Технологический процесс непрерывного валкового нанесения штапелированных нитей на основу

В настоящее время в условиях острой конкуренции одной из главных задач предприятий Республики Беларусь является необходимость создания новых импортозамещающих технологий, обеспечивающих постоянное расширение ассортимента изделий высокого качества с широким спектром свойств. Проектирование новых видов строительных и отделочных материалов с использованием различных волокнистых материалов в качестве декоративных, армирующих, наполняющих добавок дает возможность получить материалы хорошего качества и с достаточно низкой себестоимостью.[1]

На кафедре «ПНХВ» УО «ВГТУ» разработан новый способ получения текстильного покрытия методом непрерывного валкового нанесения штапелированных нитей на основу. Способ включает в себя следующие операции: подготовку сырья, подготовку основы, заключающуюся в обработке ее клеевым составом, нанесение материала, сушку. Нанесение может осуществляться на любой материал основы (ткань, флизелин, бумагу, металл и др.). Способ относится к области текстильного производства, в частности к производству нетканых покрытий, и может быть использован при производстве дуплексных текстильных материалов.

Подготовка сырья заключается в нарезке жгута нитей на отрезки, одинаковые по длине. Нарезка осуществляется с помощью резальной машины пластинчатыми ножами на заданную длину (рис. 1). От равномерности нитей по длине зависит однородность свойств массы пучка нитей, правильный выбор режимов подачи нитей к питающим валикам и распределение их на основе.

Устройство для подготовки нитей работает следующим образом. Нити сматываются с бобин (катушек), проходят через уплотнительную воронку 1, образуя жгут 2. Жгут протягивается и уплотняется питающим валиком 3, подается в зажим между выпускным валиком 4 и столиком 5 и подводится к ножевому барабану 6. Столик имеет режущую грань 11.

Разрезание осуществляется при совпадающих направлениях перемещениий жгута и ножевого барабана. Режимом резания является совокупность значений скорости резания V рез и скорости подачи V под . Возможны три варианта регулирования процесса резания: изменение одной скорости подачи или одной скорости резания; одновременное, зависимое и прямо пропорциональное изменение скорости резания и подачи; зависимое непропорциональное изменение скоростей резания и подачи.

Подача – относительное перемещение жгута к ножевому барабану при его вращении - осуществляется в горизонтальной плоскости. При заданной длине нарезки – l (м)

l

Vnod = - (м/мин), где t – время продвижения материала на длину l, мин. Угловая скорость ножевого барабана

2п to = —, zt где z – количество ножей ножевого барабана.

Выразим t из формулы (1) и подставим в формулу (2), получим to= zl

.

Следовательно, скорость подачи будет определяться по формуле

V nod = z ^ , или     V nod = ¹ n z .

2 n

На участке АА 1 жгут при разрезании имеет сложную траекторию движения, которая в параметрической форме имеет вид:

x = R sin to t + V_nod y = R cos to t

Дифференцируя уравнение по времени, получаем

Vx =~r = RtoC0Stot + Vnod dt dy

V, = — = - R to sin to t y dt

Длина режущей грани столика – а зависит от основных параметров ножевого барабана и режимов резания. Эту величину можно выразить

a = S_z sin ф ,

где S z – величина подачи нитей на один нож барабана, м.

Значение подачи нитей на один нож связано с подачей материала в минуту S мин соотношением

S_z = S ^мин   , т.к. n = 30 ^ω , получаем S_z = S^мин .         (8)

nz             π                 30 ω z

S π

Тогда                     a = ^мин sin ϕ ,                                   (9)

30 ωz где φ- угол контакта (дуга соприкосновения ножей со жгутом).[2]

Для осуществления непрерывной подачи нитей на основу создано устройство, торое обеспечивает равномерное распределение материала и исключает его зацепление и накапливание на валиках. Питающая шахта 7 выполнена в виде конуса, под углом к питающим валикам 8. Угол наклона стенок питающей шахты (β) изменяется в зависимости от физико-механических свойств наносимого продукта, обеспечивая непрерывную подачу под действием силы тяжести нитей. Материал свободно поступает на транспортер к уплотняющему валу 9. Для непрерывной подачи материала необходимо выполнение условия:

β ≥ arctg f ,                                         (10)

где f- коэффициент трения материала о стальную поверхность.

Питающие валики имеют рельефную поверхность в виде иголок, которые разрыхляют и распределяют материал на основе. Для исключения накапливания нитей на валиках на корпусе установлены съемные щетки 10. Диаметры питающих валиков равны между собой. В устройстве предусмотрено регулирование расстояния между питающими валиками, что обеспечивает возможность дозирования подачи материала на основу.

Производительность устройства можно определить по формуле

П = F νγ ,                                 (11)

где F – площадь щели между валиками м²,

ν – скорость валиков, м/мин,

γ – плотность продукта, зажимаемого выпускными валиками, кг/м³.

F = ab ,                                      (12)

где а – длина щели между валиками, м, b – ширина щели между валиками, м.

Для получения равномерного покрытия необходимо, чтобы на основу продукт поступал равными порциями в единицу времени. Т.е. необходимо изменять скорость его подачи в зависимости от требуемого поверхностного заполнения основы продуктом. В равные промежутки времени через питающие валики должно проходить одно и то же количество материала по объему, при этом работа валиков должна отвечать условию:

ν ha γ = const ,                               (13)

где ν – скорость питания, т.е. линейная скорость питающих валиков, м/мин.,

γ – плотность слоя волокна, кг/м3, h – толщина подаваемого слоя, м, a – ширина слоя, м. [2]

Устройство предназначено для получения нетканых покрытий и может быть использовано при производстве дуплексных текстильных материалов.

Рисунок 1 - Схема устройства для непрерывного валкового нанесения штапелированных нитей на основу