Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Технический текстиль


Тенденции/Технический текстиль/Производство нетканых материалов для автомобильной промышленности. Часть 3. Волокна, бумага, пеноматериалы

Производство нетканых материалов для автомобильной промышленности. Часть 3. Волокна, бумага, пеноматериалы

26 апреля 2006
Технический текстиль №14, 2006

Ватцл Альфред (Alfred Watzl)
Сергеенков Алексей Петрович

Производство полиэфирных и полипропиленовых волокон со специальными свойствами

Изготовители нетканых материалов для автомобильной промышленности используют широкий ассортимент полиэфирных и полипропиленовых волокон, различающихся по линейной плотности, длине, извитости, характеру заключительной отделки, накрашиваемости и др. Большие возможности для производства разнообразных нетканых материалов предоставляет крашение химических волокон в массе. Полипропиленовые и полиэфирные волокна вырабатывают на двух типах установок: компактной и традиционной.

Фирма Fleissner уже в течение многих лет выпускает компактные установки для производства полипропиленовых волокон мощностью 200...300 тонн в сутки. Такая установка содержит встроенное прядильное устройство и обеспечивает непрерывное осуществление полного цикла изготовления волокна, начиная от гранулята и заканчивая штапельным волокном (рис. 16).

Установка дает возможность изготовителю непрерывным способом вырабатывать окрашенные в массе извитые штапельные волокна и тем самым гибко и быстро реагировать на изменяющиеся условия рынка.

Установка такого типа, имеющая производительность 500 кг/ч, занимает производственную площадь 35 х 6 м при высоте 5,5 м. Важными преимуществами такого оборудования являются низкие капиталовложения, относительно простое обслуживание и высокая технологическая гибкость.

Для обслуживания установки достаточно несколько квалифицированных человек. Установка обеспечивает возможность экономичного изготовления небольших партий волокон, так как при переналадке с одной партии на другую не образуется большого количества отходов.

В состав установки входят: дозирующее устройство; экструдер; прядильная система; отводящее устройство с охлаждающей системой и валиками для нанесения авиважа; вытяжное устройство с обогреваемыми каналами, направляющее устройство для образованного из филаментных волокон жгута; препарационное устройство, текстурирующую машину; сушилка или фиксирующее устройство (например, сушилка с перфорированными барабанами или фиксирующее устройство с пластинчатыми конвейерами); резальное устройство или укладчик жгута.

Скорость формования волокон на установке составляет около 50 м/мин, линейная плотность волокон - 1,5...110 денье, длина резки - 6...180 мм, скорость выпуска волокон - около 150 м/мин.

Традиционные установки для производства химических волокон имеют значительно более высокую мощность - 30...200 тонн в день. Для таких установок фирма Fleissner поставляет все агрегаты, монтируемые за прядильным устройством.

Свойства вырабатываемых на компактной или традиционной установке волокон определяют свойства вырабатываемой из этих волокон готовой продукции. При этом важное значение имеют содержание компонентов в смеси, линейная плотность, длина, форма поперечного сечения, извитость и характер заключительной отделки волокон. Из волокон высокой линейной плотности вырабатывают объемные нетканые материалы, обладающие способностью хорошо восстанавливать первоначальный объем после устранения деформирующих нагрузок. Волокна низкой линейной плотности позволяют получать более мягкие нетканые материалы.

Длина волокон оказывает решающее влияние на показатели разрывной нагрузки и удлинения нетканых полотен при разрыве. Форма поперечного сечения волокон оказывает существенное влияние на светоотражающие характеристики и фрикционные свойства волокон. Характер и интенсивность извитости оказывают большое влияние на прочность закрепления волокон в структуре нетканого материала и прочность материала в целом.

Существенное значение имеет процесс вытягивания, определяющий важные для термоскрепления холста характеристики волокон. Важным преимуществом окрашенных в массе волокон является высокая стойкость окраски и светостойкость. Окрашенные в массе волокна позволяют создать широкий спектр многоцветных нетканых материалов для автомобильной промышленности.

Фильтровальная бумага для автомобилей

Многие из применяемых в автомобилях фильтров (например, воздушные и масляные) изготовлены из целлюлозных волокон, а иногда могут содержать и синтетические волокна. Для формирования волокнистых холстов из таких волокон применяется гидродинамический способ, аналогичный способу образования бумажного полотна на бумагоделательной машине. Суспензия, содержащая воду и распределенные в ней волокна, направляется на слоеформирующую сетку. Формирующийся на сетке волокнистый слой обезвоживается и направляется в сушильную машину. 

Для сушки волокнистого холста может быть использована либо высокопроизводительная сушильная машина TAD (Through-air Drum) с продуванием воздуха через полотно (рис. 17), либо комбинированная установка, состоящая из сушильной машины TAD и барабанной сушильной машины (рис. 18). Дополнительно волокнистый холст в «проклеивающем прессе» пропитывается химическими веществами, обеспечивающими повышение его прочности во влажном состоянии. Поверхностная плотность такого фильтровального полотна, как правило, находится в пределах  80...130 г/м².

С целью придания водо- и маслоотталкивающих свойств фильтровальная бумага может быть подвергнута пропитыванию фенольными смолами или другими препаратами на отдельной пропиточной установке.

Для сушки и скрепления волокнистых холстов и воздухопроницаемой бумаги на практике применяются сушильные установки фирмы Fleissner с перфорированными барабанами, работающие по принципу продувания теплоносителя через обрабатываемый материал. Для этой же цели наряду с обычными барабанными сушилками могут быть использованы работающие по тому же принципу высокопроизводительные сушильные установки TAD фирмыFleissner, отличающимися особенно большой суммарной площадью отверстий для прохода воздуха.

Скорость движения материала через сушильную установку зависит от температуры технологического воздуха, скорости движения воздуха через материал и влажности воздуха в сушильной установке.

Обычно температуру воздуха в сушильной установке стараются поддерживать на уровне, обеспечивающем максимальную производительность оборудования, но не приводящем к повреждению волокон или обрабатываемого материала в целом.

Производительность сушильной установки может быть повышена также путем увеличения скорости движения нагретого воздуха через обрабатываемый материал. В качестве критериев, ограничивающих скорость движения воздуха, рассматриваются возрастающий с ее увеличением расход электроэнергии и опасность негативного влияния на качественные показатели обрабатываемого материала.

Доля свободной открытой площади поверхности барабана сушильной машиныTAD составляет 96%, т.е. в два раза больше, чем доля площади перфораций обычного перфорированного барабана. Благодаря этому при одинаковой скорости движения за одинаковый промежуток времени через поверхность барабана машины TAD проходит вдвое большее количество воздуха, чем через поверхность обычного перфорированного барабана. Соответственно и вдвое большее количество тепловой энергии передается в обрабатываемый материал. Это проявляется в уменьшении продолжительности процесса сушки и увеличении производительности сушильной установки.

Кроме большой площади свободной поверхности высокопроизводительная сушильная установка TAD обладает следующими важными преимуществами:

- высокой стабильностью формы обечайки барабана, позволяющей создать высокую степень разрежения воздуха внутри барабана и обеспечить прохождение большого количества воздуха через обрабатываемый материал, т.е. увеличить производительность установки

- отсутствием сварочных швов, которые могли бы оказать негативное воздействие на обрабатываемый материал

- возможностью работы барабана с окружной скоростью до 800 м/мин

- высочайшей точностью поддержания заданной температуры по всей ширине и по окружности барабана, благодаря созданию оптимальных аэродинамических условий в каналах и кожухе 

- широкой номенклатурой выпускаемых барабанов; они выпускаются со следующими стандартными диаметрами: 1500 мм, 1900 мм, 2600 мм, 3000 мм, 3650 мм, 4200 мм и 4800 мм

- возможностью максимально использовать мощность установки: рабочая ширина сушильной установки может достигать 7000 мм; регулирование рабочей ширины в соответствии с шириной обрабатываемого материала осуществляется по внутренней части барабана в процессе работы

- ремонтопригодностью установки: все барабаны поставляются с установленными снаружи и легко доступными для обслуживания подшипниками качения

- широкой номенклатурой применяемых материалов: конструкция барабана позволяет обрабатывать любые волокнистые холсты с поверхностной плотностью в диапазоне 8...3000 г/м2, сформированные гидродинамическим способом холсты, бумагу для чайных пакетиков, фильтровальную бумагу, скрепленные гидродинамическим способом волокнистые холсты при изготовлении изделий санитарно-гигиенического и медицинского назначения, полученные фильерным способом волокнистые холсты в производстве грунтовых полотен для ковровых изделий

- возможностью комбинировать барабан с металлическими, которые при необходимости могут быть быстро заменены

- наличием бесконтактных и не требующих обслуживания уплотнителей

- ремонтопригодностью уплотнительных устройств: со стороны зона обслуживания, а также на сторонах входа и выхода обрабатываемого материала они открываются с помощью пневматических систем

- удобным доступом к барабану и воздушным каналам

- усовершенствованной конструкцией электромеханической системы отвода кожуха от барабана

- эффективной теплоизоляцией всех нагретых частей

- использованием больших радиальных вентиляторов с высоким кпд, которые выпускаются только фирмой Fleissner; бесступенчатым регулированием скорости вентилятора, которое позволяет установить оптимальную для каждого конкретного обрабатываемого материала мощность сушильной установки

- наличием специальных направляющих тросов (как дополнительной оснастки) для сопровождения обрабатываемого материала при передаче его от соседней машины или на соседнюю машину

- возможностью при необходимости доукомплектации встроенной системой микропроцессорного управления, позволяющей оптимизировать режим  работы установки и  минимизировать производственные затраты.

Применение пеноматериалов в современном автомобилестроении

Пеноматериалы не относятся к группе нетканых материалов, но заслуживают упоминания благодаря широкому применению их в производстве автомобилей. Кроме того, при их изготовлении также может быть эффективно использовано отделочное оборудование фирмы Fleissner.

В автомобилестроении применяются мягкие полиуретановые пеноматериалы, которые в зависимости от величины воспринимаемых ими в процессе эксплуатации нагрузок пропитываются акриловыми или битумно-акриловыми связующими веществами. Пеноматериалы изготовляются с объемной плотностью в пределах 80...290 кг/м³. Некоторое сжатие пеноматериала позволяет после отделки придать ему высокую водоупорность.

В результате специальной отделки пеноматериалам могут придаваться такие важные свойства, как негорючесть, стойкость к старению, способность выдерживать продолжительные нагрузки при температурах в дипазоне -40°C...+ 150°C. Пеноматериалы применяются для решения различных конструкционных проблем в виде штампованных деталей и уплотнительных лент, например, для предотвращения попадания  пыли и влаги в определенные узлы, в качестве звукоизоляции.

Пеноматериалы могут быть использованы в качестве прокладок между рамой и наружными металлическими панелями кузова, в капотах и задних дверях, в местах соединения деталей кузова, в качестве уплотнителей пола салона и др. (рис. 19).

Фирма Fleissner разработала установки для экономичного пропитывания и сушки пеноматериалов толщиной 5...70 мм. Такое оборудование эксплуатируется многими известными производителями изделий из пеноматериалов (рис. 20).

При непрерывном производстве отдельные ленты пеноматериала соединяются с помощью сварочного устройства и сматываются в рулон. В специальной плюсовке полотно пеноматериала пропитывается водной дисперсией или содержащей растворитель композицией, затем высушивается, охлаждается и наматывается в рулон. В отдельных случаях полотно разрезается на куски определенной длины, проходит через ленточные весы и автоматически направляется в уплотнительную машину. Сжатое до 1/10 от первоначальной толщины полотно пеноматериала дублируется с силиконизированной бумагой, сматывается в рулон и разрезается на полосы заданной ширины.

Установка фирмы Fleissner одинаково успешно может быть использована при переработке тонких и толстых полотен, а также пластин. Транспортировка обрабатываемого материала через всю установку осуществляется автоматически. Благодаря использованию принципа сушки материала методом продувания теплоносителя через его структуру, установка имеет компактную конструкцию и очень небольшую длину. Эффективная изоляция исключает опасность выхода пара в окружающее пространство при работе установки, что обеспечивает нормальные условия работы обслуживающего персонала.

Применение натуральных волокон при изготовлении тормозов

Фирма Fleissner  в сотрудничестве с фирмой Ecco разработала новую технологию производства растительных волокон различных видов, прежде всего, изо льна и конопли (рис. 21), которая запатентована во всем мире. Эта технология основана на использовании ультразвука и является по своей сути механико-химической технологией.

Новая технология позволяет устранить типичные недостатки традиционных способов получения растительных волокон. В качестве исходного материала при новом способе применяется так называемая «зеленая солома», не подвергнутая мочке. Это позволяет исключить потери урожая, обусловленные непредсказуемым влиянием погодных условий во время мочки.

В отличие от чисто химического способа получения растительных волокон (например, методом щелочной варки) новая ультразвуковая технология позволяет избежать деструкции целлюлозы и сохранить высокие прочностные свойства получаемых волокон.

Новая ультразвуковая технология экономична и экологически безопасна. Она позволяет получить в установке (рис. 22) элементарные волокна высокого и стабильного качества, что необходимо для эффективного применения их в производстве нетканых материалов технического назначения, в частности, для автомобилестроения.

На рис. 23 показаны примеры практического применения натуральных волокон в автомобилях. Такие волокна используются для изоляции моторного отсека, крыши и облицовки дверей.

Расширяется применение таких волокон в производстве тормозных накладок и колодок  в качестве армирующих и усиливающих эффективность торможения. Раньше в производстве тормозов применялись асбестовые волокна, преимущество которых заключалось в их способности к фибриллированию. Однако применение асбестовых волокон связано с загрязнением окружающей среды и высокой опасностью возникновения онкологических заболеваний. Поэтому асбестовые волокна были впоследствии заменены арамидными, которые являются все же чересчур дорогими для этой области применения.

Лен и пенька, обрабатываемые по ультразвуковой технологии фирм Fleissner-Ecco, являются экологически безопасными, относятся к возобновляемым ресурсам, имеют относительно невысокую стоимость, обладают стабильными качественными показателями, позволяющими повысить прочность и улучшить другие характеристики тормозных накладок (рис. 24).

Эта технология обеспечивает также возможность фибриллирования волокон после резки, благодаря чему площадь их поверхности может быть увеличена до 33000 см² на 1 г волокна. Это обеспечивает растительным волокнам важные преимущества, открывающие для них широкие возможности применения в высоких технологиях.

Волокнистые холсты поверхностной плотностью 30...1500 г/м2 могут быть без осложнений подвергнуты скреплению струйным способом. Получаемые при этом изделия можно использовать при изготовлении самых разных деталей для автомобилей.

Описанные способы изготовления не раскрывают, само собой разумеется, весь ассортимент нетканых материалов, используемых в автомобильной промышленности. Нетканые материалы применяются (кроме указанных областей) также при изготовлении ремней безопасности, сепараторов для аккумуляторных батарей и фильтров. В будущем, вероятно, применение нетканых материалов в автомобилестроении станет еще более широким и многообразным.

©  Российские торговые марки

КОМПАНИИ И ТОРГОВЫЕ МАРКИ, УПОМЯНУТЫЕ В СТАТЬЕ

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ