Получение нетканыех полотен

Неткаными называют текстильные полотна, изготовленные из одного или нескольких слоев текстильных материалов (иногда в сочетании их с нетекстильными материалами), элементы структу­ры которых, скреплены различными способами.

Основой нетканых полотен могут служить волокнистый холст, система нитей, ткань или трикотажное полотно и разнообразные их комбинации.

В качестве элементов структуры могут быть исполь­зованы и нетекс-тильные материалы, в частности полимерные плен­ки или сетки.

Скрепление структурных элементов нетканых поло­тен осуществляют различными способами: вязальнопрошивным, иглопробивным, клеевым, сварным, свойлачиванием и др.

Разнообразие способов производства нетканых полотен поло­жено в основу их классификации.

По способам скреп­ления различают нетканые полотна трех классов: -скрепленные механическим;

-физико-химическим;

-комбинированным спосо­бами.

Классы полотен, в свою очередь, подразделяются на под­классы. Далее деление полотен ведется на группы в зависимости от вида основы материала: холст, система нитей, каркас и их различ­ные сочетания.

Строение нетканых полотен. Структура нетканых полотен в зна­чительной степени определяется способом производства.

Техноло­гический процесс изготовления нетканых полотен складывается из двух этапов: I этап - подготовка основы (холста, системы нитей, ткани и т.п.) и II этап - ее скрепление.

I этап - подготовка основы. Подготовка волокнистого холста заключается в подборе смеси волокон и нитей, разрыхлении, смешивании, очистке и прочесы­вании волокнистой массы и формировании холста.

Для производства нетканых полотен широко используются волокна и нити на­туральные (хлопковые, шерстяные, льняные) и химические (вис­козные, капроновые, лавсановые, нитроновые и др.) в различных сочетаниях, что позволяет получать материалы с разнообразными свойствами. В производстве нетканых полотен некоторых видов применяют волокна, как стандартной длины, так и короткие (но не менее 3 мм), а также отходы прядильного производства, утильные волок­на, что дает возможность с большим экономическим эффектом использовать волокнистое сырье.

Для образования волокнистой массы в зависимости от вида перерабатываемого сырья использу­ют машины разрыхлительного, трепального и чесального отделе­ний прядильного производства.

Формирование холста может быть осуществлено несколькими способами: механическим, аэродинамическим, гидродинамичес­ким и электростатическим.

При механическом способе прочесы с чесальных машин укладываются друг на друга с помощью транс­портирующих лент.

В зависимости от направления укладывания прочесов различа­ют холсты с разной ориентацией в них волокон: продольной, про­дольно-поперечной, диагональной. Все холсты с ориентирован­ным расположением волокон имеют слоистую структуру.

При аэродинамическом способе волокнистый холст формиру­ется воздушным потоком из отдельных волокон на поверхности сетчатого барабана (конденсора) или транспортирующей ленты.

Гидродинамический способ формирования основан на дисперги­ровании волокон в жидкости и последующем осаждении и укла­дывании их на сетчатых транспортирующих лентах.

При электро­статическом способе формирование волокнистого холста проис­ходит путем перемещения и осаждения электростатически заря­женных волокон в электрическом поле.

При аэродинамическом, гидродинамическом и электростатическом способах формирова­ния получают бесслойные холсты с неориентированным, хаоти­ческим расположением волокон.

Характер расположения волокон в холсте в значительной сте­пени определяет многие физико-механические свойства нетканых полотен, в частности их прочность в продольном и поперечном направлениях. 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, уложенных друг на друга, редкой ткани или трикотажа. При подго­товке систем нитей, ткани, трикотажа используют различные виды пряжи и комплексных нитей. Эти виды основы нетканых полотен изготавливают соответственно на прядильных, ткацких и трико­тажных предприятиях.

II этап – скрепление. Структурные элементы основы нетканых полотен скрепляют по механической, физико-химической или комбинированной технологии.

Механическая технология скрепления основана на воздействии рабочих органов оборудования на обрабатываемый волокнистый материал. При этом используются вязально-прошивной, игло­пробивной, струйный и валяльный способы соединения, из ко­торых наибольшее распространение имеет вязально-прошивной способ.

Вязально-прошивной способ заключается в провязывании ос­новы в виде холста, системы нитей, ткани и т.п. нитями. Основа провязывается нитями на вязально-прошивной машине, которая является разновидностью трикотажной основовязальной машины, с помощью пазовых игл. Крючки игл для облегчения прокалыва­ния заострены. Для провязывания основы нетканых полотен при­меняются переплетения цепочка, трико, сукно, шарме, филейные, плюшевые, комбинированные и др.

В зависимости от вида провя­зываемой основы различают холстопрошивные, нитепрошивные и каркасопрошивные полотна. Холстопрошивные нетканые полот­на получают на вязально-прошивных машинах. Волокнистый холст с помощью транспортирующей ленты подается в зону вязания. Иглы прокалывают снизу вверх волокнистый холст и захватывают провязывающие нити, которые подают нитеводители. Нити сматываются с навоя. При обратном ходе иглы про­тягивают нити через холст, образуя основовязаное переплетение. Готовое полотно наматывается на вал.

Холстопрошивное полотно представляет собой холст, заключенный внутри ред­кого трикотажного переплетения, на лицевой стороне которого располагаются петельные столбики, а на изнаночной — зигзагооб­разные протяжки.

Получение нитепрошивных нетканых полотен аналогично по­лучению холстопрошивных полотен, только в зону вязания подаются одна (уток) или две (уток и основа) системы нитей, кото­рые провязываются третьей системой нитей. Нетканые нитепрошивные полотна можно вырабатывать плю­шевым переплетением, что позволяет получать махровые и ворсо­вые полотна.

Каркасопрошивные нетканые полотна получают аналогичным образом, провязывая на каркасной основе петли с удлиненными протяжками. В этом случае при использовании нитей различных видов можно изготовлять материалы типа махровых, плюшевых, искусственный мех и т. п. В качестве каркасной основы используют ткань (тканепрошивные полотна), трикотаж или нетканый материал.

Разновидностью каркасопрошивных полотен являются полотна, в которых каркасный материал провязывается волокнами холста, ук­ладываемого на каркас. В результате на изнаночной стороне полот­на располагаются волокнистые петли, а на лицевой стороне обра­зуется сплошной волокнистый застил. Таким способом можно по­лучать прокладочные материалы для одежды и искусственный мех.

Иглопробивной способ получения нетканых полотен состоит в том, что волокнистый холст скрепляется специ­альными иглами, имеющими трехгранную, квадратную или ром­бовидную форму лезвия, на ребрах которого расположены зазубрины (рис. 49). Волокнистый холст подается с помощью транспортирующей ленты в зону иглопрокалывания. Иглы закреплены на игольной доске, совершающей движение вверх и вниз по вертикали. Проходя через холст, иглы захватывают зазубринами пучки во­локон и протаскивают их через толщину холста. В результате в структуре холста изменяется расположение волокон, их ориентация. В местах проколов образуются пучки волокон, располо­женные перпендикулярно плоскости холста; с

помощью этих пучков

происходит связывание структурных элементов полотна. Волокна располагают­ся в пучке в виде воронки, расширяю­щейся в месте входа иглы в холст.

Проч­ность связывания холста зависит от его толщины и частоты проколов: чем боль­ше толщина полотна и частота проколов (а следовательно, частота расположения пучков волокон), тем выше прочность связывания.

Струйный способ скрепления волок­нистого холста основан на воздействии на холст тонкими струями жидкости или газа, которые выбрасываются из сопла под давлением 1,4 — 32,4 МПа со скоростью 15 — 30 м/с. Наиболее распространено применение струй воды. Холст располагается на сетчатом транспортере и подвергается одностороннему или двух­стороннему воздействию струй воды, в результате чего происхо­дит перепутывание волокон в холсте с образованием достаточно прочного материала. Подача струй воды может быть непрерывной и пульсирующей.

Прочность скрепления холстов зависит от давле­ния, числа сопел на единице площади холста, скорости его пода­чи к струйному устройству.

Иглопробивной и струйный способы можно рассматривать как способы предварительного скрепления холстов, так как получае­мые полотна обладают значительным удлинением и большой до­лей необратимой деформации.

Валяльный способ производства нетканых полотен — один из древнейших способов получения текстильных материалов. Он за­ключается в уплотнении волокнистой массы при совместном дей­ствии влаги, тепла и механической нагрузки.

Наиболее прочные и плотные полотна получают из шерстяных волокон — единствен­ного вида волокон, обладающего необходимыми для этого спосо­ба свойствами: эластичностью, извитостью и разницей в танген­циальном сопротивлении вдоль и против чешуек поверхности во­локна. Применение других видов волокон неэффективно: получае­мые полотна легко расслаиваются.

В производстве нетканых поло­тен валяльным способом обычно обрабатывают холст с проложен­ным внутри каркасом из системы нитей.

Физико-химическая технология получения нетканых полотен ос­нована на адгезионном или аутогезионном скреплении волокон холста, системы нитей и текстильных материалов.

Адгезионное соединение (склеивание) волокон и нитей обеспечивается поли­мерными связующими веществами (клеями).

Аутогезионное соеди­нение волокон и нитей в местах контактов происходит в условиях, обеспечивающих размягчение поверхностного слоя волокон и их слипание (сварку).

Для производства нетканых полотен используют полимерные связующие, доля которых в полотне составляет около 0,3, или 12-15% от массы волокнистого холста. Полимерные связующие яв­ляются такой же важной составной частью нетканого полотна, как волокна и нити, и обеспечивают прочное соединение структурных элементов. В качестве связующих веществ используют полимеры трех типов: термопластичные, термореактивные и на основе кау-чуков (резины).

Термопластичные связующие представляют собой полимеры, способные при нагревании или растворении размягчаться и скле­ивать структурные элементы основы. К ним относятся полиэти­лен, поливинилацетат, поливиниловый спирт, полипропилен, полиуретаны, производные целлюлозы и др., которые применяют в виде: растворов полимеров, вод­ных дисперсий, порошков, волокон, пленок, сеток.

Термореактивные связующие затвердевают в результате хими­ческих реакций с образованием необратимой трехмерной структуры. Основой для них служат фенолформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные и другие синтетические и природные смолы. В про­изводстве бытовых нетканых полотен термореактивные связующие используются редко, так как придают полотнам повышенную жест­кость.

Связующие на основе каучуков затвердевают в результате вул­канизации. Они широко применяются в виде водных дисперсий синтетических каучуков (латексы) с добавлением термореактив­ных связующих.

Склеивание жидкими связующими — один из самых распро­страненных способов получения клееных нетканых полотен. Он со­стоит из операций пропитывания основы (холста, системы нитей и т.п.), сушки и термообработки. Введение связующего в основу нетканого полотна может осуществляться различными способа­ми:

При полном погружении холста в раствор с последующим от­жимом связующее равномерно распределяется по всей основе с образованием максимального количества склеек между волокна­ми, что придает материалам повышенную жесткость.

При плю­совании холст пропускается между двумя валами машины, куда подается жидкое связующее. При этом способе часто используют вспененное связующее, что придает готовому полотну повышен­ную упругость, пористость, воздухопроницаемость и уменьшает его поверхностную плотность.

Пропитывание связующим методом его рас­пыления над движущимся холстом. При этом вакуум­ный насос обеспечивает глубокое проникание связующего в структуру холста. Этот метод позволяет уменьшить количество склеек и получить более мяг­кое полотно.

Подобного эффекта можно достичь путем пропитывания хол­ста методом печати — локального нанесения загущенного связую­щего на холст по определенному рисунку в виде точек, колец, петель, ромбов и т.п. Последующая термообработка способствует прочному склеиванию структурных элементов нетканого полотна в результате вулканизации каучука или размягчения термоплас­тичного связующего. Однако при сушке и термообработке возмож­на миграция частиц связующего к поверхностным слоям, что мо­жет вызвать расслаивание волокнистого холста.

Склеивание твердыми связующими. Основано на скреплении волокон и нитей основы нетканого полотна термопластичными связующими, которые вводятся в структуру осно­вы на этапе подготовки волокнистой массы в виде порошка, лег­коплавких волокон, комбинированных и бикомпонентных волокон, порошка. При нагревании путем термопрессова­ния или термоконтактной сварки частицы порошка, легкоплавкие волокна и нити расплавляются и образуют склейки между волокнами и нитями, причем часть связую­щего остается вне склеек. В отличие от них комбинированные и бикомпонентные волокна при нагревании не теряют форму, а только оплавляются по поверхности и образуют склейки только в местах контактов волокон, создавая идеальную точечную структу­ру склеенного холста.

Бумагоделательный способ получения нетканых полотен осно­ван на формовании волокнистого холста гидродинамическим спо­собом из суспензии волокон, содержащей связующее.

Технологи­ческий процесс состоит из операций: подготовки суспензии воло­кон, отливки полотна на бумагоделательной машине, обезвожи­вания, сушки и термообработки.

Этот способ весьма перспектив­ный, так как позволяет использовать любое сырье, короткие во­локна (2 — 6 мм) и высокопроизводительное оборудование. В на­стоящее время таким способом получают полотна медицинского назначения (для белья, халатов, салфеток и т.п.).

Фильерный способ производства нетканых полотен заключает­ся в аэродинамическом формовании волокнистого холста непо­средственно из расплава или раствора полимера.

Тонкие струйки полимера поступают из отверстий фильеры в обдувочную шахту, где при воздействии потока воздуха происходят вытяги­вание и затвердевание нитей. Из шахты нити подаются на транс­портирующую ленту, где формуется волокнистый холст.

Возмож­ны два варианта формования холста: горячий и холодный. При горячем режиме нити в момент укладывания размягчены настоль­ко, что в местах контактов возможно образование склеек вслед­ствие аутогезии без введения связующего. Однако в этом случае механические свойства нитей весьма низ­кие, так как из-за слабой вытяжки и происходящей релаксации при укла­дывании структура волокон слабо ори­ентирована. Подобным способом полу­чают клеевую паутинку для склеивания деталей одежды.

При холодном формовании холста нити к моменту укладывания полностью затвердевают, поэтому для их скрепления вводят связующее, а затем проводят термофиксацию.

Фильерный способ получения нетканых клееных полотен отно­сится к наиболее перспективным. По прогнозам специалистов в ближайшие годы объем производства нетканых полотен фильер-ным способом достигнет 30 % общего объема и в дальнейшем бу­дет увеличиваться. Это связано с высокой производительностью установок, упрощением процесса формования холста, примене­нием химических нитей и возможностью выработки широкого ас­сортимента полотен.

Комбинированная технология получения нетканых полотен ос­нована на сочетании механических и физико-химических спосо­бов скрепления. Варианты сочетаний способов могут быть различ­ными: например, предварительное иглопробивное или струйное скрепление холста и последующее соединение его связующим; прошивание каркаса ворсовыми нитями и закрепление их с помо­щью связующих реагентов и т.п. К комбинированному способу можно отнести струйную обработку холста, содержащего легко­плавкие волокна или бикомпонентные волокна, горя­чим воздухом или водой. При этом происходит не только перепутывание волокон холста, но и их термоскрепление.

Дата добавления: 2014-01-11