Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Автотекстиль


Технический текстиль/Автотекстиль/Производство нетканых материалов для автомобильной промышленности. Часть 1. Иглопробивные полотна

Производство нетканых материалов для автомобильной промышленности. Часть 1. Иглопробивные полотна

26 апреля 2006
Технический текстиль №14, 2006

Ватцл Альфред (Alfred Watzl)
Сергеенков Алексей Петрович

Давно известно, что современные автомобили изготовляют далеко не из одного металла. Все больше и больше в их сборке используют детали и комплектующие из пластмасс и текстильных материалов; они легче и дешевле металлических, облегчают внутреннее и внешнее оформление автомобилей, способствуют созданию комфортных условий для пользователя.

Нетканые материалы применяются для внутренней отделки салонов, для облицовки дверей, боковин и потолков салонов, в качестве ковриков для пола, для отделки багажника, в качестве звуко- и теплоизоляции.

Ситуация на рынке нетканых материалов для автомобильной промышленности

Для внутренней отделки автомобилей в настоящее время в Северной Америке и Европе ежегодно используется 500...600 млн. м2 нетканых материалов. Этот объем практически удвоится, если к нему добавить скрытые от взора пользователя конструкционные материалы, также изготовляемые из нетканых материалов.

По данным Союза производителей нетканых материалов (INDA) более 40 деталей транспортного средства изготовляются из современных нетканых материалов: изоляционные материалов, искусственных кож, пеноматериалов, многослойных материалов. Современные технологии позволяют создавать напольные покрытия, а также облицовочные материалы для потолков и дверей с улучшенными свойствами: высокой мягкостью, приятным грифом, долговечностью, способностью пропускать воздух.

Объемы потребления текстильных (в том числе, нетканых) материалов в автомобилестроении постоянно увеличиваются. Поэтому многие производители нетканых материалов с большим интересом наблюдают за развитием этого сектора рынка. В 2002 году в мире было произведено 58 млн. автомобилей, в том числе, 8,5 млн. транспортных средств коммерческого назначения. Среднегодовые темпы роста объемов потребления нетканых материалов в этой области ожидаются на уровне 2,8...3,0%.

Если в 1977 года при производстве каждого автомобиля использовался только 1 м2 нетканых материалов, то в настоящее время этот показатель уже достиг 20 м2 и потребность продолжает расти. Быстрый рост производства автомобилей (диаграмма 1) также способствует повышенному вниманию к разработке нетканых материалов для этих целей.

Нетканые материалы применяются в основном при изготовлении салона, багажника и капота  (диаграмма 2). Материалы изготовляют на основе волокнистых холстов, сформированных сухим (механическим или аэродинамическим), мокрым (гидродинамическим) или фильерным способами. Скрепление таких волокнистых холстов осуществляют с применением химических связующих веществ, методами гидроструйного (Spunlace) или термоскрепления.

В автомобилестроении применяются главным образом нетканые материалы, изготовленные путем скрепления сформированных сухим или фильерным способом (66%) волокнистых холстов методами иглопрокалывания (27%) или провязывания (Malivlies). На долю материалов, сформированных по технологии Spunlace, приходится не более 1% применения.

В этой статье особое внимание уделяется описанию различных способов изготовления нетканых материалов для автомобилестроения. При этом следует иметь в виду, что важное значения для получения нетканых материалов с требуемыми свойствами имеет также правильный выбор волокнистого сырья.

Ассортимент иглопробивных полотен и используемое для их производства волокнистое сырье

Покупатели, приобретая новые автомобили, все в большей мере обращают внимание на их внутреннюю отделку. Для внутренней отделки различных деталей автомобилей широко применяются иглопробивные нетканые материалы. Основными причинами этого являются относительно невысокая стоимость, возможность разнообразной отделки и хорошая формуемость иглопробивных материалов. 

В настоящее время иглопробивные материалы используются для отделки отсеков для шляп, багажников, колесных ниш, внутренней поверхности крыши, внутренней облицовки дверей, в качестве напольных ковриков, в качестве основы искусственной кожи с поливинилхлоридным покрытием (например, для обтягивания сидений), в качестве основы для винилового жесткого цельносъемного верха кузова (рис. 1).

Применение иглопробивных полотен для отделки багажников существенно увеличилось в связи с возросшей популярностью автомобилей, имеющих заднюю часть кузова с полого опускающейся крышей. Причиной этого является желание создать гармоничное зрительное впечатление от сочетания отделки багажника и напольного покрытия при откидывании задних сидений с целью увеличения общей внутренней  площади салона, предназначенной для размещения багажа.

В зависимости от назначения иглопробивные нетканые материалы могут выпускаться с разнообразной поверхностью: гладкой, велюроподобной, вельветоподобной или рисунчатой. Они могут иметь однослойную или многослойную структуру. В последнем случае нижний слой материала, зачастую, изготовляется из вторичного текстильного волокнистого сырья, а лицевой слой - из высококачественных первичных волокон. Способ скрепления волокнистого холста также может быть различным: путем одностороннего или двухстороннего иглопрокалывания.

Не считая вторичного волокнистого сырья, при изготовлении иглопробивных полотен для автомобилестроения используют почти исключительно химические волокна (полипропиленовые, полиэфирные, полиамидные) и смеси этих волокон друг с другом.

Например, для изготовления иглопробивных материалов для напольных ковриков применяют смеси полипропиленовых, полиэфирных и полиамидных волокон различной линейной плотности; для отделки отсеков для шляп - полиэфирные волокна низкой линейной плотности; для отделки багажников - полипропиленовые или полиэфирные волокна средней линейной плотности.

В последнее время полипропиленовые нетканые иглопробивные материалы для внутренней отделки багажников все в большей степени заменяются полиэфирными материалами. Основной причиной этого являются затруднения, возникающие при формовании из полипропиленовых иглопробивных материалов с полиэтиленовым покрытием деталей, к которым предъявляются высокие требования в отношении стабильности формы.

В то же время применение полиэфирных волокон позволяет изготовлять детали, сохраняющие высокую стабильность формы даже при высоких температурах. В настоящее время обсуждаются возможности изготовления самонесущих формованных деталей, которые могли бы заменить аналогичные металлические изделия.

С недавнего времени повышенное внимание уделяется  применению а автомобилестроении материалов на основе регенерируемых волокон. Во многих моделях автомобилей уже применяются нетканые материалы из льняных волокон. Для скрепления волокнистых холстов поверхностной плотностью до 1200 г/м2, сформированных из льняных и пеньковых волокон, хорошо зарекомендовал себя струйный способ, реализуемый на установкахAquajet-Spunlace фирмы Fliessner.

Волокнистый холст из предварительно приготовленной смеси формируется на валичной чесальной машине, агрегированной с механическим преобразователем прочеса, или на аэродинамической холстоформирующей машине. Сформированый рыхлый волокнистый холст подвергается предварительному скреплению на иглопробивной машине с плотностью прокалывания 100...300 см-2.

Дополнительное упрочнение иглопробивных нетканых полотен осуществляется путем термоскрепления или с применением химических связующих веществ. Вид используемых связующих веществ оказывает существенное влияние на прочностные свойства, гриф, жесткость и формуемость материала.

Дополнительное упрочнение иглопробивных материалов с помощью латексных связующих веществ

Для этой цели широко используются стирол-бутадиеновые, поливинилацетатные и акриловые связующие.

При изготовлении формованных изделий с полиэтиленовым покрытием в качестве основы применяются иглопробивные материалы, пропитанные из экономических соображений специальными связующими, которые выпускаются фирмами BASFPolymer ChemieBohm & Haas и др.

Содержание связующего (по сухому остатку) в иглопробивных материалах, предназначенных для изготовления формованных изделий, может достигать 60%.

Зафиксированная в  раме плоская иглопробивная заготовка в процессе формования нагревается под воздействием инфракрасного излучения до температуры размягчения термопластичного связующего. Механическое формование заготовки и фиксация отформованного изделия осуществляется в охлаждаемой матрице. Нанесение связующего осуществляется либо сквозным пропитыванием холста жидким связующим, либо (все чаще в последнее время) покрытием поверхностей холста вспененным  связующим.

В частности, разработанный фирмой Fliessner способ пропитывания волокнистых холстов вспененным связующим характеризуется следующими преимуществами: уменьшением количества воды в пропитываемом холсте примерно на 40%, что позволяет существенно снизить расход энергии при последующей сушке холста и повысить производительность сушильной машины; высокой точностью нанесения связующего при меньшем его расходе; равномерным распределением связующего на  холсте; минимальной миграцией связующего; высокой безопасностью производства.

Импрегнитующая установка фирмы Fliessner  может быть использована для пропитывания волокнистых холстов как с одной (рис. 2, а), так и обеих (рис. 2, б, в) сторон. Связующее может при этом либо только наноситься на поверхность волокнистого холста, либо проникать в его внутреннюю структуру на определенную толщину, либо полностью пропитывать холст. Различные варианты работы установки обеспечиваются с помощью распределителя пены, получающего возвратно-поступательное движение от пневмоцилиндра.

Основными рабочими органами установки являются два вала диаметром 400 и 500 мм, причем вал увеличенного диаметра применяется на установках с большой рабочей шириной. Расстояние между валами регистрируется с помощью цифрового индикаторного устройства. Усилие взаимного прижатия валов регулируется с помощью пневматического устройства. Валы имеют покрытие из нержавеющей стали. Точное регулирование количества наносимого на холст связующего и глубины проникновения его в структуру холста достигается благодаря соответствующему изменению плотности пены и расстояния между валами установки.

Важной характеристикой вспененного связующего является его объемная плотность, измеряемая в г/л. С целью уменьшения потребления энергии при последующей сушке всегда стремятся работать со связующим, содержащим минимальное количество воды и имеющим минимальную объемную плотность.

Сушка пропитанного волокнистого холста и вулканизация связующего осуществляется на барабанной сушильной установке фирмы Fliessner, работающей по принципу продувания воздуха через обрабатываемый материал. Важным преимуществом такой сушильной машины является высокая теплопередача и оптимальная производительность.

В основу конструкции барабанной сушильной машины (рис. 3) положено непосредственное объединение перфорированного барабана с радиальным вентилятором больших размеров. Вентилятор отсасывает воздух из внутреннего пространства перфорированного барабана, продувает его через нагревательные элементы и возвращает затем к наружной поверхности барабана. Проходящий через перфорированную поверхность барабана поток воздуха надежно прижимает к барабану и удерживает на нем обрабатываемый материал. Одновременно поток воздуха проходит и через этот материал. 

Подобные барабанные установки исключают образование складок и гарантируют движение материала без натяжения в процессе его сушки, скрепления, фиксации или мокрой обработки.

Применение принципа продувания воздуха через обрабатываемый холст позволяет получать объемные нетканые материалы с высокой воздухопроницаемостью, хорошей впитывающей способностью и текстильным характером поверхности.

Требуемая производительность сушильной установки достигается благодаря выбору барабанов соответствующего диаметра или  последовательной установке нескольких барабанов. Охлаждение материала осуществляется подсасываемым в установку свежим воздухом. Холодный воздух в области выпускной части установки проходит через обрабатываемый материал снаружи во внутреннее пространство перфорированного барабана. При этом он нагревается и возвращает тепловую энергию в сушильную установку. Тем самым уменьшаются энергозатраты.

Бесступенчатое регулирование частоты вращения вала электродвигателя, приводящего в движение вентилятор, позволяет легко изменять мощность установки в соответствии с фактической воздухопроницаемостью обрабатываемого материала. Сушильная установка может быть оборудована микропроцессорной системой управления, позволяющей уменьшить производственные затраты.

На многобарабанных установках материал автоматически передается с одного барабана на следующий барабан. Это позволяет экономично обрабатывать на таких установках относительно короткие материалы без применения заправочных концов.

Конструкция установки обеспечивает возможность регулирования температурного режима с точностью ± 1,5оС даже при работе в условиях очень высоких температур (около 250оС).

На многобарабанной установке обрабатываемый материал поочередно соприкасается с поверхностями барабанов противоположными поверхностями и продувается нагретым воздухом с разных сторон. Это обеспечивает равномерную сушку материала. В барабанных сушильных установках может быть использована прямая система нагревания воздуха сгорающим газом или другие нагревательные системы.

Установки для нанесения вспененного связующего и сушки могут быть использованы также для нанесения антисептических препаратов с целью защиты состоящего из восстановленных волокон нижнего слоя полотна от воздействия микроорганизмов.

За последние годы фирмой Fliessner  были реализованы в разные страны мира более 45000 сушильных установок с перфорированными барабанами. Скорость сушки материала на таких машинах из расчета на 1 м2 сушильной поверхности во много раз превышает соответствующий показатель для сушильных машин других типов.

Дополнительное упрочнение иглопробивных материалов способом термоскрепления

Для скрепления волокнистых холстов могут применяться легкоплавкие волокна, бикомпонентные волокна с легкоплавкой оболочкой и их смеси с другими волокнами. В частности, при изготовлении иглопробивных ковровых изделий с вельвето- или велюроподобной структурированной поверхностью применяются смеси, содержащие до 70% полиамидных бикомпонентных волокон со структурой типа «ядро-оболочка» в сочетании с обычными волокнами, полученными на основе полиамида-6.6. Ядро бикомпонентного волокна состоит из полиамида-6.6 с температурой плавления 245...250оС, а оболочка - из полиамида-6 с с температурой плавления 215...218 оС.

Термоскрепление в условиях высоких температур (218...220оС) должно проводиться в течение очень короткого интервала времени. Колебания температуры не должны превышать ± 1,0оС. Этим требованиям в максимальной степени соответствует термообработка на машинах, работающих по принципу продувания горячего воздуха через материал (рис. 4).

Интенсивная циркуляция нагретого воздуха обеспечивает быстрое нагревание материала. С целью предотвращения окисления в нагревательное устройство проходного типа впрыскивается пар. Охлаждение материала осуществляется на последнем охлаждающем барабане. Волокна, образующие ворсовое покрытие материала, также частично соединяются друг с другом, что способствует повышению стойкости ворсового покрытия к истиранию в процессе эксплуатации.

КОМПАНИИ И ТОРГОВЫЕ МАРКИ, УПОМЯНУТЫЕ В СТАТЬЕ

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

НАШИ  ЖУРНАЛЫ И СПРАВОЧНИКИ

Смотреть архив

АНОНСЫ:
ЖУРНАЛ "РЫНОК ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ" №118

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "РЫНОК ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ" №117

                    ( читать ... )