Понятие о нетканых материалах

Неткаными материалами называют изделия малой толщины, сравнительно большой ширины и неопределен­но большой длины, изготовленные из одного или несколь­ких слоев текстильных материалов (волокнистой ватки, нитей, ватки и ткани малой плотности и др.) и скреплен­ных различными способами. Так, если из тонкой ватки, по­лученной на чесальных машинах или аппаратах, сформиро­вать холст из двух или более слоев и скрепить волокна меж­ду собой (например, склеить), получится нетканый материал.

Нетканые материалы состоят из двух элементов, один из которых выполняет роль базового, а второй — связующего. Базовый элемент, несущий основную нагрузку при эксплуатации, является основой нетканого материала. В качестве базовою материала используют волокнистый холст, систему нитей, полимерную пленку, имеющую во­локнистую структуру, ткани или сочетания этих материа­лов. Связующий элемент служит для связывания (скреп­ления) базового элемента для придания последнему опре­деленных свойств. В качестве связующих могут быть использованы нити, волокна из базового волокнистого хол­ста, полимерные вещества (полиэтилен, каучуки), хими­ческие волокна с низкой температурой плавления.

В производстве нетканых материалов используются ме­ханическая, химическая технологии и их сочетания. Эти виды технологий соответствуют различным способам скреп­ления слоев текстильных материалов. Для получения не­тканых материалов создано различное технологическое обо­рудование.

Технология производства нетканых материалов вклю­чает следующие операции: подготовка волокон, холстообразование, скрепление волокон путем создания связей меж­ду элементами материала и отделка материала для прида­ния определенных свойств (цвета, пушистости и т. д.).

Получение нетканых материалов

Волокнистая основа нетканых материалов изготавли­вается из волокон различных видов — натуральных и хи­мических. Особенностью производства нетканых материа­лов является использование сырья низкого качества, обратов производства, восстановленной и заводской шерсти, коротких волокон (до 3 мм) из отходов производства.

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

Задача подготовки волокнистого сырья — получение од­нородной смеси волокон, предназначенной для формиро­вания нетканого материала. 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.

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 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 перекрещивающимся их расположением, комбинацией слоев с ориентированным и перекрещиваю­щимся расположением волокон.

Для получения холстов используют шляпочные, налич­ные 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 нетканого материала зависят от толщи­ны и веса холста, а последние — 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. Аэро­динамическое образование холста можно осуществить на обычных чесальных машинах, оборудованных дополни­тельными устройствами (приставками) для аэродинамичес­кого формирования холста.

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 внутри барабана воздух отсасывается специаль­ными вентиляторами- Образованный на поверхности ба­рабана холст передается на последующий технологичес­кий переход.

Электростатическое холстообразование основано на свойстве волокон приобретать заряды статического элект­ричества. Это позволяет управлять расположением волокон на специальном транспортере. В результате получаются 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. По выходе с транспортера они проходят около проводника, находяще­гося под током напряжением 15000 В, что обеспечивает снятие с волокон зарядов любой величины. Далее волокна подают на участок, в котором 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 волокна перено­сятся по направлению к транспорту, под которым враща­ется барабан с шаблоном, заряженным положительно, и результате чего 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 сус­пензии, содержащей волокна в количестве 2—8%. Суспен­зия направляется на сетку-транспортер машины, при этом влага частично свободно стекает, а частично удаляется спе­циальными устройствами. Холст затем подвергают термооб­работке, в процессе которой связующее склеивает волокна.

Из многих способов получения нетканых материалов чаще всего практикуют вязально-прошивной, игольнонабивной, клеевой.

При вязально-прошивном способе холст 5 подается в вязально-прошивную машину, с помощью транспортера 6 (систему игл 3) где прошивается (или провязывается) пря­жей или комплексными нитями 2 (рис. 41). Число про­шивных нитей в бобинах или навоях 1 равно числу рядов прошивки холста по ширине полотна 4.

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

Нетканые материалы, полученные этим 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. 42) волокнистый холст 2, подаваемый транспортером I, либо накладывает­ся на ткань 3 малой плотности (каркас) и набивается в нее иглами 4, которые закреплены на игольнице 5, совершающей возвратно-поступательные движения вверх и вниз, либо пробивается иглами без применения подкладочной ткани. Благодаря существующим на иглах 4 выступам-за­усеницам волокна потно внедряются в ткань, поддержи­ваемую проволочной или деревянной решеткой или в холст, а. полученный нетканый материал наматывается на валик 6.

Нетканые материалы, изготовленные игольно-набивным способом мягки на ощупь и хорошо драпируются» Масса 1 м² колеблется от 50 до 70 г. Свойства этих поло­тен колеблются в значительных пределах, что позволяет получить широкий ассортимент изделий. На свойства ока­зывают влияние вид применяемого волокна, число проко­лов на единицу площади полотна, расположение, волокон в холсте и свойства каркаса (если он имеется).

При клеевом получении нетканых материалов возмож­ны два варианта — склеивание сухим и мокрым способа­ми. При склеивании сухим способом используют сухие свя­зующие: термопластичные штапельные волокна и нити (аце­татные, поливинилхлоридные, полиамидные), порошки, пленки (полихлорвиниловые) и т. д. Они имеют более низ­кую температуру плавления, чем волокна базового элемента.

При мокром способе склеивания холстов применяют жидкие связующие в виде дисперсий полимеров. В качест­ве жидких связующих широко распространены водные змульсии (поливинилового спирта, ксантогената целлюло­зы и др.), реже — эмульсии на органических растворите­лях (поливинилхлорида в метиле и хлориде, бутадиенакри-лонитрильного латекса и др.). Скрепление волокон холста жидкими связующими может происходить при сплошном пропитывании или нанесением 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 связую­щие вещества между волокнами образуются связи.

На рис. 43 приведена схема машины для получения клееного нетканого материала путем запрессования в холст 1 двух систем нитей 2, пропитываемых в корытах 3 жидким связующим. Затем холст проходит между цилинд­рами 4 через направляющие валики 5 к рулонному вали­ку 6. Если полученный 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.

Полученные нетканые материалы в зависимости от на­значения выпускают в суровом виде или подвергают соот­ветствующей отделке: валке, крашению, сушке, ворсовке, стрижке и др.

52. Автоматизированные технологии

В настоящее время под роботом понимают автоматический манипулятор с программным управлением.

К биотехническим роботам относятся дистанционно управляемые копирующие роботы; экзоскелетоны; роботы, управляемые человеком с пульта управления; полуавтоматические роботы.

Дистанционно управляемые копирующие роботы снабжены задающим органом(например, манипулятором, полностью идентичным исполнительному), средствами передачи сигналов прямой и обратной связи и средствами отображения информации для человека-оператора о среде, в которой функционирует робот

Роботы, управляемые человеком с пульта управления, снабжаются системой рукояток, клавиш или кнопок, связанных с исполнительными механизмами каналов управления по различным обобщенным координатам. На пульте управления устанавливают средства отображения информации о среде функционирования робота, поступающей к человеку по радиоканалу связи.

Полуавтоматический робот характерен сочетанием ручного и автомати- ческого управления. Он снабжен супервизорным управлением для вмешательства человека в процесс автономного функционирования робота путем сообщения ему дополнительной информации с помощью указания цели, последовательности действий и т. п.

Роботы с автономным или автоматическим управлением обычно подразделяют на производственные и научно-исследовательские роботы, которые после создания и наладки в принципе могут функционировать без участия человека.

Роботы первого поколения (программные роботы) имеют жесткую программу действий и характеризуются наличием элементарной обратной связи с окружающей средой, что вызывает определенные ограничения в их применении.

Роботы второго поколения (очувствленные роботы) обладают коор-динацией движений с восприятием. Они пригодны для малоквалифици-рованного труда при изготовлении изделий. Программа движений робота требует для своей реализации управляющей ЭВМ.

Неотъемлемая часть роботов второго поколения — алгоритмическое и программное обеспечение, предназначенное для обработки сенсорной информации и выработки управляющих воздействий.

Роботы третьего поколения относятся к роботам с искусственным интеллектом. Они создают условия для полной замены человека в области квалифицированного труда, обладают способностью к обучению и адаптации в процессе решения производственных задач. Эти роботы способны понимать язык и вести диалог с человеком, формировать в себе модель внешней среды с той или иной степенью детализации, распознавать и анализировать сложные ситуации, формировать понятия, планировать поведение, строить програм-мные движения исполнительной системы и осуществлять их надежную отработку.

53. Лазерные технологии

Важнейшим достижением явл-ся создание лазерных технологий. Лазер – источник мощного светового монохроматического излучения, которое хар-ся высокой направленностью и большой плотностью энергии, согласованностью колебаний электромагнитных волн. Это излучение формируется в оптич. квантовых генераторах.

Главный элемент лазера, в котором форм-ся излучение, - активная среда. Для ее образования используют: 1) воздействие света нелазерных источников; 2) электрич. разряд в газах; 3) химические реакции.

Активной средой м. б.: 1)твердый материал (стекло, пластмассы и др.) – твердотельные лазеры; 2) газ (неон-гелий) – газовые лазеры; 3) жидкость (с редкоземельными активаторами иои органич. красителями) – жидкостные лазеры; полупроводники (цинк. Сера и др.) – полупроводниковые лазеры.

Лазеры прим-ся в научных исследованиях (физика, химия), в технике (связб, локация, измерительная техника), в практич. медицине (хирургия и офтальмологии), термоядерном синтезе при исследовании внутренней структуры вещ-ва, термообработке, сварке и др.

В настоящее время разработаны технолог. процессы с использованием лазеров:

1) Лазерная поверхностная термообработка исп-ся для обработки инструментов, повышения эксплуатационных характеристик поверхностей. Она включает: а) лазерную закалку – высокотемпературный нагрев поверхности изделия и быстрое охлаждение; б) лазерный отжиг – исп-ся для получения более равновесной структуры, обладающей большей пластичностью и меньшей твердостью; в) лазерное легирование – создание на поверхности обрабатываемого материала покрытий с высокими эксплуатационными свойствами; остекловывание – создание на поверхности материалов, деталей аморфных слоев, обладающих высокой твердостью, коррозийной стойкостью.

2) Лазерная сварка – позволяет сварить толстые слои материала с высокой скоростью. При этом материал, прилегающий к зоне расплава, не подвергается действию высоких температур. Высокая произв-ть малая деформация, возможность подачи энергии в труднодоступные места.

3) Лазерная размерная обработка включает процессы собственно лазерной резки, лазерное сверление, лазерное фрезерование и т.д. она исп-ся для резания сталей, керамики, стекла, пластмасс и др. материалов. Процесс резания идет без образования стружки, а испаряющийся за счет высоких температур металл уносится сжатым воздухом. Сверление исп-ся для обработки крупногабаритных деталей сложной формы, для сверления отверстий в часовых механизмах, алмазных фильерах.

4) Измерительная лазерная технология испол-ся при проведении различных измерений и контроля размеров, контроля качества материалов, изделий. Эти технологии отличаются высокой скоростью, позволяют проводить измерения бесконтактно. Лазерные измерители позволяют обнаружить поверхностные дефекты размером до 1мкм, находить и количественно определять деформации различных деталей.

54. Ультразвуковые технологии

Ультразвуковая технология- сов-ть процессов обработки материалов ультразвуком.

Ультразвук- не слышимые человеческим ухом упругие волны, частоты которых превышают 20кГц.

Ультразвуковые технологии - это технологии, основанные на использовании упругих механических колебаний ультразвуковой частоты. Диапазон ультразвуковых частот простирается от 16 кГц и выше.

Физическая сущность всех процессов основана на явлениях и эффектах, возникающих при возбуждении и распространении в среде ультразвуковых механических колебаний.

При воздействии ультразвуковых колебаний на среду в ней возникают и распространяются переменные смещения - периодически чередующиеся сжатие и разрежение частиц этой среды.

В одних технологических процессах эти явления и эффекты имеют определяющий характер, в других - сопутствующий, повышающий эффективность других протекающих процессов.

Применение ультразвука часто позволяет решать задачи, которые другими методами не решаются, например, удаление сильных загрязнений (очистка) изделий сложной конфигурации с глухими отверстиями или микрокапиллярных структур, сварка разнородных и разнотолщинных металлов, пайка и лужение материалов с окисными плёнками и керамики, диспергирование и эмульгирование трудно смешиваемых составов, интенсификация процессов приготовления компаундов, красителей и многие другие.

Ассистент кафедры ИСиВМ КобцеваГ.П.

Поиск по сайту: