1.9.2. Челночные станки. Общее устройство и принцип работы

Челнок обыкновенного ткацкого станка представляет собой обтекаемой формы тело с полостью для уточной паковки (рис. 1.27). Устройство челнока определяется видом паковки с уточной пряжей, способом смены паковки, характером перемещения челнока в зеве и видом перерабатываемой нити. Уточная паковка может быть в форме початка, намотанного на прядильной или на уточно-мотальной машине. Челнок имеет продольный сквозной вырез для шпули, шпуледержатель 3, заводной аппарат 2, металлические конусы - мыски 1, которые жестко закреплены в теле челнока и воспринимают удар гонка боевого механизма. В передней стенке челнока сделана канавка для уточной нити, предохраняющая ее от повреждения, когда челнок движется в правой челночной коробке. Также в передней стенке челнока сделаны вырезы для прохода уточного щупа и нитеуловителя. Шпуля в челноке удерживается специальным стальным шпуледержателем 5. Для придания шпуле при смене надлежащего направления устанавливается специальная пластинка - шпулеспускатель 4. Заводной аппарат 2 служит для автоматической заводки в направляющие уточной нити с новой шпули. Для торможения нити с целью получения необходимого натяжения ее при сматывании со шпули к внутренней стенке челнока прикрепляют мех, щетину или плюш.

Челнок работает в сложных динамических условиях, поэтому корпус его изготавливают из хорошо выдержанного дерева твердых пород и с двух или трех сторон оклеивают фиброй.

Рис. 1.25. Виды челноков

Боевые механизмы сообщают челноку необходимую скорость и направление движения через зев.

Боевые механизмы по способу передачи движения разделяются на кулачковые, кривошипные, пружинные и пневматические. Наиболее распространены кулачковые механизмы, в которых кулачок используется и как ведущий орган, и как ведомый.

По расположению деталей на станке боевые механизмы разделяются на три вида: нижнего, среднего и верхнего боя. Широко используются механизмы среднего боя.

Боевые механизмы устанавливаются с обеих сторон ткацкого станка, так как бой происходит попеременно (то с одной, то с другой стороны станка), поэтому боевые кулачки повернуты на среднем валу один относительно другого на 180 градусов. Средний вал вращается с частотой в 2 раза меньшей, чем главный вал, поэтому за каждый полуоборот среднего вала происходит один удар и прокладывается одна уточная нить

При выработке тканей на станках с многочелночными механизмами часто необходимо производить бой не поочередно с каждой стороны, а в более сложной последовательности. По очередности боя боевые механизмы разделяются на механизмы последовательного и произвольного боя.

На рис. 1.28 приведена схема боевого механизма среднего последовательного боя автоматического ткацкого станка. На среднем валу 1 станка закреплен боевой кулачок 2, который своим мыском 3 действует на боевой каточек 4. Через боевой каточек поворачивается на некоторый угол веретено 6 с укрепленным на нем рычагом (стременем) 5. Проушина рычага через короткий хомутик 21, брусок 20, длинный хомутик 11 отклоняет погонялку 9 на некоторый угол и через гонок 8 сообщает движение челноку 7. Стрелка 10 препятствует перемещению хомутика вверх. Для обеспечения правильного полета челнока верхний конец погонялки вставлен в прорезь башмака 12, профиль нижней части которого представляет дугу, описанную радиусом, равным расстоянию от центра выреза гонка до плоскости кронштейна 17, укрепленного на подбатанном валу 18. Во время работы станка башмак свободно катится по кронштейну. Язычок 14 и погонялка прижимаются к ролику 13 ремнем 15, нижний конец которого соединен с отжимным блочком 16. На этот блочек действует спиральная пружина, возвращающая погонялку в исходное положение. Башмак имеет продольный вырез, в который входит прилив 19 кронштейна 17, вследствие чего устраняется боковое смещение башмака и погонялки.

Рис. 1.28. Схемы боевого механизма (а) и боевого кулачка (б) челночного ткацкого станка

При наладке боевого механизма необходимо правильно устанавливать силу боя. Силой боя называют путь, проходимый челноком в период разгона. На практике сила боя определяется также величиной размаха погонялки в период разгона челнока или расстоянием, на которое перемещается гонок в период разгона. Размах погонялки и величина перемещения гонка регулируются перестановкой стремени 5. При увеличении длины стремени размах погонялки увеличивается. Кроме этого, на размах погонялки влияют длина хомутика 21, изменяющая зазор между хомутиком и погонялкой и положение стрелки 10, изменяющей плечо l₂.

Машиностроительные заводы выпускают ­ткацкие станки с автоматической сменой шпуль, одно- и двухчелночные, с заправочной шириной 120; 140 и 160 см. Станки мо­гут быть одно- и двухнавойными, иметь эксцентриковый, кареточный зевообразовательный механизм или жаккардовую машину. По конструкции и принципу работы эти станки примерно одинаковы и различаются лишь шириной и количеством чел­ноков.

На рис. (1.29,а) приведена принципиальная технологическая схема выработки ткани на челночных станках. Навой 1 со шлихтованной основой помещается позади ткацкого станка. Сматываясь с навоя, основа огибает валик 2, который называ­ется задним скалом, и затем идет к ценам 3. На каждую нить основы между ценами надета одна из ламелей 4 основонаблюдателя. Едва только оборвется какая-либо основная нить, надетая, на нее ламель падает, и это вызывает останов станка. По опустившейся ламели видно, какая нить оборвалась. От цен одна часть основных нитей направляется в глазки ремизки 5, а другая часть — в глазки ремизки 7. Ремизки 5 и 7 попере­менно перемещаются (одна вверх, а другая вниз и обратно), при каждом перемещении раздвигая нити основы и таким обра­зом образуя зев.

Рис. 1.29. Образование ткани:

а — схема челночного ткацкого станка; б, в, г, д — последовательность положения ос­новных рабочих органов при образовании ткани

Выйдя из глазков ремизок, основные нити проходят между зубьями берда 8 и сходятся вместе у опушки ткани 10, где они переплетаются с уточными нитями. В дальнейшем движении об­разованная ткань огибает грудницу 11, вальян 13, снова подни­мается вверх, и, обогнув направляющий валик 14, направляется на товарный валик 12.

Вальян 13 получает вращение от особого товарного регуля­тора. Это вращение передается товарному валику 12 и вызы­вает навивание на него вырабатываемой ткани. При навивании ткани основа натягивается, заставляя навой поворачиваться для разматывания основных нитей.

Ткань образуется следующим образом. Как только ремизки переместятся и образуют зев, в этот зев пролетает ткацкий чел­нок 9, выбиваемый из челночной коробки боевым механизмом (рис. 1.29,6). При своем полете челнок скользит по полирован­ной планке — склизу, закрепленному на брусе 15 батана 16, непосредственно над которым находятся нити нижней части зева. Конец нити, выходящей из челнока, задерживается кром­кой ткани, поэтому нить сматывается с початка во время по­лета челнока. Челнок, пролетев через зев, попадает в челноч­ную коробку с другой стороны станка и затормаживается в ней. Уточная пить, оставшаяся в зеве, прибивается к опушке ткани с помощью берда 8 (рис. 1.29,в,г), укрепленного в брусе 15 ба­тана 16. Батан через поводок 19 соединяется с коленчатым ва­лом 20, который непрерывно вращается через передачу от элек­тродвигателя и качает батан, имеющий шарнирное соединение 23 в нижней части. Как только челнок пролетит через зев, ре­мизки 5 и 7 меняются своими местами: верхние основные нити становятся нижними, а нижние — верхними, образуя новый зев, и уточная нить оказывается переплетенной между основными.

Прибив бердом уточную нить к опушке ткани, батан быстро отходит назад, и челнок снова пролетает в образовавшийся зев, прокладывая новую уточину (рис. 1.29,д). Эту уточину батан опять прибивает бердом к опушке ткани, ремизки снова переме­щаются, а основные нити переплетаются с новой уточиной.

Так продолжается нарабатывание ткани за счет проклады­вания нитей утка и переплетения их с нитями основы. Коленча­тый вал 20 делает 220 и более оборотов в минуту. За каждый оборот прокладывается и зарабатывается в ткань одна уточина.

Из описания процесса образования ткани следует, что нитям основы и утка необходимо сообщать движения в двух направле­ниях: вдоль нитей и перпендикулярно им. Эти движения пере­даются нитям механизмами ткацкого станка. Движение основы в направлении, перпендикулярном оси нитей, для образования зева и переплетения основными нитями уже прокинутой уто­чины осуществляет зевообразовательный механизм. Движение уточины в продольном направлении (прокидывание) происхо­дит во время пролета челнока через образовавшийся зев в ре­зультате воздействия на челнок боевого механизма. Движение уточины перпендикулярно ее оси для прибивания ее к опушке ткани осуществляет механизм батана. Движение основы в про­дольном направлении, наматывание наработанной ткани и обеспечение натяжения основных нитей осуществляют механизмы товарного регулятора и основного регулятора (или основного тормоза).

Все названные механизмы принимают непосредственное уча­стие в формировании ткани на станке и относятся к числу ос­новных механизмов.

От длины ткани, наматываемой на товарный валик при при­бое к опушке ткани одной уточины, зависит плотность ткани по утку, а от отпуска основы основным регулятором — величина ее натяжения. Плотность ткани по основе зависит от частоты зубьев берда и числа нитей основы, пробранных между двумя зубьями.

Кроме основных механизмов, ткацкий станок имеет целый ряд вспомогательных и предохранительных ме­ханизмов, улучшающих работу станка, облегчающих его обслуживание, способствующих выработке ткани высокого ка­чества.

Вспомогательные механизмы предназначены для изменения направления движения основы, поддержания основы и ткани между ткацким навоем и товарным вальяном. К ним относятся: скало, ценовые палочки, шпарутки и грудница.

Скало 2 (рис. 1.29,а) (валик с шипами) поддерживает основу и меняет направление ее движения с вертикального на горизонтальное.

Ценовые палочки 3 (прутки) разделяют нити основы на чет­ные и нечетные. Их вставляют между нитями основы взамен ценовых шнурков при заправке станка в том случае, когда ос­нова более плотная.

Шпарутки 24 не допускают усадки ткани по ширине под действием натяжения утка, возникающего при изгибе уточных нитей во время их прибоя бердом к опушке ткани.

Грудница 11 (металлический изогнутый брусок) изменяет направление ткани с горизонтального на вертикальное.

Кроме того, на автоматических ткацких станках имеются ме­ханизмы автоматической смены шпуль, обеспечи­вающие бесперебойное питание утком.

Предохранительные механизмы предупреждают вы­работку недоброкачественной ткани в случае обрыва нитей ос­новы или утка, недолета или вылета челнока. К предохрани­тельным механизмам относятся:

- уточная вилочка, предупреждающая порок недосеки в случае обрыва уточной нити или полного схода ее с находящейся в челноке шпули;

- основонаблюдатель (ламельный прибор), останавливающий станок в случае обрыва нити основы и предотвращающий порок близну;

- замочный механизм, предупреждающий массовый обрыв ни­тей основы при недолете челнока в челночную коробку;

- предохранитель от вылета челнока, улавливающий челнок, вылетающий из зева;

- искатель опушки ткани, помогающий предупреждать возник­новение пороков (забоин и недосек) при пуске станка после ос­танова его по какой-то причине.

Без таких механизмов, как основонаблюдатель, уточная ви­лочка, автоматическая смена шпуль, один ткач не смог бы об­служивать больше одного-двух станков. С этими механизмами ткачи обслуживают десятки станков.

Образование тканых узоров. Для создания в ткани желае­мого переплетения основы и утка необходимо так управлять образованием зева, чтобы каждый раз ремизки приподнимали те нити основы, которые должны перекрывать очередную про­кидываемую челноком уточную нить. Для этого необходимо, чтобы число ремизок на станке было не меньше числа нитей в раппорте по основе. Для выработки простых переплетений с небольшим раппортом необходимое число ремизок невелико и для управления их движением применяют простейший экс­центриковый зевообразовательный механизм (рис. 1.29,а).

Подъемом и опусканием каждой пары ремизок в этом слу­чае управляет пара эксцентриков 21, сидящих на общем для всех эксцентриков валу 22. Каждый эксцентрик действует на ролик особого рычага 17, который связан тягами 18 с соответ­ствующей ремизкой. Ремизки попарно связаны ремешками 6.

Когда один эксцентрик, действуя на ролик, опустит свой проступной рычаг, то связанная с ним ремизка опустится, а дру­гая поднимется. Второй эксцентрик при этом повернут так, что допускает это движение. Через пол-оборота вала 22 вступает в работу второй эксцентрик и т. д.

На рис. 1.29 показана схема станка, имеющего две ремизки, — значит, на нем можно вырабатывать ткани только полотняного переплетения. С увеличением числа нитей в раппорте ткани увеличивается число ремизок и число эксцентриков, необходи­мых для управления их движением. Зевообразовательный ме­ханизм с эксцентриками становится все более громоздким. По­этому его не применяют при выработке тканей более сложных переплетений, когда необходимое число ремизок больше 6—8.

Для получения тканей с более сложными переплетениями применяют зевообразовательные механизмы другого типа - ремизоподъемные каретки и жаккардовые машины, в которых зев образуется специальными подъемными механизмами.

Ремизоподъемные каретки. На станках, снабженных кареточными зевообразовательными механизмами, порядок подъема и опускания ремизок обеспечивается призмой с картоном. Кар­тон представляет собой набор карт-планок, соединенных колеч­ками в бесконечное полотно. На карты набиты колышки в со­ответствии с рисунком переплетения. При повороте призмы на одну грань надетый на нее картон перемещается, вводя в дей­ствие новый элемент карты с колышками, которые, взаимодей­ствуя с другими элементами механизма (крючками, ножами и др.), управляют порядком чередования подъема и опускания ремизок. Изменяя расположение колышков, можно получать разнообразные переплетения. Число ремизок, а значит, и рап­порт вырабатываемых тканей на ткацких станках с каретками может достигать 32, что позволяет вырабатывать на них ткани различных мелкоузорчатых и сложных переплетений.

В хлопчатобумажной промышленности применяются челночные ткацкие станки АТ-100-5М, AT-100-6, АТ-120-6М, AT-140-5, AT-160-5, AT-175, AT-4-120-5, в шерстяной —AT-175-Ш5, АТ-4-175-Ш, АТ-2-175-Ш, АТ-2-200-Ш; в шелковой АТ-120-Шл-5М, АТ-160-Шл-5М, АТ-2-120-Шл-5М, АТ-2-160-Шл5; в льняной — АТ-60-Л5 для выработки полотенец, АТ-100-Л5И АТ-120-Л5 для выработки тканей из пряжи средней линейной плотности, AT-175-Л5 и АТ-225-Л5 для выработки льняных тканей, скатертей и покрывал, АТ-100-ЛБ для выработки брезентовых тканей из льняной и оческовой пряжи, АТ-120-ЛЗМ для выработки мешочных и паковочных тканей.

В настоящее время в текстильной промышленности практически все челночные ткацкие станки заменены на бесчелночные.

Лекция 10

Бесчелночные ткацкие станки

Обычные челночные механические и автоматические ткац­кие станки с возвратно-поступательным движением челнока и батана имеют целый ряд серьезных недостатков:

1. На челночных ткацких станках используется только 1/3 времени работы челнока, а 2/3 уходит на ожидание и перемену движения челнока.

2. Чтобы привести в действие ткацкий челнок, его надо ударить с силой, примерно в 50 раз большей массы самого челнока, т. е. при массе челнока 200—700 г (в среднем 500 г) надо со­общить ему удар силой до 445 Н. Челнок нужно не только бы­стро разогнать, но также моментально и остановить. В результате много энергии затрачивается вхолостую.

3. Батан, амплитуда колебания которого составляет 30—40 см, приводит в движение массу 300 кг (на легких станках) и до 500 кг (на полутяжелых). Батан также совершает воз­вратно-поступательное движение и, обладая такой большой массой, вызывает значительные инерционные нагрузки на валы и рамы станка.

В результате станок работает неравномерно из-за периоди­чески изменяющегося направления движения всех основных ор­ганов станка — челнока, батана, ремиз, погонялок и т. п. Главный вал на станке вращается неравномерно, многие детали и меха­низмы станка быстро изнашиваются.

4. Сильный шум из-за ударов челнока, батана, погонялок и т. д.

5. Большие массы челнока и батана и их возвратно-посту­пательное движение мешают увеличению скоростного режима ткацкого станка. При заправочной ширине 100 см максимальная частота вращения главного вала современного автомати­ческого станка составляет 220—240 мин ^-1.

Исходя из перечисленного прово­дится большая работа по созданию ткацких машин без обыч­ных челноков, машин, основанных на новых принципах обра­зования ткани.

На многих станках последних типов питание утком произ­водится с неподвижных бобин, а ввод утка в зев осуществляется различными способами: пластинками, стальными лен­тами, рапирами и другими приспособлениями или на основе пневматики (струей воздуха), гидравлики (струей воды). Станки с такими принципами прокладывания уточных нитей получили название бесчелночных.

Бесчелночные станки по сравнению с челночными обладают рядом преимуществ:

- рабочие органы движутся на меньших уча­стках пути;

- средняя линейная скорость прокладки уточной нити на челночных и рапирных станках 12—15 м/с, на СТБ — 20— 32 м/с, на пневматических — 32—36 м/с;

- рапира или иной мало­габаритный прокладчик утка требует намного меньшего откры­тия зева, что сокращает путь батана и ремизок, уменьшает на­пряжение в нитях основы;

- частота вращения главного вала бес­челночного станка не зависит от его рабочей ширины.

Созданы также многозевные станки с одновременным прокладыванием уточных нитей в несколько зевов, образуемых основными нитями. Имеются конструкции круглых ткацких челночных станков, где уточная нить прокладывается по кругу.

Основным недостатком бесчелночных ткацких станков явля­ется ограниченность ассортимента тканей, вырабатываемых на них, так как их конструкция позволяет вырабатывать ткани простых переплетений. Однако ведутся работы по оснаще­нию их механизмами, позволяющими вырабатывать ткани и более сложных переплетений. Примером может служить эф­фективная компоновка ткацкого станка СТБ и жаккардовой машины, позволяющая вырабатывать крупноузорчатые ткани.

Ткацкие станки с малогабаритным прокладчиком утка

В ткацких станках с малогабаритными прокладчиками утка сохранен обычный принцип образования ткани, но изменен способ введения в зев уточной нити. Вместо тяжелого чел­нока — носителя уточной паковки — используются легкие мало­габаритные прокладчики, не несущие уточную паковку. Исход­ной уточной паковкой является бобина, с которой прокладчик захватывает нить и несет ее в зев отдельными отрезками.

Станки высокопроизводительны, они прокладывают в зев 400— 600 м уточной нити в минуту (вместо 240 м на обычных стан­ках).

Станки выпускаются одно-, двух-, четырехуточными, т.е. позволяют применять в утке сырье одного, двух и четырех различных видов; одно-, двух- и трехполотенными, т. е. на одном станке можно вырабатывать от одного до трех параллельных полотен ткани. При этом станки с заправочной шириной 175см. бывают только однополотенными, станки с заправочной шири­ной 216 и 250 см. могут вырабатывать от одного до двух поло­тен, а с заправочной шириной 330 см. — от двух до трех полотен. Конструкция всех типов станка принципиально одинакова, некоторые различия обусловлены шириной станка.

Технологическая схема ткацкого станка показана на рис. 1.34. Как и на обыкновенном ткацком станке, нити основы 2 свиваются с навоя 1, огибают качающееся скало 3 и через ла­мели 4 электрического основонаблюдателя, ремизы 5 и бердо 6 проходят к опушке ткани. В зев, образованный основными ни­тями, прокладывается уточная нить, которая прибивается бердом к опушке ткани.

Рис. 1.34. Технологиче­ская схема ткацкого станка типа СТБ

Суровая ткань, пройдя над опорой 7, огибает далее груд­ницу 8, вальян 10, прижимной валик 9, направляющую 11 и на­вивается на товарный валик 12.

Для прокладывания уточной нити в зев вместо обычного большого челнока, несущего уточную паковку, применяется ма­лый челнок — прокладчик утка — в виде стальной пластинки с пружинным захватом уточной нити. Масса такого прокладчика утка 40 г. Прокладчик утка выполняет роль нитеносителя. Пролетая через зев, он вводит между нитями основы захвачен­ную уточную пить, сматывая ее с конической бобины, установ­ленной на бобинодержателе сбоку станка.

После ввода уточины в зев прокладчик утка тормозится в приемной коробке, уточная пить обрезается и прокладчик воз­вращается в уточно-боевую коробку без уточной нити с по­мощью специального транспортирующего устройства, которое расположено под основой, между ремизом и бердом.

Конец нити рабочей бобины заранее связывается с началом нити на запасной бобине и станок при доработке бобины не ос­танавливается — процесс ткачества протекает непрерывно. На станке можно вырабатывать одно, два и более полотен одновременно. Образование кромок на станке выполняется специальными кромкообразовательными механизмами, которые располагаются по краям станка и посередине, когда на станке вырабатывается два или более полотен.

Проложенная через зев уточная нить захватывается с двух сторон каждого полотна выдвигающимися улавливателями-за­жимами и разрезается. Концы уточной нити, выступающие по­сле ее разрезания с обеих сторон каждого полотна, закладыва­ются кромкообразовательным механизмом в последующий зев и зарабатываются в ткань. Образованные таким образом кромки имеют ширину 13—15 мм и удовлетворяют всем требова­ниям, предъявляемым к ним со стороны отделочного производ­ства.

Станки этого типа оборудуются эксцентриковыми зевообразовательными механизмами на 10 ремизок и позволяют вырабатывать ткани полотняным, саржевым, атласным переплете­ниями и их производными с раппортом по утку до 8. На станке имеется механизм, позволяющий чередовать прокидку уточных нитей в зев с двух или четырех бобин. Это дает возможность работать на станке со сменой до четырех цветов утка, т. е. вы­рабатывать пестротканые ткани.

На рис. 1.35 приведена схема прокладывания уточной нити на станке типа СТБ.

Уточная нить с бобины 1, установленной на неподвижной раме станка, пройдя нитепроводник, находящийся на баллоногасительном щитке, попадает в тормоз 2, проходит глазок компенсатора 3 и удерживается губками возвратчика утка 4, находящегося в боевой коробке 5. Тормоз предупреждает образование петель при полете прокладчика с уточной нитью через зев. Нитепрокладчик 6 с разжатыми губками подается к возвратчику утка 4.

Рис. 1.35. Схема прокладывания уточной нити на станке типа СТБ

Губки возвратчика открываются, а губки прокладчика закрываются, нить передается прокладчику, который подготовлен к полету через зев. Тормоз открывается, а компенсатор опускается. Осуществляется бой и уточная нить, сматываемая с бобины, прокладывается в зев нитепрокладчиком, который движется внутри направляющей гребенки 7. Нитепрокладчик затормаживается в приемной коробке 8 и перемещается к боевой коробке 5 с помощью сравнительно медленно движущегося конвейера, поэтому на станке работает от 11 до 17 нитепрокладчиков, движущихся друг за другом.

Кроме перечисленных рабочих органов, в прокладывании уточной нити участвуют центрирующее устройство (располагает уточную нить по центру губок возвратчика утка); улавливатели–зажимы (удерживают проложенную уточную нить в натянутом состоянии и перемещают ее к опушке ткани вместе с бердом); ножницы (разрезают уточную нить у боевой коробки) и кромкообразующее устройство (кромки ткани на этом станке образуются путем закладки кончиков уточной нити в следующий зев).

Пневматический ткацкий станок

Бесчелночные пневматические ткацкие станки предназначены для выработки тканей из химических комплекс­ных нитей и пряжи. На них можно вырабатывать ткани прос­тых переплетений (полотняные, саржевые и их производные) с поверхностной плотностью не более 200 г/м² и с плотностью по основе и утку — до 60 и 45 нитей на 10 см соответственно.

Заправочная ширина ткани на станке 90—125 см, частота вра­щения главного вала 300, 350 и 400 мин^-1.

Особенностью этих станков является то, что нить утка про­кладывается в зев силой давления сжатого воздуха, подавае­мого к станкам от компрессора по трубопроводам. Схема за­правки основных нитей и навивание ткани на товарный валик аналогична схемам заправки других систем станков.

Технологическая схема прокладывания утка на пневматиче­ском станке приведена на рис 1.37.

Паковка 5 с утком расположена с левой стороны станка. Нить утка 4 сначала проходит через тормозное устройство 3, затем под прижимным роликом 2 и наматывается на барабан 1 отмеривающего механизма. По­сле отмеривания уточной нити определенной длины она сбрасы­вается с барабана и попадает под действие струи 10 сжатого воздуха.

Воздух увлекает за со­бой нить в сопло 6, и через ка­нал конфузора 9, состоящего из набора фигурных пластинок, про­кладывает ее до противополож­ной стороны зева, где она попа­дает под действие отсасывающего устройства 8, вытягивающего кончик уточной нити из зева. При прибое уточной нити верхней частью берда конфузор опус­кается под ткань, а уточная нить выводится из его канала. Об­резанные ножницами 7 концы уточных нитей образуют бахрому, выступающую за кромки ткани. Для закрепления кромок на станке предусмотрено перевивочное устройство. Нити с отдельных катушек перевивочного устройства переплетают нити утка у кромки ткани, закрепляя ее и предохраняя от осыпания кро­мочных нитей.

Рис. 1.37. Технологическая схема пневматического ткацкого станка

Конфузор состоит из отдельных пластин, которые закреплены на батане. В момент прибоя батан отводит конфузор под опушку ткани, происходит смена зева, уточная нить выводится нитями основы через щель в пластинах конфузора и прибивается к опушке ткани. Кромочные нити основы закрепляются с помощью специального механизма перевивки.

Ткань, вырабатываемая на пневматическом ткацком станке, имеет с правой стороны неровную кромку из концов нитей утка. Эта бахрома мешает дальнейшей отделке ткани, поэтому ее отрезают специальным ножом, в результате чего на станке образуются дополнительные отходы.

Применение сжатого воздуха требует дополнительных затрат на подвод коммуникаций для подачи воздуха к станкам и на оборудование для подготовки и очистки сжатого воздуха. Движение уточной нити в конфузоре неустойчивое, поэтому возможны недолеты нити до противоположного края основы, вследствие чего в ткани возникают пороки, снижающие ее сортность.

Пневматические ткацкие станки выпускаются с шириной заправки по берду от 110 до 410 см. Увеличение ширины заправки станка приводит к увеличению скорости прокладывания утка от 28 до 52 м/с. На широких ткацких станках такая скорость достигается за счет использования дополнительных эстафетных сопел вдоль движения уточной нити. На станках может быть установлено до 28 эстафетных сопел.

Увеличение скоростных режимов пневматических ткацких станков до 1800 прокидок в минуту и увеличение рабочей ширины станка повлекло за собой не только резкое увеличение их производительности до 3200 метроуточин в минуту, но и увеличение съема продукции с единицы производственной площади.

На современных пневматических ткацких станках широко применяются микропроцессоры, которые управляют такими важными операциями, как прокладывание уточной нити, автоматический поиск зева, где произошел обрыв уточной нити, работа эстафетных сопел, подача основы, натяжение основы и утка, автоматическое удаление дефектных уточин. Чаще всего электронное управление используется в приводе станка. Благодаря микропроцессору можно точно контролировать износ главных деталей станка. С помощью электронной ремизоподъемной каретки возможно автоматически синхронизировать зевообразование и создание цветного рисунка из уточных нитей. Микропроцессор контролирует различные параметры, каждое их изменение фиксируется, обрабатывается и моментально реализуется. Память микропроцессора собирает и запоминает информацию, а затем автоматически выбирает правильное решение среди огромного множества возможностей. Управление станками с помощью микропроцессоров увеличивает степень автоматизации и облегчает обслуживание станка ткачом.

Гидравлические ткацкие станки

В промышленности используются бесчелночные гидравлические ткацкие станки, предна­значенные для выработки тканей из гидрофобных волокон. На этих станках уточная нить вводится в зев струей воды, выходящей под давлением из форсунки. Нить сматывается с паковки и отмеривается специальным отмеривающим устройством. Про­ложенная в зев уточная нить прибивается к опушке ткани бердом, ее концы отрезаются механическими или электрическими ножницами. Ткань с таких станков имеет бахрому из уточных нитей. Частота вращения главного вала гидравлических станков в зависимости от их заправочной ширины колеблется от 300 до 550 мин^-1. Технологическая схема станка аналогична схеме пневматического станка. Станки имеют одинаковый зевообразовательный механизм, перевивочное устройство и другие механизмы.

Рапирные ткацкие станки

В последние годы повышенное внимание в ткачестве уделяется рапирным ткацким станкам.

Классификацию рапирных ткацких станков можно провести по следующим основным признакам: по виду рапир, их числу и способу введения уточной нити в зев. Ткацкие станки могут быть с жесткими, гибкими и телескопическими рапирами. Станки могут иметь одну или две рапиры.

По способу введения уточной нити в зев различают систему Dewas – в зев прокладывается одна уточная нить, передача нити происходит за конец и систему Gabler – уточная нить вводится в зев петлей, которая потом в большинстве конструкций ткацких станков распрямляется.

На рисунке 1.39 показан процесс прокладывания уточной нити на ткацком станке с гибкими рапирами. Уток 1 с конической бобины, расположенной с правой стороны станка, прокладывается через зев гибкими рапирами 3, которые представляют собой стальные ленты с захватами 4 и 5 на концах. Рапиры движутся возвратно-поступательно с помощью дисков 2, расположенных с двух сторон станка.

Правая рапира доводит уточную нить до середины станка, где происходит встреча правого и левого захватов и уточная нить передается левой рапире. Рапиры расходятся, и уточная нить прокладывается через зев полностью. Затем кромкообразовательное устройство формирует закладные кромки.

Рапирные ткацкие станки предназначены для выработки многоцветных тканей по утку (до шестнадцати цветов). Одним из недостатков станков с жесткими рапирами является увеличение габаритных размеров станка по ширине. Применение гибких рапир требует дополнительных направляющих для движения рапир.

Рапирные ткацкие станки выпускают многие зарубежные фирмы: «Дорниер» (Германия), «Пиканоль» (Бельгия), «Сомет», «Ново-Пиньоне», «Ваматекс» (Италия), «Заурер» (Швейцария) и др. На станках широко используются электронные средства автоматизации процесса формирования ткани.

Станки с жесткими рапирами имеют заправочную ширину 160–400 см, скорость движения рапир от 12 до 42 м/с, производительность – до 1000 м.ут/мин.

Станки с гибкими рапирами выпускают с заправочной шириной 175–380 см, скорость движения рапир составляет 12–28 м/с, производительность – до 1300 м.ут/мин.

Ткацкие станки с телескопическими рапирами выпускает фирма «Заурер» (Швейцария). Их применение позволяет уменьшить площадь, занимаемую станком. Они хорошо подходят для выработки тканей из фасонной пряжи, пряжи высокой крутки (креп, вуаль), а также из пряжи с малой разрывной нагрузкой.

Рис. 1.39. Схема прокладывания уточной нити гибкими рапирами

Следует отметить, что в последнее время рапирный способ прокладывания утка постоянно совершенствуется и находит практически неограниченную область применения для изготовления самых разнообразных тканей.

Лекция 11

Оборудование трикотажного производства

Сущность петлеобразования. Органы петлеобразования

Трикотажно-вязальные машины обычно снабжены крючко­выми, язычковыми или пазовыми (составными, движковыми) иглами. Для начала вязания на машинах с крючковыми иглами необходимо, чтобы на каж­дой игле или хотя бы на половине всех игл, с чередованием че­рез одну, были образованы первоначальные петли.

На первых машинах эти петли на крючковых иглах полу­чали путем обвивания игл нитью аб (рис.2.4,а). Эта нить обра­зовывала старые петли С₁, С₂, С₃ и С₄ соответственно на иглах И₁, И₂, И₃ и И₄. При этом все первоначальные петли были образованы одной нитью. На современных же машинах первоначальные петли получают прокладыванием нити не на все иглы под­ряд, а через одну, как показано на рис. 2.4,б, что легко дости­гается на машинах, где иглы имеют последовательное продоль­ное передвижение. На рис. 2.4,б видно, что нить проложена только на нечетные иглы И₁ И₃, И₅.

После того как на иглах образованы первоначальные (ста­рые) петли, они отодвигаются назад от крючков по игольным стержням. Затем на иглы прокладывается нить вг (рис. 2.4,в), которая последовательно изгибается в петли. Таким образом, на иглах получается по две системы петель: старая С₁, С_з, С₅ и новая h₁, Н₂, Н₃, Н₄ и Н₅. Обе системы далее передвигаются вперед до тех пор, пока новые петли не окажутся под крючками, а старые — на крючках игл (рис. 2.4, г). Для этой цели крючки игл закрываются. Затем старые петли передвигаются вперед до тех пор, пока они не упадут с игл на новые петли, как показано на рис. 2.4, д.

Схемы начала петлеобразования язычковыми иглами изображены на рис. 2.5. Если только на иглы И₁ и И₃ проложить нить аб (рис. 2.5,а), а затем отодвинуть эту нить за язычки К₁ и К₃, как показано на рис. 2.5,б, то получим первоначальный ряд петель на нечетных иглах. После этого на все иглы прокладывается нить вг. Иглы отодвигаются назад, петли нити аб закрывают язычки К₁ и К₃ игл И₁, И₃ и т. д. (рис. 2.5,в).

Рис. 2.4 Схемы петлеобразования крючковыми иглами

Рис. 2.5. Схемы петлеобразования язычковыми иглами

Далее петли нити аб, скользя по закрытым язычкам, сбрасываются на петли нити вг, как видно на рис. 2.5,г. Таким образом, теперь уже на каждой игле, будет петля. Затем операции повторяются, т. е. петли отодвигаются назад по неподвижным иглам или иглы вы­двигаются вперед при неподвижных петлях. Висящие под крюч­ками игл петли при своем передвижении назад по иглам от­крывают язычки игл и, скользя по ним, сходят на стержни игл. Итак, иглы опять подготовлены для про­кладывания на них нити и образования из нее нового ряда петель.

Схемы петлеобразования пазовыми иглами представлены на рис. 2.6. На рис. 2.6,а под крючками игл И₁, И₂, И₃ видны три замкнутые петли, образованные из нити аб. Такие петли обычно принадлежат ранее выработанному трикотажу. Надетые на иглы, они отодвигаются по ним до положения, показанного на рис. 2.6,б. После этого на иглы прокладывается нить вг, из которой обра­зуются незамкнутые (новые) петли. Затем выдвигаются движки Д₁, Д₂ и Дз, чтобы закрыть крючки игл, как изображено на рис. 2.6,в.

Если после этого петли из нити аб продвигать вперед в направлении крючков игл, то петли этой нити под крючки не попадут и сбросятся с игл, как показано на рис. 2.6,г. Таким образом, будет получен новый ряд замкнутых петель, образован­ных уже из нити вг. Теперь эти петли будут выполнять роль первоначальных (старых) петель. Далее движки игл Д₁, Д₂ и Д₃ отводятся назад, чтобы их передние мыски спрятались в па­зах игл И₁, И₂, И₃, как это изображено на рис. 2.6,а, и процесс снова повторяется.

Ознакомившись с принципом петлеобразования, можно прийти к выводу, что для осуществления его кроме игл необхо­димо иметь и другие приспособления, выполняющие следующие функции:

- передвижение старых петель по иглам вперед и назад;

- прокладывание нити на иглы;

- изгибание этой нити в петли;

- передвижение новых петель под крючки игл;

- прижатие крючков игл к стержням, чтобы закрыть вход под крючки игл старым петлям;

- нанесение старых петель на крючки игл, когда вход под крючки закрыт;

- сбрасывание с игл старых петель.

Эти функции на трикотажных машинах обычно выполняют иглы, платины, пресс и нитевод.

Лекция 12

Особенности процесса петлеобразования на двухфонтурных трикотажных машинах

а) Плосковязальная машина

Плосковязальные машины предназначены главным образом для выработки изделий верхнего трикотажа. Процесс петлеобразования на плосковязальных машинах с язычковыми иглами осуществляется вязальным спо­собом.

Иглы обеих игольниц расположены в шахматном порядке по отношению друг к другу, причем петли на обеих игольницах образуются последовательно и обе игольницы являются актив­ными.

Процесс петлеобразования на плосковязальной машине пока­зан на рис. 2.22. Он включает в себя операции: заключение (на иглах 1—5); прокладывание (на игле 8); вынесение, прессова­ние, нанесение (на игле 9); соединение (на рисунке не пока­зано); сбрасывание, формирование (на игле 10); оттяжку (на игле 11).

При выполнении операции заключение иглы перемещаются на величину, достаточную для того, чтобы старые петли сошли с язычка на стержень. При этом старые петли удерживаются от подъема вместе с иглами действием силы, оттягивающей трикотаж. Эта сила стремится изогнуть язычок, и при сходе с него петли язычок будет стремиться закрыться; роль приспо­собления, препятствующего закрыванию язычка, выполняют во­лосяные щетки, установленные на вязальной каретке (на рис. 2.22 они не показаны).

Опускаясь, иглы последовательно (поочередно) захватывают новую нить. Для надежного захвата новой нити крючками игл надо, чтобы она попадала под крючки при опускании игл. По­этому головка нитевода не может быть расположена и зафик­сирована на оси игольного замка, а при пе­ремене хода должна перемещаться с одной стороны каретки на другую.

Рис. 2.22. Процесс петлеобразования на плоскофанговой машине

Для того чтобы старые петли С (рис. 2.22) были сброшены на новую нить, необходимо, чтобы иглы опускались достаточно низко по отношению к отбойной плоскости. Величина опускания игл относительно отбойной плоскости (глубина кулирования) определяет размер получаемых петель трикотажа.

Положение старых петель С во время операции формирова­ние относительно отбойной плоскости не является определенным. Оно зависит от многих факторов: силы оттяжки полотна, вели­чины петель, расстояния между игольницами, толщины, вида и жесткости перерабатываемых нитей, натяжения нити, скорости вязания. Поэтому на размер получаемых петель при данной глу­бине кулирования оказывают влияние вышеперечисленные факторы.

Формирование новых петель на плосковязальных машинах выполняется с отдачей (перетяжкой) нити из уже образованных петель.

Поскольку нить, идущая от нитевода Н к игле 10, испыты­вает значительное трение в крючках игл 9, 8, 7, 6, то во избе­жание разрыва нити необходимо, чтобы уже сбросившая петлю, игла 11 могла приподняться и отдать часть своей нити игле 10. Величина отдачи нити зависит от формы кулирных клиньев, силы оттяжки полотна, степени зажатия игл в пазах игольницы.

Движения, необходимые для выполнения процесса петле­образования, иглы получают от клиньев замков, действующих на их пятки.

б) Интерлочная машина.

На машинах интерлок выполняется вязальный последовательный способ петлеобразования с распределением. При этом способе иглы обеих игольниц работают последовательно и операции процесса петлеобразования выполняются сначала на активной игольнице (цилиндре), а затем с некоторым запозданием на пас­сивной игольнице (диске).

Активной считается игольница, получающая нить для обра­зования петель из нитевода.

На рис. 2.23 показан процесс петлеобразования на машине интерлок, где обозначены: 1, 2, 3 и т. д.— короткие иглы ци­линдра; 1', 2', 3' и т. д.— длинные иглы цилиндра; I, II, III и т. д.— короткие иглы диска; I', II', III' и т. д. — длинные иглы диска; С — старые петли; Н — нвая нить.

Игла 7 цилиндра, поднявшись до крайнего верхнего положе­ния, чтобы произвести заключение, начинает опускаться, так как она должна получить прокладываемую нить. При выполнении этой операции, во время которой петли цилиндра и диска сходят с язычков игл на стержни, язычки игл под действием сил, приложенных к петлям, будут стремиться закрыться. Для предотвращения этого явления нитевод выполняется такой кон­фигурации и устанавливается так, что его нижняя грань пре­пятствует закрыванию язычков игл цилиндра, а боковая — игл диска.

Игла VII диска, осуществившая заключение, начинает отхо­дить назад настолько, что находящаяся на ней старая петля подходит под ее крючок. Игла 8 получает новую нить, игла VIII выстаивает. Игла 9 показана в момент выполнения опера­ции прессование, игла 10 — в момент выполнения операций сое­динение, сбрасывание и начало формирования.

Новая петля, формируемая из нити, лежит на стержнях игл X и XI диска. При выполнении процесса петлеобразования на машинах интерлок протяжки новых петель при формировании располагаются не на отбойных зубьях, а на иглах X и XI диска.

Рис. 2.23. Процесс петлеобразования на машине интерлок

Игла XI выполняет операцию нанесение, иглы 12 и 13 под­нимаются, в результате чего освобождаются сформированные ими петли. Иглы XII и XIII получают возможность образовать новые петли, перетягивая нить из освободившихся петель, на­пример игла XII начинает формировать новую петлю за счет уменьшения новой петли иглы 12. Иглы 13 и 14 продолжают подниматься, а иглы XIII, XIV в это время формируют свои петли. Иглы 15 и XV уже образовали новые петли.

Процесс петлеобразования на машинах интерлок осущест­вляется распределительным способом: иглы одной (активной) игольницы формируют петли такой величины, чтобы иглы дру­гой (пассивной) игольницы могли заимствовать из них нить и образовывать свои новые петли. Чтобы выровнять полученные новые петли, иглы 16 и XV обеих игольниц опять отходят назад и окончательно формируют одновременно новые петли. Затем иглы диска будут немного выдвигаться вперед, чтобы освобо­дить вновь образованные петли и дать возможность оттянуть их и подготовить к заключению.

В следующей вязальной системе в работу вступают длин­ные иглы, которые не участвовали в образовании петель корот­кими иглами. Длинные иглы будут работать аналогично корот­ким, и занимать в этой системе такое же положение, какое за­нимали короткие иглы (рис. 2.23). Полный петельный ряд на машине интерлок образуется двумя вязальными системами.

в) Плоские оборотные машины

Процесс петлеобразования на плоских оборотных машинах и двухцилиндровых круглочулочных автоматах осу­ществляется вязальным способом. Основными петлеобразующими органами являются двухголовочные язычковые иглы и игловоды.

На плоских оборотных машинах двухголовочные язычковые иглы располагаются в пазах, образованных или фре­зеровкой, или вставкой штег в и г (рис. 2.24,а) в особые пазы игольниц а и б. Иглы могут переходить из паза одной иголь­ницы в паз другой, так как эти пазы расположены один против другого. На ребрах штег в и г имеются зубья Д и Ж, которые образуют отбойный гребень.

Каждой игле соответствуют два игловода М и Н, причем игловод М может соединяться с левой головкой иглы, а игловод Н — справой и перемещать ее в продольном направлении. На рис. 2.24,а показано, что игловод Н сцеплен с правой головкой иглы. При движении иглы справа налево язычок иглы открывается, и петля переходит на середину иглы, как показано на рис. 2.24,б.

При движении игловодов вперед их головки поднимают кверху горки Л и Р и оба игловода разъединяются с иглой. Игловод, который первым начнет двигаться назад, опустится книзу и захватит головку иглы. На рис. 2.24,в показано, что игловод М, соединившись с левой головкой иглы, передвигает иглу в направлении стрелки е₁, а игловод Н остается сво­бодным.

На правую головку иглы прокладывается нить У. При про­кладывании нити на иглу должны соблюдаться те же условия, что и при вязании на однофонтурных машинах, т. е. нить дол­жна попадать под крючок иглы при вынесении и не должна пересекаться язычком иглы в момент прессования. При движе­нии иглы по стрелке е₁ (рис. 2.24,г) старая петля С задержива­ется отбойными зубьями и закрывает язычок иглы. На рис. 2.24,в, г изображены операции прокладывание нити, вынесение и прес­сование на правой головке иглы.

При дальнейшем движении иглы по стрелке е₁ (рис. 2.24,д) выполняются операции нанесение, соединение, сбрасывание и формирование. После формирования новой петли Ц игловод М начинает двигаться слева направо по стрелке е₂ и передвигать в том же направлении иглу; при этом крючок игловода М выхо­дит из зацепления с левым крючком иглы (рис. 2.24,е,ж,з). Од­новременно происходит операция заключение петли Ц относи­тельно правой головки иглы (рис. 2.24,з), В дальнейшем при движении игловода Н по стрелке е₃ происходит его соединение с правой головкой иглы (рис. 2.24,и). В этом случае новую петлю будет образовывать левая головка иглы, причем она будет сбра­сывать свою старую петлю на левую сторону своего петельного столбика.

Таким образом, при осуществлении петлеобразования ле­выми головками игл петли сбрасываются на левую сторону, при осуществлении петлеобразования правыми головками — на пра­вую, благодаря чему образуется трикотаж двухизнаночных пе­реплетений.

Для предупреждения полома игл в процессе их перевода из одной игольницы в другую машины оснащены открывателями язычков игл (на рис. 2.24 не показаны).

Рис. 2.24. Процесс петлеобразования на плоской оборотной машине

Если после образования ряда петель на одной игольнице следующий ряд петель образуется на другой игольнице, то получается двухизнаночная гладь с раппортом перепле­тения R_н = 2.

Если же образуется два ряда петель на одной и той же игольнице, а затем два других ряда на другой, то получается двухизнаночный трикотаж, у которого два лицевых петельных ряда будут чередоваться с двумя изнаночными. Раппорт пере­плетения такого трикотажа R_н = 4.

На двухцилиндровом круглочулочном ав­томате процесс петлеобразования и перевод игл из одного цилиндра на другой происходят по тому же принципу, что и на плоской оборотной машине.

В образовании петли непосредственно участвуют двухголо­вочные иглы 1 (рис. 2.25,а), игловоды 2, платины 3, отбойный гребень 4 верхнего цилиндра. Процесс петлеобразования при­веден на рис. 2.25, а—д.

Рис. 2.25. Процесс петлеобразования на двухцилиндровом круглочулочном автомате

Процесс перевода игл из нижнего цилиндра в верхний пред­ставлен на рис. 2.26.

Положение I — исходное для иглы 3 и игловода 1. Ко дну паза цилиндра игловод прижимается спиральными пружи­нами 2.

Положение II — игловод нижнего цилиндра под действием переводного клина на нижнюю пятку начинает передвигаться по пазу вверх и своим выступом толкает иглу вверх.

Положение III — верхний крючок иглы отжимает игловод верхнего цилиндра так, что он отклоняется от дна паза и позво­ляет игле пройти под крючок игловода.

Положение IV — игловод нижнего цилиндра своим носиком проходит в выемку клина-разъединителя 4 и под действием его скоса отклоняется от дна паза, так что крючок игловода вы­ходит из зацепления с нижним крючком иглы. В это время игло­вод верхнего цилиндра под давлением пружинного пояска ста­новится в прежнее положение на дно паза, зацепляя крючком верхний крючок иглы.

Положение V — игловод нижнего цилиндра опускается (после расцепления с нижним крючком иглы).

Носик игловода выходит из сферы действия клина-разъединителя, и игловод под действием пружинного пояска опускается на дно паза.

В процессе перевода игл из одного цилиндра в другой при­емные игловоды остаются неподвижными в своих пазах и дви­жение вдоль паза сообщается лишь передающим игловодам.

Рис. 2.26. Процесс перевода игл на двухцилиндровом круглочулочном автомате

Лекция 13

Оборудование и технологии производства нетканых материалов

Для изготовления нетканых материалов используются натуральные и химические волокна, их смеси, отходы текстильного производства и вторичные волокна и нити. Только некоторые нетканые материалы вырабатываются из пряжи, но без процесса ткачества.

Производство нетканых материалов включает приготовление волокнистого холста (либо другой волокнистой основы нетканых материалов типа системы нитей и т. д.), его скрепление и отделку.

Технология нетканого холстоформования.

К числу технологий производства нетканых материалов относятся сухое холстоформование, аэродинамическое, влажное холстоформование и производство спанбонда. На сегодняшний день основной технологией холстоформования является сухое холстоформование, включающее термоскрепление холстов, иглопробивание, спанлейс и химическое соединение (латексное скрепление) материалов. Сухое холстооформование осуществляется, преимущественно, прочесыванием как способом производства формованного полотна, и изготовленные таким способом полотна соединяются термическим, механическим, химическим способом или спутыванием, как спанлейс. Сухое холстоформование включает также различное расположение волокон: параллельное, случайное, расчесанное, перекрестное или аэродинамическое (аэродинамическое размещение длинного волокна из прочесанных волокон). Прочесывание представляет собой технологию холстоформования, при котором отделяются небольшие ворсинки в отдельные волокна для того, чтобы начать процесс параллельного упорядочивания для получения волокон в виде цельного полотна. Прочесанные нетканые полотна производятся из целого ряда волокон, включая вискозное волокно и полиэфир с диапазоном длины волокна от 1,2 до 20 см.

Аэродинамическое холстоформование (аэроформование) представляет собой метод формования полотна за счет смешивания волокон с воздухом для образования однородной смеси воздуха и волокна, которую затем наносят на движущуюся воздухопроницаемую ленту или проволоку. Таким образом, полотна могут создаваться с использованием латексного аэродинамического скрепления (LBAL), термоскрепления (TBAL), или же сочетания и того, и другого (MBAL), или же соединения при высоком давлении (HBAL), например, гидроспутывания.

Нетканые материалы (в основном, изготавливаемые с помощью сухого, влажного или аэродинамического холстоформования) можно скреплять с помощью следующих основных технологий скрепления: иглопробивание, вязально-прошивное скрепление, термоскрепление или скрепление с пропиткой смолой, спанлейс (гидроспутывание) и химическое (латексное) скрепление (рис.3.1).

Иглопробивание представляет собой технологию, при которой создаются иглопробивные нетканые материалы за счет механической ориентации и переплетения волокон из формованного из расплава или прочесанного полотна. Такое механическое перепутывание достигается с помощью тысяч иголок, которые многократно пробивают полотно в обоих направлениях. Здесь могут использоваться как натуральные, так и синтетические волокна.

Изготовление вязально-прошивных материалов основано на механическом провязывании петлями волокнистого холста (холстопровязанные материалы), нитей (нитепровязанные материалы) или каркасного материала с образованием на лицевой стороне ворсовых петель (каркаснопровязанные материалы).

Спанлейс также является технологией скрепления нетканого полотна. Полотно может быть изготовлено с помощью технологий влажного, сухого или аэродинамического холстоформования (воздушный спанлейс в последнем случае), а в последнее время начали использовать и технологию спанбонд. Технология спанлейс (создание гидроспутывания или гидравлического иглопробивания) включает спутывание в нетканое полотно свободно располагающихся волокон на пористой ленте или формование проволоки для создания структуры листа с помощью воздействия на волокна многочисленными рядами струй воды под высоким давлением. Преимуществом технологии спанлейс являются эстетические свойства мягкого полотна, умеренная прочность и хорошее влагопоглощение. В Северной Америке и в Европе основными конечными рынками для материалов, изготовленных с помощью технологии спантейс, являются медицинские применения, такие как одежда для хирургов и сопутствующие предметы одежды, изделия для операционной, губки, повязки и медицинские обтирочные материалы. Сухие салфетки всегда были важным рынком для материалов спанлейс, но повсеместно расширяющийся мировой рынок салфеток с предварительным увлажнением, стал в настоящее время основным конечным рынком, особенно, в Европе. Последней разработкой является материал Evolon от Feudenberg,созданный с применением технологии формования из расплава и спанлейс. Полотно создается из сформованных из расплава биокомпонентных волокон из РЕТ/РА, которые затем подвергаются гидроспутыванию с помощью интенсивного воздействия большими объемами воды, которая расщепляет сегментированные биокомпонентные волокна на микроволокна и скрепляет их в прочную мягкую и износостойкую ткань. На развивающихся рынках Китая, Южной Америки и Восточной Европы были добавлены значительные производственные мощности. Основными компаниями-производителями нетканых материалов на основе спанлейс являются: DuPont, Orlandi, Jacob Holm и Spuntech.

Термоскрепление осуществляется с помощью каландрирования (простого или по определенной модели), горячего воздуха, инфракрасного нагревания или ультразвукового скрепления. Самым крупным рынком для прочесанного полипропилена с термоскреплением являлся рынок покрытий, но здесь произошел переход от прочесанных термоскрепленных материалов к полипропиленовым материалам, сформованным из расплава. Химическое скрепление включает: сплошное насыщение связующим компонентом, пропитку пеной связующего компонента, пропитку с использованием растворителя и нанесение печати (шаблонное скрепление).

Скрепление полотна с помощью химического вещества является наиболее распространенным методом скрепления. Химический связующий компонент наносится на полотно, затем отверждается. Наиболее часто использующимся связующим компонентом является латекс, поскольку он экономичен, его легко наносить, и он очень эффективен. Для нанесения связующего компонента используется несколько методов, включающих: скрепление с насыщением, скрепление с распылением, скрепление с нанесением печати, а также скрепление с пропиткой пеной.

При производстве промышленных обтирочных материалов больше используются нетканые материалы с химическим скреплением, чем при производстве потребительских, но здесь объем производства уступает спанлейсу, который стал за последние пять лет шире использоваться для производства таких применений. На третьем месте находятся ткани из короткого волокна, изготовленные аэродинамическим методом. В области производства бытовых обтирочных материалов доли нетканых материалов с химическим скреплением и изготовленных на основе спанлейс практически одинаковы. К числу прочих применений для химически скрепленных нетканых материалов относятся строительные и кровельные материалы, медицинские и упаковочные применения.

Основными преимуществами изготовления нетканых материалов являются:

- сокращение производственного цикла со значительным уменьшением числа технологических переходов;

- высокая производительность оборудования, во много раз превышающая производительность ткацкого и трикотажного оборудования;

- сокращение производственных площадей;

- экономия высококачественного сырья из натуральных и химических волокон, благодаря широкому использованию промышленных отходов и вторичного сырья;

- расширение ассортимента текстильных изделий;

- эффективная замена ассортимента тканей неткаными полотнами.

С повышением требований, предъявляемых к нетканым материалам, основной выбор пал на химические волокна. В настоящее время для изготовления нетканых материалов в больших количествах используют хлопковые, вискозные, ацетатные, полиамидные и шерстяные волокна. Синтетические волокна используют во все возрастающем объеме для выработки новых материалов специального назначения.

Расширение объема производств нетканых материалов базируется на разработанных нормах рационального потребления. Установлено, что рациональная норма потребления нетканых материалов на душу населения составляет 14,7 м² в год, из них на бытовые изделия приходится 7,1 м² и на технические – 7,6 м².

Изготовление вязально-прошивных нетканых материалов

Для производства нетканого материала вязально-прошивным способом используют натуральные или химические волокна, а также отходы прядильного производства. Подготовленная волокнистая смесь на поточной линии по пневмопроводу поступает к чесальным машинам. Волокна прочесывают на шляпочной или на валичной чесальной машине. Затем ватка-прочес поступает на преобразователь, на котором в результате сложения создается равномерный волокнистый слой (холст) соответствующей толщины.

Поточная линия для производства нетканых материалов вязально-прошивным способом

Процесс смешивания волокон осуществляется на поточной линии, схема которой представлена на рисунке 3.2.

Рис. 3.2. Схема поточной линии производства нетканых материалов типа ватин:

1- щипально-замасливающая машина ЩЗ-140-Ш; 2 - быстроходный конденсор КБ-3; 3 - механизированный расходный лабаз ЛРМ-40Ш; 4 -агрегат чесально-вязальный АЧВШ-4.

Волокна из кип подают на щипально-замасливающую машину ЩЗ-140Ш, которая осуществляет их разрыхление и частичное смешивание. С помощью быстроходного конденсора КБ-3 волокно поступает в механизированные расходные лабазы ЛРМ-40Ш, где идет смешивание волокон и заготавливается необходимый объем смеси. В поточной линии установлено два лабаза. Один лабаз работает на загрузку, а второй  на подачу смеси к чесально-вязальным агрегатам АЧВ-180Ш.

На чесально-вязальном агрегате происходит дозированная подача волокон с помощью автоматического питателя-самовеса ПС-1, кардочесание волокон на чесальной машине Ч-11-200Ш или Ч-21-200Ш, формирование холста из разъединенных волокон с помощью преобразователя прочеса ПШ-200 и упрочнения холста прошивными нитями на вязально-прошивной машине ВП-180 или Арахне.

Иглопробивная технология производства нетканых материалов

Процесс получения иглопробивных полотен с заданными физико-механическими свойствами осуществляется на иглопробивных машинах. 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, 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.

Типичный механизм процесса одностороннего иглопробивания представлен на рис. 3.10. 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 поднимает 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. 3.10. Принципиальная схема работы иглопробивной машины

У большинства иглопробивных машин подача волокнистого материала осуществляется прерывисто. Однако в последние годы в различных конструкциях иглопробивных машин, особенно работающих с повышенной частотой прокалывания 16-20 Гц (800-1200 мин^-1), предпочтение отдается непрерывной подаче.

Теоретическая производительность, м²/с, иглопробивной машины зависит от ее ширины

где: Ш – ширина вырабатываемого материала, м;

 - скорость выпуска материала, м/с.

С учетом плотности прокалывания при непрерывной подаче материала:

где: n – частота вращения главного вала, мин^-1;

S – подача на прокол, м.

Технологические особенности иглопробивных машин для производства нетканых материалов

В общем объеме выпускаемых в настоящее время нетканых материалов значительная часть приходится на изделия, вырабатываемые иглопробивным способом. Ассортимент иглопробивных нетканых материалов постоянно расширяется одновременно с увеличением объема их производства. Обусловлено это многими причинами:

- относительной простотой;

-большой рабочей шириной и высокой производительностью оборудования;

- возможностью перерабатывать волокнистые холсты практически любой структуры, сформированные аэродинамическим, механическим или другими способами из натуральных и химических волокон всех видов, а также волокнистых отходов с самыми разнообразными геометрическими характеристиками.

Кроме того, иглопробивной способ позволяет отказаться от дополнительных затрат, связанных с использованием прошивных нитей и связующих для упрочнения холста, предоставляет широкие возможности в области создания комплексных поточных линий благодаря легкой агрегируемости иглопробивных машин с другими видами оборудования.

Современные иглопробивные машины требуют минимального обслуживания и позволяют быстро переходить с одного ассортимента на другой.

Основные технологические достоинства иглопробивных машин — это очень высокая производительность оборудования и его экономическая эффективность, разнообразие рабочих процессов, доступность и обширные запасы сырья. Потребительская ценность обу­словлена многообразием свойств продукции, как чисто внешних — цвет, фактура, плотность, рельеф, так и физических — прочность, легкость, тепло-, звуко-, виброизоляционные показатели, паро- и газопроницаемость, фильтрационная способность, гигиенические свойства, применяемость в медицине, косметике и для ухода за ребенком.

Частота иглопробивания достигает 2000–3500 ходов в минуту. Длина хода игл доходит до 75 мм при предварительном пробивании, до 26 мм и более — при окончательном. Линейная плотность игл поперек полотнища при двух плитах достигает 20000 игл/м. В других случаях она составляет 5000, 6900, 9000, 13800, 16000, 18000 игл/м. Рабочая ширина различных машин лежит в пределах от 2,5 м до 8,1 м, при производстве бумагоделательных сукон она доходит до 16,5 м. Поверхностная плотность различных нетканых полотен составляет от 20 г/м² до 600 г/м² при равномерности плотности по ширине 0,9–1,5%. Диаметр рулонов товара достигает 1600 мм.

Характерной особенностью практически всех видов оборудования является широкое применение электроники. При этом программное обеспечение применяется для управления, как отдельными машинами, так и всем производственным процессом в целом. На иглопробивных машинах применяют всевозможные сочетания и расположения игольных плит, используя предварительное и окончательное прокалывание как сверху вниз, так и снизу вверх. Для различных целей устанавливают в машине одиночную плиту или две плиты, воздействующие на настил последовательно (тандем) или одновременно, навстречу друг другу (твин). Применяют также и две пары плит, расположенных последовательно (квадро). Такое решение используют на структурирующих машинах для изготовления полотнища с рельефным рисунком.

Эти же системы, применяемые для переработки стеклянных и минеральных волокон, делают более мощными и жесткими. Привод плит производят от двух валов, разгружая тем самым каждый из них, улучшая динамику и добиваясь большей частоты двойных ходов и производительности. С той же целью используют модульную конструкцию: игольная плита разделена по длине на более короткие сегменты, независимые друг от друга модули с собственным приводом от двух эксцентриков в герметичном корпусе.

В виде отдельного устройства выпускают питатели для иглопробивных машин. Эти питатели представляют собой независимые узлы, установленные отдельно на рельсах, легко отодвигаемые от иглопробивной машины для оперативного контроля и обслуживания. Можно поднимать или опускать регуляторами по желанию часть питателя, чтобы менять положение питающих цилиндров по отношению к опорной плите или отделительной плите иглопробивной машины. Возможно применение нижнего транспортера от преобразователя прочеса и пневматического подъема этого транспортера. Зазор между питающими цилиндрами можно устанавливать регуляторами вручную в зависимости от толщины настила.

Свойства иглопробивных полотен определяются большой группой факторов, связанных с организацией всего технологического процесса. Тем не менее, решающее влияние на структуру материала и его характеристики оказывает процесс иглопрокалывания — особенности используемых иглопробивных машин, их наладка, параметры применяемых игл, режим иглопрокалывания. В последнее время иглопробивной способ продолжает бурно развиваться, чему способствуют многочисленные нововведения, как в области техники, так и в области технологии иглопрокалывания.

Лекция 14

Современные способы образования нетканых материалов