Нетканые текстильные материалы. Учебное пособие

Рис.3. Схема расположения рабочих органов вязальнопрошивной машины Малифлис

Для скрепления холста 3 (рис. 3) наносящие платины 5, перемещаясь, вдавливают волокна холста под крючки вязальных игл 1. Вязальные иглы, применяемые на машинах, должны иметь достаточный объем подкрючкового пространства. При обратном ходе иглы запрессованные с помощью движков 2 в крючке волокна протаскиваются через холст, а старая петля удерживается отбойными пластинами 4. Затем холст под действием оттяжного механизма сдвигается на один петельный ряд и процесс повторяется, при этом изнаночная сторона холста 6 покрывается рядами узелков петель, выполненных переплетением цепочка.

Вязально-прошивным способом можно скреплять полотна и различные слои нитей в одну единую систему. На рисунке 4 показана укладка слоев нитей, в том числе нетканого полотна и подложки. Все слои сшиваются вместе [7].

21

Рис. 4. Скрепление нескольких слоев нитей в одну систему

Вязально-прошивным способом вырабатывают разнообразный ассортимент нетканых материалов. Для технических целей изготовляют фильтровальные материалы, транспортерные ленты, обтирочные, тарные, упаковочные, изоляционные и другие нетканые материалы. Для бытовых целей вырабатывают нетканые материалы, применяемые для изготовления обуви, для пошива костюмов, платьев, купальных халатов, разнообразного ассортимента детских изделий, а также для домашнего потребления — полотенца, белье, гардины, скатерти, ковры и т. д.

3.2 Иглопробивной способ получения нетканых материалов

Иглопробивание представляет собой технологию, при которой создаются иглопробивные нетканые материалы за счет механической ориентации и переплетения волокон из формированного из расплава или прочесанного полотна. Этот способ осуществляется на иглопробивных машинах, при этом

22

можно получать иглопробивные полотна с заданными физикомеханическими свойствами.

Процесс иглопробивания был изначально разработан для производства механически скрепленных нетканых материалов из волокон, которые не могут быть сваляны, как шерсть. Рисунок 5 показывает основной принцип работы иглы машины [7].

Рис. 5. Эксплуатация простой иглопробивной машины

Ткань производится возвратно-поступательным движением зазубренных игл, которые механически запутывают волокна.

В технологии получения иглопробивных нетканых

вспомогательный, то холст, прошедший иглопробивную машину, подвергается дальнейшей химико-физической обработке (клееные прокладочные, напольные покрытия и т. п.).

структурными свойствами. Получаемые таким путем иглопробивные материалы могут иметь различное назначение: для декоративных или напольных покрытий, прокладочные, изоляционные, фильтрационные материалы. В процессе иглопробивания можно использовать волокнистый холст или холст, дублированный тканью, трикотажем, сеткой, пряжей и т.п.

Процесс иглопробивания холста основан на использовании давления зазубрин (насечек) игл, которые, проходя через холст, протягивают (перепутывают) волокна в поперечном направлении. Таким образом, рабочим органом иглопробивной машины являются пробивные иглы (рис. 6).

Рис. 6. Действие пробивной иглы

Качество вырабатываемой продукции во многом зависит от качества применяемых игл. Конструкция и размеры игл определяют важнейшие параметры технологического процесса: глубину прокалывания, плотность прокалывания, возможность и необходимость применения тканого каркаса и т. д.

Типичный механизм процесса одностороннего иглопробивания представлен на рисунке 7.

24

Холст 1, подаваемый транспортером 2, подвергается воздействию игольной плиты 5 (с иглами 6), приводящейся в движение кривошипно-шатунным механизмом. В зоне иглопрокалывания холст находится между перфорированными плитами 4 и 3.

Нижняя перфорированная плита 4 поддерживает холст и служит для регулировки глубины прокалывания, ее часто называют подкладочным столом. Верхняя перфорированная плита 3 поджимает холст и служит для очистки игл от волокон при обратном их движении. Оттягивающие валки 7 оттягивают готовый материал 8 и одновременно протягивают холст через зону иглопрокалывания.

Рис. 7. Принципиальная схема работы иглопробивной машины:

а — фаза подачи холста при выведенных иглах; б — фаза иглопрокалывания холста.

В процессе иглопрокалывания различают две фазы: фазу подачи холста при поднятых иглах и фазу иглопрокалывания холста, происходящую при заторможенном холсте. Представленные на рисунке 7 фазы процесса иглопрокалывания характеризуются крайними положениями игольной плиты, которая движется с определенной частотой [3].

25

4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Физико-химическая технология производства нетканых материалов основана на воздействии связующих на волокнистый материал и упрочняющих его при последующей сушке и термообработке. По физико-химической технологии вырабатывают негканые материалы способом пропитки, формованием из расплава или растворов полимеров, способом горячего прессования, бумагоделательным способом.

4.1 Производство нетканых материалов способом пропитки

Способ пропитки отличается простотой технологии и используемого в текстильной промышленности оборудования (плюсовки, термокамеры, сушильные и печатные машины).

Основными технологическими процессами, производства нетканых клееных материалов способом пропитки, являются пропитка, сушка и термообработка. Важным процессом здесь является введение жидкого связующего в волокнистый холст, т. е. пропитка. Жидкое связующее распределяется в холсте по всей его толщине или в его поверхностных слоях. Связующее не только скрепляет волокна вместе, но и влияет на конечные свойства нетканого материала, такие как прочность, жесткость, мягкость, водонепроницаемость, воздухопроницаемость и воспламеняемость. Выбор связующего также влияет на способность ткани к дальнейшей ее переработке по истечении полезного срока службы. Связующие применяются, как правило, в виде водных дисперсий, но могут использоваться также в виде растворов полимеров с достаточно низкой вязкостью, чтобы они могли легко проникать в структуру ткани. Связующие бывают следующих видов: на виниловой основе, акриловые эфиры и сополимеры, полиуретановые и сополимеры, эластомеры,

26

термореактивные смолы (эпоксидные, полиэфирные, мочевино-, меламин, алкидные), природные связующие (крахмалы, натуральный каучук, регенерированные белки).

В зависимости от способа введения связующего в волокнистый холст различают несколько методов получения нетканых материалов способом пропитки: полным погружением, распылением, плюсованием, печатью.

Пропитку холстов проводят жидкими связующими, в качестве которых используют дисперсии полимеров (латексы). При пропитке происходит введение жидкого связующего в волокнистый холст и равномерное распределение связующего по всему объему холста для обеспечения наиболее полного контакта между связующими и волокнами. На равномерность пропитки влияет довольно большое количество факторов: поверхностная плотность холста, концентрация латекса, продолжительность пропитки, давление в жале валов (привес связующего).

Плюсование - пропитка нетканых материалов связующим

вспециальных устройствах - плюсовках, которые выпускают двух-, трех- и четырехвальными. Машины для пропитки холстов

вжале валов не имеют сеток, что устраняет затруднения, связанные с их эксплуатацией. Рабочим органом машины является пара валов, оси которых лежат в горизонтальной или наклонной плоскости. Холст подается в жало валов сверху, туда же поступает пропитывающий состав. Скорость пропитки достигает 20—25 м/мин.

Существуют нетканые материалы, при изготовлении которых применяют связующее в виде пены. Такие материалы имеют повышенную объемность, характеризуются повышенной упругостью, лучшей драпируемостью, большей пористостью и меньшей поверхностной плотностью. Пропитка холста вспененным связующим производится в жале валов. Пропитка вспененным связующим более эффективна, так как позволяет получить более прочные нетканые материалы и с лучшей воздухопроницаемостью, чем пропиткой полным погружением,

27

при одинаковом количестве связующего. При применении связующего в виде пены используют сушильные машины меньших габаритных размеров, так как требуется минимальное количество воды для введения связующего. Себестоимость таких нетканых материалов ниже.

При пропитке распылением связующее вводят в холст с помощью распылителей, установленных над движущимся холстом. Для равномерного распределения связующего по всей толщине холст пропускают между отжимными валами. В данном случае происходит неполная пропитка, так как связующее концентрируется главным образом на поверхности холста. Чтобы улучшить распределение связующего по толщине холста, применяют вакуумные устройства, способствующие принудительному движению связующего внутрь холста после распыления. Связующее распыляют на одну поверхность холста, а затем просасывают его через холст с другой стороны. Нетканые клееные материалы, полученные этим методом, обладают легкостью, упругостью, большой объемностью и хорошими звуко-и теплоизоляционными свойствами [6].

В настоящее время получило широкое распространение использование при производстве нетканых полотен водных дисперсий полимеров (синтетических и натуральных латексов, дисперсий полимеров, полученных методом вальцевания или замены растворителя и т. д.) в качестве связующих. Это связано с недорогой себестоимостью данных продуктов и появлением высококачественных синтетических латексов.

Преимущество дисперсий полимеров перед растворами определяется их негорючестью, меньшей токсичностью, малой вязкостью и рядом других положительных свойств.

При пропитке волокнистых холстов дисперсиями полимеров, коагуляции дисперсий, сушке пропитанных холстов протекают сложные физико-химические процессы, которые зависят как от коллоидно-химической природы применяемых дисперсий, так и от состава и структуры волокнистых холстов и

28

условий применения дисперсий применительно к конкретному технологическому оборудованию [3].

Пропитка методом печати заключается в нанесении загущенного связующего на поверхность печатного вала или шаблона, с которых оно переходит на поверхность холста. Скрепление волокнистых холстов методом печати представляет собой прерывистое нанесение связующего по определенному рисунку. Скрепленные участки внутри холста придают прочность полотну, а нескрепленные обеспечивают свободное растяжение полотна и текстильный гриф. Распределение связующего в холсте зависит от характера рисунка. Рисунок может быть в виде точек, колец, петель, ромбов и пр.

Перед тем как использовать холст в процессе печати его необходимо предварительно подготовить, так как он не обладает достаточной прочностью. Для этого применяют предварительное увлажнение волокнистого холста, временное склеивание волокон растворимым в воде веществом, иглопрокалывание и прессование. Этот метод пропитки используют преимущественно для изготовления сравнительно легких нетканых материалов. Нетканые материалы, изготовленные пропиткой методом печати, по внешнему виду близки к тканям.

После пропитки холста жидким связующим проводят его сушку. Цель сушки — удаление влаги или растворителя из связующего. Перед процессом сушки проводят механическое удаление влаги, так как оно обходится значительно дешевле сушки.

Существует два периода сушки. В первый период скорость сушки постоянна, так как влага испаряется с поверхности материала. При этом влага поступает к поверхности со скоростью выше скорости испарения. Этот период соответствует удалению грубокапиллярной влаги и зависит от условий сушки (температуры, скорости и теплосодержания горячего воздуха). По мере ухода влаги из капилляров в окружающую среду количество ее внутри материала и,

29

следовательно, скорость поступления к поверхности уменьшаются. Это второй период сушки. Он соответствует удалению капиллярной, осмотически связанной влаги. Скорость сушки в этом периоде зависит от структуры холста, свойств связующего, физико-химических свойств волокна.

Впроизводстве нетканых материалов применяют различные способы сушки: контактный конвективный, терморадиационный, токами высокой частоты, комбинированный.

Контактная сушка – это соприкосновение материала с

нагретой поверхностью, применяется в основном для сушки холстов с поверхностной плотностью 10—50 г/м2.

Конвективная сушка — это сушка в токе подогретого с помощью пара или электронагревателей воздуха. Этот метод позволяет проводить сушку при небольших затратах средств на нагрев материала.

Терморадиационная сушка, или сушка инфракрасными лучами, основана на поглощении лучистой энергии и переходе

еев тепловую в высушиваемом материале. Скорость терморадиационной сушки больше, чем конвективной. При этом миграция связующего значительно меньше. Однако затраты на энергию для инфракрасных излучателей выше затрат на энергию при конвективной сушке.

Сушка токами высокой частоты характеризуется очень высокой интенсивностью удаления влаги с отсутствием миграций. Материал прогревается между пластинами (электродами), связанными с генератором токов высокой частоты.

Высушенный материал подвергают термообработке, целью которой является образование прочной склейки волокон связующим и упрочнение пленки связующего. Прочность связующего повышается за счет вулканизации каучука при термообработке.

Вслучае применения термопластичных связующих при термообработке происходит размягчение связующего и тем

30