рис.1, 6) волокнистый холст 8, подаваемый транспортером 7, либо накладывается на ткань 9 малой плотности (каркас) и набивается в нее иглами 10, которые закреплены на игольнице //, совершающей возвратно-поступательные движения вверх и вниз, либо пробивается иглами без применения подкладочной ткани. Благодаря выступам-заусеницам на иглах волокна плотно внедряются в ткань, поддерживаемую проволочной или деревянной решеткой, или в холст, а полученный нетканый материал наматывается на валик 12.

Нетканые материалы, изготовленные  игольно-набивным способом, мягки на ощупь и хорошо драпируются. Свойства полотен колеблются в значительных пределах, что позволяет получить широкий ассортимент изделий. Эти свойства зависят от вида применяемого волокна, числа проколов на единицу площади полотна, расположения волокон в холсте и свойств каркаса (если он имеется). При клеевом получении нетканых материалов возможны два варианта: склеивание волокон сухим и мокрым способами. В первом случае используют сухие связующие: термопластичные штапельные волокна и нити (ацетатные, поливинилхлоридные, полиамидные), порошки, пленки (полихлореиниловые и др.). Они имеют более низкую температуру плавления, чем волокна базового элемента.

При мокром способе склеивания холстов  применяют жидкие связующие в  виде дисперсий полимеров: водные эмульсии поливинилового спирта, ксантогената целлюлозы и др., реже — эмульсии на органических растворителях (поливинилхлорида в метиленхло-риде, бутадиенакрилонитрильного латекса и др.). Скрепление волокон происходит при сплошном пропитывании холста жидкими связующими или нанесении связующего на отдельные участки холста (например, разбрызгиванием с последующей сушкой). Как при сухом, так и при мокром способе холст пропускают через нагретые валы или прогревают инфракрасными лучами. В результате затвердения связующего вещества между волокнами образуются связи.

На рис.1,а приведена схема  машины для получения клеевого нетканого материала путем запрессовывания в холст 13 двух систем нитей 14, пропитываемых в корытах 15 жидким связующим. Затем холст проходит между цилиндрами 16 и через направляющие валики 17 к рулонному валику 18. Если полученный нетканый материал разрезать поперек, видно, что холст как бы укреплен с двух сторон нитями. Клеевые нетканые материалы широко применяются в качестве бортовки, обивочных, декоративных, фильтровальных, изоляционных и подкладочных материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Структура технологического процесса производства нетканых материалов.

3.1. Блок-схема  технологического процесса.

 

 

 

Рис. 2. Блок-схема технологического процесса производства нетканых материалов.

1 – подготовка волокон;

2 – холстообразование;

                    3 – скрепление волокон;

               4 – отделка материала.

 

 

3.2. Пооперационная  структура технологического

процесса производства нетканых материалов.

 

 

 

 

 

Рис. 3. Пооперационная структура технологического процесса производства нетканых материалов.

Предметные связи – 

 

Временные связи –

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Структура операции нетканых материалов.

 

 

 

Рис. 4. Структура операции нетканых материалов.

Предметные связи – 

 

Временные связи –

 

 

 

 

 

4. Структура технологического перехода нетканых материалов.

 

Рис. 5. Структура технологического перехода нетканых материалов.

Предметные связи – 

 

Временные связи –

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Динамика трудозатрат.

 

             Для данного технологического  процесса производства нетканых  материалов Т_ж(t)=250/(18t²+225), а Т_п(t)= 0,008t²+0,1. Построим таблицу и рассчитаем значения Т_ж, Т_п, Т_с при t равное от 0 до 10.

 

T	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Tж	1,029	0,842	0,646	0,487	0,370	0,286	0,226	0,182	0,149	0,123
Tп	0,108	0,132	0,172	0,228	0,300	0,388	0,492	0,612	0,748	0,900
Tс	1,137	0,974	0,818	0,715	0,670	0,674	0,718	0,794	0,897	1,023