Укрывные нетканые материалы: виды и критерии выбора. Многопрофильный материал нетканое полотно Что называют неткаными материалами

История развития отрасли нетканых материалов

Началом эпохи нетканых материалов считаются 1930-е годы . Первые образы были созданы в Европе. Это были полотна из вискозных волокон , скрепленных между собой химическими связующими. Несколько позже были освоены и другие способы их получения, различающиеся как по виду сырья, так и по способу скрепления.

Процесс развития отрасли нетканых материалов в России можно разбить на четыре этапа :

• Первый этап - становление отрасли (60-70-е годы).
• Второй этап - ее расцвет - (80-е годы).
• Третий этап - резкий спад производства (90-е годы).
• Четвертый этап - подъем производства и перспективы развития нетканых материалов в настоящее время.

На первом этапе были разработаны нетканые материалы валяльно-войлочным, вязально-прошивным и клеевым способами производства.

Второй этап развития отрасли характеризуется высокими темпами роста производства нетканых материалов не только бытового, но и технического назначения. Начиная с 1975 года , в связи с дефицитом хлопчатобумажных тканей для нужд населения, перед наукой была поставлена задача заменить технические ткани на нетканые материалы.

Третий этап развития нетканых материалов характерен резким спадом производства, который длился с 1992 года по 1998 год . Объем выпуска нетканых полотен за данный период сократился почти в 15 раз.

Четвертый этап характеризуется резким увеличением производства. После обвала российского рубля в 1998 году сильно подорожали нетканые материалы, ввозимые из Турции, Польши, Германии. Поэтому и возрос спрос на отечественную продукцию, в результате чего объем выпуска увеличился почти в 4 раза. За последнее десятилетие развития индустрии нетканых материалов в РФ самым популярным стали нетканые материалы «Холлофайбер». В 2010 году Роспатент признал данное определение Общеизвестным товарным знаком.

Классификация

Нетканые материалы в зависимости от методов скрепления подразделяются на четыре класса :

• скрепленные механическим способом;
• скрепленные физико-химическим способом;
• скрепленные комбинированным способом
• скрепленные термическим способом (термоскрепление).

Исходное сырье

Нетканые материалы вырабатываются как из натуральных (хлопковых, льняных, шерстяных), так и из химических волокон (например, вискозных, полиэфирных, полиамидных, полиакрилонитрильных, полипропиленовых), а также вторичного волокнистого сырья (волокна, регенерированные из лоскута и тряпья) и коротко-волокнистых отходов химической и других отраслей промышленности.

Технологии получения

Основные технологические операции получения нетканых материалов :

• Подготовка сырья (рыхление, очистка от примесей и смешивание волокон, перемотка пряжи и нитей, приготовление связующих, растворов химикатов и т. д.).
• Формирование волокнистой основы.
• Скрепление волокнистой основы (непосредственно получение нетканого материала).
• Отделка нетканого материала.

Способы получения нетканого материала

Основной стадией получения нетканых материалов является стадия скрепления волокнистой основы, получаемой одним из способов: механическим, аэродинамическим, гидравлическим, электростатическим или волокнообразующим.

Способы скрепления нетканых материалов:

• Химическое или адгезионное скрепление (клеевой способ).

Сформованное полотно пропитывается, покрывается или орошается связующим компонентом, нанесение которого может быть сплошным или фрагментированным. Связующий компонент, как правило, применяются в виде водных растворов, в некоторых случаях используют органические растворители.

• Термическое скрепление.

В этом способе используются термопластичные свойства некоторых синтетических волокон. Иногда используются волокна, из которых состоит нетканый материал, но в большинстве случаев в нетканый материал еще на стадии формования специально добавляют небольшое количество волокон с низкой температурой плавления («бикомпонет»).

• Механическое (фрикционное) скрепление:

Иглопробивной способ;

Вязально-прошивной способ;

Гидроструйный способ (технология Спанлейс).

Технология Спанлэйс

Технология Спанбонд

При данной технологии холст формируется из непрерывных нитей (филаментов), полученных из расплава полимера. Нити формуются из полимера посредством фильерно-раздувного способа и практически одновременно укладываются в холст.

Впоследствии уложенный холст проходит процедуру скрепления механическим способом путем пробивки полотна иглами с двух сторон, целью которой является уплотнение уложенных филаментов и спутывание их между собой. На данном этапе технологического процесса полотно приобретает свои прочностные свойства, которые могут варьироваться в зависимости от характера, количества и рисунка набивки игл в иглопробивных досках. При необходимости пробитый холст проходит процедуру термоскрепления при помощи каландра .

Данная технология становится очень популярной, поскольку полученный по такому способу производства продукт имеет уникальные свойства, практичность и низкую себестоимость.

Технология Спанджет

Технология, при которой окончательная фиксация происходит с помощью водных струй под высоким давлением. Прочность готового материала несравнимо выше, чем у нетканого полотна, скрепленного любыми иными способами.

Технология Струтто

Технология пришла в Россию из Италии. "Strutto" обозначает вертикальную укладку волокон при производстве нетканых материалов. Впервые технология была применена в России компанией "Фабрика Нетканых Материалов "Весь Мир" для производства нетканого наполнителя для мягкой мебели СтруттоФайбер® ("Нетканые независимые пружины").

Технология AirLay

Технология AirLay – это система образования волокон, готовых для иглопробивания и термофиксации. Данная технология предназначена как замена устаревшим кардочесальным машинам и холстоукладчикам. Производительность такой линии позволяет производить около 1500 кг готовой продукции в час. Грамматура производимого материала вирьируется от 150 г/м² до 3500 г/м². Использование технологии AirLay разнообразно. Например, автомобильная промышленность, сельское хозяйство, мягкая мебель (материал Би-Кокос), строительство, одежда и упаковка.

Применение

• Спанлейс , используются для хозяйственных нужд; для гигиенического применения - протирочные салфетки; для медицинских нужд, в частности хирургических, - одноразовая медицинская одежда, а также для технического применения в соответствии со строгими требованиями клиента.
• Материалы, изготовленные по технологии Спанбонд , используются в автодорожном и железнодорожном строительстве в качестве распределяющего нагрузку основания, при строительстве шламоотвалов - в качестве дренирующего слоя, в промышленном и гражданском строительстве - в качестве тепло- и пароизоляции.

Торговые названия

• Спанлэйс :

Сонтара (ДюПонт, США, Могилевхимволокно), состав: целлюлоза 50 %, полиэфир 50 %,

Спанлейс, Новитекс (Новита, Польша), состав: вискоза 70 %, полиэфир 30 %,

Фибрелла (Суоминен, Финляндия), состав: вискоза 80 %, полиэфир 20 %.

• Нетканые материалы, получаемые по технологии Спанбонд :

Канвалан (СИБУР , Ортон, Россия, Кемерово), состав: полипропилен 100 %,

Геотекс (СИБУР , Сибур-Геотекстиль, Россия, Сургут,), состав: полипропилен 100 %.

• Нетканые материалы, получаемые по технологии "Струтто" :

Объемный нетканый материал «Спрут» (Украина).

СтруттоФайбер® (Московская область), состав: 100% полиэфир.

ХоллоТек® ("Весь Мир", Подольск), состав: 100% полиэфир.

• Нетканые материалы, получаемые по технологии термического скрепления :

Файбертекс (Торнет-ЛТВ, Россия, Дрезна), состав: полиэфир 100 %,

Шерстипон (Торнет-ЛТВ, Россия, Дрезна), состав: шерсть 70 %, полиэфир 30 %,

Холлофайбер (Термопол-Москва, Россия, Москва), состав: полиэфир 100 %,

Vlad-эк (Владполитекс, Россия, Судогда), состав: полиэфир 100 %

• Нетканые материалы, получаемые по технологии иглопробивного скрепления :

ECO-TOR (Торнет-ЛТВ, Россия, Дрезна), состав: полипропилен 100 %,

Литература

Примечания

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Время чтения: 6 минут

Нетканым тканям для внутреннего сцепления не нужны переплетения пряжи. По сути, они не имеют организованной геометрической структуры. Нетканые материалы - это результат взаимосвязи между двумя волокнами. Это дает нетканым материалам собственные характеристики, с новыми или лучшими свойствами (абсорбция, фильтрация) и, следовательно, открывает их для других применений.

Итак, нетканое полотно, что это такое и где его используют? Прежде всего это самостоятельный продукт со своими характеристиками и достоинствами, но также и с недостатками. Нетканые материалы вокруг нас, и мы используем их каждый день, часто не зная об этом. Действительно, они часто скрыты от взгляда.

Нетканые ткани могут быть сделаны абсорбирующими, дышащими, драпируемыми, огнестойкими, легкими, без ворса, отлитыми, мягкими, стабильными, жесткими, устойчивыми к разрыву, водоотталкивающими, если необходимо. Очевидно, однако, что не все упомянутые свойства могут быть объединены в одном нетканом материале.

Применение нетканых материалов:

• Личные средства и средства гигиены, такие как детские подгузники, женские гигиенические продукты, предметы недержания для взрослых, сухие и влажные салфетки, а также вкладыши для бюстгальтера или носовые полоски.
• Предметы здравоохранения, например, шторы для операционных, халаты и пакеты, маски для лица, повязки и тампоны, вкладыши для мешков и т. д.
• Одежда: прокладки, изоляция и защитная одежда, промышленная рабочая одежда, костюмы для химической защиты, компоненты обуви и т. д.
• Дом: салфетки и тряпки, пакетики для чая и кофе, смягчители тканей, обертывания для пищевых продуктов, фильтры, постельное и столовое белье и т. д.

• Автомобильная промышленность: выстилка багажника, полки, масляные и салонные воздушные фильтры, литые вкладыши, теплозащитные экраны, подушки безопасности, ленты, декоративные ткани и т. д.
• Строительство: кровельная и кафельная подкладка, тепловая и шумоизоляция, облицовка, подтяжка, дренаж и т. д.
• Геотекстиль: наложение асфальта, стабилизация грунта, дренаж, осаждение и борьба с эрозией и т. д.
• Фильтры: воздушные и газовые
• Промышленность: изоляция кабеля, абразивы, армированные пластмассы, сепараторы аккумуляторных батарей, спутниковые антенны, искусственная кожа, кондиционирование воздуха.
• Сельское хозяйство, домашняя обстановка, досуг и путешествия, школа и офис и т. д.

Происхождение и преимущества нетканых материалов

Фактически, нетканые материалы были результатом рециркуляции волокнистых отходов или волокон второго качества, оставшихся от промышленных процессов, таких как ткачество или обработка кожи. Они также были результатом ограничений в сырьевых материалах, например, во время и после Второй мировой войны. Это скромное происхождение, конечно, приводит к некоторым техническим и маркетинговым ошибкам; оно также в значительной степени отвечает за два все еще затяжных заблуждения относительно нетканых материалов: они считаются дешевыми заменителями; многие также ассоциируют их с одноразовыми продуктами и по этой причине рассматривают нетканые материалы как дешевые, низкокачественные изделия.

Не все нетканые материалы ограничиваются одноразовыми приложениями. Большая часть продукции предназначена для долговременного конечного использования, например, в прокладках, кровельных, геотекстильных, автомобильных или напольных покрытиях и т. д. Однако многие нетканые материалы, особенно легкие, действительно используются как одноразовые изделия или включены в одноразовые предметы.

По нашему мнению, это является главным признаком эффективности. Пригодность отходов для удаления возможна только для экономичных продуктов, которые концентрируются на основных требуемых характеристиках и обеспечивают их без излишеств.

Большинство нетканых материалов, одноразовых или нет, являются высокотехнологичными, функциональными элементами, например, с ультравысокой поглощающей способностью или удержанием влаги, с мягкостью, с выдающимися барьерными характеристиками для медицинских применений в операционной или с лучшими возможностями фильтрации из-за их размеров пор и распределения и т. д. Нельзя особо не отметить также негорючий нетканый материал.

Они не были изготовлены с целью их использования, а для выполнения других требований. Они в основном стали одноразовыми из-за тех секторов, в которых они используются (гигиена, здравоохранение) и благодаря их экономической эффективности. А утилизация очень часто создает дополнительные преимущества для пользователей.

Поскольку одноразовые предметы никогда не использовались раньше, есть гарантия, что они обладают всеми необходимыми свойствами, и не являются повторно используемыми отмытыми тканями.

Сырье для производства нетканых материалов

Целлюлозные химические волокна всех длин и степени очистки и с явно различными свойствами находятся в распоряжении промышленности нетканых склеенных тканей.

Все они характеризуются способностью поглощать довольно большое количество влаги. Это рекомендует их использование везде, где это свойство полезно для производства нетканых склеенных тканей, и / или использования нетканых склеенных тканей является еще одним предварительным условием.

Нетканые материалы — это текстильные ткани, состоящие из отделенных волокон, которые правильно размещаются с помощью технологий, ориентированных на использование. Чтобы гарантировать работоспособность готового продукта, они соединяются. По этой причине выбор волокон и, возможно, связующих материалов имеет особое значение: это касается волокнистого сырья и размеров волокон. Как правило, они имеют большую долю в создании нетканых тканей, чем это имеет место в текстильных тканях из нитей. Скрепляющие агенты также могут влиять на качество нетканых материалов.

Волокнистые материалы, используемые для нетканых материалов

Практически все виды волокон могут быть использованы для производства нетканых склеенных тканей. Выбор волокна зависит от:

• требуемого профиля ткани;
• экономической эффективности для производства нетканых склеенных тканей;
• химических волокон как целлюлозного, так и синтетического происхождения.

Поскольку широкий ассортимент тканей либо разрабатывается, либо уже находится в производстве, невозможно назвать и описать все ткани и волокна. Наиболее важные детали будут приведены ниже.

• Растительные волокна.

Самой важной составляющей растительных волокон является целлюлоза, которая является гидрофильной и гигроскопичной. Помимо целлюлозы, растительные волокна также состоят из нескольких других веществ, которые влияют на их свойства. Хлопок является самым важным растительным волокном, используемым для производства нетканых склеенных тканей.

• Волокна животного происхождения.

Нетканые материалы-8

Область нетканых склеенных тканей стала настолько широкой, что в какой-то степени она включает почти все виды существующих волокон. Однако определенные типы волокон стали преобладать в определенных областях.

Двумя основными типами волокон являются полиамид 6, обычно известный как перлон, и полиамид 6.6, который обычно называют нейлоном, чтобы отличить его от перлона. Число после слова «полиамид» указывает на то, сколько атомов углерода присутствует в каждой молекуле, составляющей полиамид.

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

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

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

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

Получение нетканых материалов

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

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

Задача подготовки волокнистого сырья - получение од­нородной смеси волокон, предназначенной для формиро­вания нетканого материала. В ходе подготовки "волокна разрыхляют и очищают от растительных и минеральных примесей, подбирают компоненты и образуют из них однородную смесь необходимого качества, подготавливают во­локнистое сырье к холстообразованию и дальнейшей пере­работке. Методы подготовки сырья для нетканых материа­лов не отличаются от тех, которые используют в обычном текстильном производстве.

Для получения нетканых материалов необходимо под­готовить волокнистые холсты, в которых волокна удержи­ваются силами сцепления. Существует четыре способа фор­мирования холстов: механический, аэродинамический, электростатический и гидравлический.

Сущность механического способа холстообразования состоит в формировании холста из нескольких слоев ватки с чесальных машин и аппаратов. В зависимости от требуе­мых свойств нетканого материала слои ватки можно распо­ложить по-разному: с одинаковой во всех слоях ориента­цией волокон, с перекрещивающимся их расположением, комбинацией слоев с ориентированным и перекрещиваю­щимся расположением волокон.

Для получения холстов используют шляпочные, налич­ные чесальные машины или двухпрочесные чесальные ап­параты. Ватка с этих машин укладывается в холст с помо­щью специальных транспортеров - механических преоб­разователей прочеса. В большинстве случаев они состоят из систем решеток, совершающих качательное движение поперек транспортера или возвратно-поступательное дви­жение. Свойства нетканого материала зависят от толщи­ны и веса холста, а последние - от толщины и числа сло­жений слоев ватки.

При аэродинамическом способе применяются пневма­тические установки. Сырье, сначала разрыхляется с помо­щью расчесывающих устройств, а затем из волокон, дви­жущихся в воздушном потоке, формируется холст. Аэро­динамическое образование холста можно осуществить на обычных чесальных машинах, оборудованных дополни­тельными устройствами (приставками) для аэродинамичес­кого формирования холста.

Волокна с чесальной машины, увлекаемые воздушны­ми потоками, направляются на поверхность сетчатого ба­рабана приставки, который медленно вращается. На поверхности сетчатого барабана образуется слой волокон, так как внутри барабана воздух отсасывается специаль­ными вентиляторами- Образованный на поверхности ба­рабана холст передается на последующий технологичес­кий переход.

Электростатическое холстообразование основано на свойстве волокон приобретать заряды статического элект­ричества. Это позволяет управлять расположением волокон на специальном транспортере. В результате получаются ма­териалы с хорошими диэлектрическими свойствами.

Устройство для электростатического образования хол­ста работает следующим образом. Короткие волокна из пи­тателя поступают на транспортер, с которого сбрасывают­ся на поверхность вращающегося барабана. По выходе с транспортера они проходят около проводника, находяще­гося под током напряжением 15000 В, что обеспечивает снятие с волокон зарядов любой величины. Далее волокна подают на участок, в котором расположен электрод, свя­занный с источником высокого напряжения. На этом участке они приобретают отрицательный заряд.

Попадая на вращающийся заземленный барабан, волок­на прилипают к его поверхности. Затем волокна перено­сятся по направлению к транспорту, под которым враща­ется барабан с шаблоном, заряженным положительно, и результате чего волокна прилипают к транспортеру и об­разуют холст. Те волокна, которые не переходят на транс­портер, снимаются с барабана роликом, имеющим положительный заряд, и направляются на дополнительный транспортер, который возвращает их для повторной пере­работки с вновь поступающими волокнами.

При гидравлическом способе холст формируют из сус­пензии, содержащей волокна в количестве 2-8%. Суспен­зия направляется на сетку-транспортер машины, при этом влага частично свободно стекает, а частично удаляется спе­циальными устройствами. Холст затем подвергают термооб­работке, в процессе которой связующее склеивает волокна.

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

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

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

Нетканые материалы, полученные этим способом, близ­ки по внешнему виду и свойствам к тканям. Они идут для изготовления костюмов, платьев, одеял, полотенечно-салфеточных и других изделий.

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

Нетканые материалы, изготовленные игольно-набивным способом мягки на ощупь и хорошо драпируются» Масса 1 м 2 колеблется от 50 до 70 г. Свойства этих поло­тен колеблются в значительных пределах, что позволяет получить широкий ассортимент изделий. На свойства ока­зывают влияние вид применяемого волокна, число проко­лов на единицу площади полотна, расположение, волокон в холсте и свойства каркаса (если он имеется).

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

При мокром способе склеивания холстов применяют жидкие связующие в виде дисперсий полимеров. В качест­ве жидких связующих широко распространены водные змульсии (поливинилового спирта, ксантогената целлюло­зы и др.), реже - эмульсии на органических растворите­лях (поливинилхлорида в метиле и хлориде, бутадиенакри-лонитрильного латекса и др.). Скрепление волокон холста жидкими связующими может происходить при сплошном пропитывании или нанесением связующего на отдельные участки холста (например, разбрызгиванием с последую­щей сушкой). Как при сухом, так и при мокром способе холст пропускают через нагретые валы или прогревают ин­фракрасными лучами. В результате затвердения связую­щие вещества между волокнами образуются связи.

На рис. 43 приведена схема машины для получения клееного нетканого материала путем запрессования в холст 1 двух систем нитей 2, пропитываемых в корытах 3 жидким связующим. Затем холст проходит между цилинд­рами 4 через направляющие валики 5 к рулонному вали­ку 6. Если полученный материал разрезать поперек, вид­но, что холст как бы укреплен с двух сторон нитями. Клеевые нетканые материалы широко применяются в качестве бортовки, обивочных, декоративных, фильтровальных, изоляционных и подкладочных материалов.

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

Автоматизированные технологии

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Лазерные технологии

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

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

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

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

В настоящее время разработаны технолог. процессы с использованием лазеров:

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

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

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

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

Ультразвуковые технологии

Ультразвуковая технология- сов-ть процессов обработки материалов ультразвуком.

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

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

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

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

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

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

Ассистент кафедры ИСиВМ КобцеваГ.П.

Нетканными материалами называют текстильные полотна, которые производятся из различных волокон без традиционных приемов ткачества или плетения.

По сфере применения различают:

• для пошива одежды;
• бытовые;
• технические;
• упаковочные;
• прокладочные;
• основа искусственной кожи;
• мебельные.

По способу скрепления нетканые материалы делают следующими методами:

• Химическое или адгезионное скрепление (клеевой способ).
• Механическое скрепление: иглопробивный, прошивные способы, гидроструйный способ (технология Спанлейс).

Холстопрошивное полотно изготавливается путем тщательного прочеса заранее подготовленных волокон и пропуска его через специальный преобразователь, который располагает волокна перпендикулярно друг другу. Полученный холст прошивают на вязальной машине. Это: фланель, байка, сукно, драп, ватин.
Качественные показатели: износостойки, высокоэластичны, низкосминаемы, воздухопроницаемы, не подвержены усадке.

Нитепрошивные полотна получаются путем переплетения системы двух нитей. Специальным образом. Они накладываются одна на другую и скрепляются тамбурным стежком. Это: полотно блузочное, платьевое, используется для пошива купальной одежды.
Такие ткани: формоустойчивы, имеют низкую теплопроводность, гигроскопичны, воздухопроницаемы, практически не осыпаются на срезах, хорошо растяжимы.

Тканепрошивные полотна изготовляются за счет продевания текстильных петель на вязанной основе. Это махровые полотна по типу «джинтарс» и «тейка», искусственные меха.
Такие ткани отличаются высокой гигроскопичностью, гигиеничностью, прочностью.

Клееные полотна изготовляются путем склеивания волокон жидкими клеевыми растворами, сухими пластичными веществами, за счет клеевых веществ, наносимых в структуру волокна. Примером таких полотен являются: бортовка, теплоизоляционные полотна, флизелин, прокламелин, изо, основа под искусственную кожу.
Такие полотна устойчивы к нагреванию, стирке и химчистке, обладают высокими показателями упругости и жесткости, воздухопроницаемости.

Иглопробивные полотна изготавливается путем многочисленного пробивания полотна раскаленными иглами с зазубринами. Представители: ватин, синтепон, полотно прокладочное, полотно теплоизоляционное.
Отличаются высокой прочностью, теплоизоляцией, формоустойчивы.

Полотна, получаемые валяльным способом : фильц, войлок, одеальные ткани. Это прочные, теплоизоляционные ткани.

Аэроформирование : процесс состоит в смешивании волокон с воздухом, полученную вату в дальнейшем напыляют на специальную ленту. Такая технология используется для производства салфеток и детских подгузников.

НЕТКАНЫЕ МАТЕРИАЛЫ , полотна и изделия, изготовляемые из волокон, нитей или (и) др. видов материалов (текстильных и сочетаний их с нетекстильными, напр. пленками) без применения прядения и ткачества. По сравнению с традиц. способами произ-ва в текстильной пром-сти - ткачеством и прядением-произ-во нетканых материалов отличается простотой технологии (в т.ч. сокращением числа технол. стадий), повышением производительности оборудования и, следовательно, меньшими капитальными и трудовыми затратами, разнообразием ассортимента полотен, возможностями рацион. использования разл. сырья, более низкой себестоимостью продукции, возможностью макс. автоматизации произ-ва, т.е. создания поточных линий и фабрик-автоматов, а сами нетканые материалы имеют хорошие эксплуатац. св-ва. Поэтому нетканые материалы стали одним из осн. видов совр. текстильной продукции, хотя крупное пром. произ-во их появилось лишь в 40-х гг. 20 в. Мировое произ-во нетканых материалов ок. 16 млрд. м 2 (1985), причем на долю США приходится 59% всех производимых в капиталистич. странах нетканых материалов, на долю стран Зап. Европы-32%, Японии-9%.

Различают нетканые материалы типа тканей (холстопрошивные, ните-прошивные, тканепрошивные, иглопробивные, клееные, комбинированные) и ватины (холстопрошивные, иглопробивные, клееные), а также бытового и техн. назначения.

Св-ва нетканых материалов зависят от их структуры и способа произ-ва, природы сырья. Нетканые материалы вырабатывают из натур. (хлопковых, льняных, шерстяных) и хим. (напр., вискозных, полиэфирных, полиамидных, полиакрилонитрильных, полипропиленовых) волокон, а также вторичного волокнистого сырья (волокна, регенерированные из лоскута и тряпья) и коротко-волокнистых отходов хим. и др. отраслей пром-сти.

Осн. технол. операции получения нетканых материалов: 1) подготовка сырья (рыхление, очистка от примесей и смешивание волокон, перемотка пряжи и нитей, приготовление связующих , р-ров химикатов, напр. отвердителей , агентов набухания волокон, ПАВ, и т. д.); 2) формирование волокнистой основы (напр., холста, системы нитей); 3) скрепление волокнистой основы в единую систему (получение нетканого материала); 4) отделка нетканого материала.

Получение волокнистой основы. Волокнистый холст-слой текстильных волокон (поверхностная плотн. 10-1000 г/м 2 и бол ее)-чаще всего получают мех. способом: на чесалъ-кой машине из волокон длиной 45-150 мм формируют прочес, или ватку (непрерывный тонкий слой волокон с поверхностной плотн. ок. 20 г/м 2), к-рый с помощью спец. приспособления укладывается "друг на друга" под разными углами, в результате чего в холсте получают продольную или продольно-поперечную ориентацию волокон.

При аэродинамич. способе расчесанные волокна увлекаются потоком воздуха и переносятся по каналу (диффузору) на сетчатый барабан или транспортер, где укладываются с образованием холста бeсслойной структуры (неориентированное расположение волокон). Гидравлич. (мокрым) способом холст формируют из водной суспензии коротких не прядомых волокон на сетке бумагоделательной машины. Электростатич. способом холст получают, укладывая заряженные волокна равномерным слоем на транспортере, имеющем заряд противоположного знака. Волокнообра-зующим способом холст получают укладкой на сетчатой пов-сти транспортера непрерывных волокон (нитей) непосредственно после их формования из расплава или р-ра полимера .

Волокнистую основу из нитей (система нитей) формируют укладкой неск. слоев пряжи или готовых хим. нитей упорядочение, напр. в виде сетки, или хаотически.

Получение и применение нетканые материалов. Волокнистую основу скрепляют физ.-мех., физ.-хим. или комбинированными способами.

Ф и з.-х и м. с п о с о б ы скрепления волокнистой основы в произ-ве нетканых материалов самые распространенные; их применяют для получения клееных нетканых материалов. Волокна (нити) в холсте скрепляются в единую систему связующим вследствие адгезионного (аутогезионного) взаимод. на границе контакта связующее -волокно (нить). В качестве связующих используют эластомеры , термопластичные и термореактивные полимеры в виде дисперсий, р-ров, аэрозолей , порошков , легкоплавких и бикомпонентных волокон. Иногда связующее не используют; в этом случае основу нетканых материалов подвергают спец. обработке (тепловой, хим. реагентами , газами), приводящей к снижению т-ры текучести полимера , из к-рого изготовлены волокна (нити) волокнистой основы, или к появлению "липкости" на их пов-сти в результате набухания , пластификации и др., способствующей скреплению волокон в местах их контакта.

Различают неск. осн. способов получения клееных нетканых материалов. Широко распространен метод пропитки холста жидкими связующими (дисперсиями и р-рами бутадиен-акрилони-трильного каучука , полистирола , поливинилацетата , поливинилового спирта , акриловых сополимеров или др.). Методы пропитки разнообразны: холст погружают в ванну со связующим ; пена связующего подается в зазор двух валов, через к-рый непрерывно проходит холст; связующее распыляется на пов-сть холста спец. устройствами; наносится печатанием с помощью гравированных валов, шаблонов (аналогично нанесению рисунка на ткань). После пропитки полотно подвергают сушке и термообработке горячим воздухом или ИК излучением в спец. камерах или на каландрах .

Бумагоделательным способом нетканые материалы получают из коротких текстильных волокон (2-12 мм), к к-рым иногда добавляют древесную целлюлозу , на обычном бумагоделательном оборудовании (см. Бумага)и из волокон повышенной длины (40 мм и более) на бумагоделательных машинах с наклонной сеткой. Связующие -синтетич. латексы , легкоплавкие волокна (обычно поливинилхлоридные), фибриды (см. Бумага синтетическая)и бикомпонентные волокна-вводят в полотно до или после его отливки на бумагоделательной машине. Затем полотно сушат и подвергают термообработке, как в предыдущем способе пропитки. Получаемые нетканые материалы бумагоподобны; применение более длинных волокон улучшает их текстильные св-ва. Этим способом получают (при высокой производительности-до 300 м/мин) нетканые материалы одноразового пользования, напр. скатерти, пеленки , постельное белье, салфетки .

Более прогрессивным, чем пропитка, является способ термоскрепления, т.к. исключается применение жидких связующих , не требуется очистка сточных вод и т.д. При этом можно получить нетканые материалы разл. структур и св-в. Холст формируют из т.наз. базовых волокон - полиамидных, вискозных, полиэфирных или их смесей с легкоплавкими (полипропиленовыми, поливинилхлоридными) и бикомпонентными волокнами. На холст или отдельные слои прочеса наносят спец. устройствами порошки смол (феноло- или меламино-форм-альдегидных) и (или) пластификаторы либо только р-ри-тель для набухания поверхностного слоя волокон. После этого холст поступает в термокамеру, а затем на каландр , на к-ром в результате прессования происходит склеивание .

Разновидность способа-локальный нагрев холста иглами или ребрами вала, когда образуются зоны сплавления (сварки), скрепляющие холст (порошкообразное связующее не используется). Сварку можно осуществлять также токами высокой частоты, ультразвуком , лучом лазера . Этим способом получают более объемные материалы, чем рассмотренным выше.

Фильерный способ произ-ва нетканых материалов из р-ров и расплавов полимеров развивается ускоренными темпами (на его долю приходится уже 30% произ-ва нетканых материалов от их общего объема). Этот способ совмещает произ-во хим. волокон и нетканых материалов. Волокна (нити) в холсте, сформированном на сетке приемного, движущегося транспортера (после выхода волокон из фильер), склеиваются друг с другом в местах пересечения аутогезионно, если они не потеряли своей "липкости", в противном случае их скрепляют провязыванием, иглопрока-лыванием или любым физ.-хим. способом. Фильерным способом можно формировать холст из волокон любой длины, даже практически бесконечной. Увеличение длины волокон резко повышает коэф. использования их прочности в нетканых материалах, что позволяет снизить требования к св-вам связующего или уменьшить его содержание в материале, в результате чего увеличивается пористость материала. Фильерные установки можно использовать для формирования с большой скоростью не только полотен, но и изделий сложной конфигурации.

Наиб. перспективны клееные нетканые материалы, вырабатываемые по новой технологии из пленок (полиэтиленовой, полипропиленовой, полиамидной), исключающей получение волокон. Сущность способа заключается в том, что полимерную пленку расщепляют на фибриллы (на иглопробивной машине или спец. фибрилляторами) и затем скрепляют .

Клееные нетканые материалы используют как тепло- и звукоизоляционные, фильтровальные, тарные и обтирочные полотна, как основу под полимерные покрытия (искусств. кожа , линолеум, клеенка) и абразивные материалы, как прокладочные материалы для одежды, полотна для полиграфии, материалы для армирования пластмасс .

Ф и з.-м е х. с п о с о б ы-провязывание, иглопрокалывание, свойлачивание.

Вязально-прошивные нетканые полотна изготовляют на спец. машинах путем провязывания нитями или пучками волокон волокнистых холстов (холстопрошивные нетканые материалы), системы нитей (нитепрошивные нетканые материалы), а также их комбинацией с др. материалами (каркаснопрошивные нетканые материалы), напр. с тканями (тканепрошивные), пленками (пленкопрошивные). На всех машинах для выработки вязально-прошивных нетканых материалов осуществляется процесс петлеобразования, как при произ-ве трикотажа за исключением того, что на каждую иглу прокладывается отдельная нить. Все иглы машины перемещаются одновременно, прокалывают волокнистую основу и возвращаются в исходное положение, протаскивая через нее провязывающую нить. Для провязывания используют пряжу из хлопка, капроновые, лавсановые, хлориновые и др. комплексные нити.

Наиб. экономичен холстопрошивной способ, причем нитепрошивные нетканые материалы близки по св-вам тканям и трикотажу. Ассортимент полотен, изготовляемых по этой технологии, необычайно широк: заменители тканей для одежды, махровые полотенца, искусств. мех, декоративные полотна и т.п.; в технике-теплозвукоизоляц. материалы, прокладки , основа для синтетич. покрытий и др.

Иглопробивные нетканые материалы изготовляют на иглопробивных машинах. Скрепление волокон в холсте осуществляется в результате их мех. пeрeпутывания при многократном прокалывании холста иглами с зазубринами. Особенности иглопробивных машин, конструкция игл , глубина и плотность иглопрокалывания оказывают решающее влияние на структуру нетканых материалов и, следовательно, на их характеристики. Для улучшения св-в иглопрoбивныe нетканые материалы подвергают спец. обработке (пропитке латексами , термообработке полотен, содержащих высокоусадочные или легкоплавкие волокна) или перед иглопрокалыванием холст дублируют с армирующим материалом (напр., с тканью , пленкой).

Модификация способа-перепутывание волокон холста тонкими струями воды или газа , выбрасываемых под большим давлением из сопел.

Этим способом вырабатывают, напр., фильтровальные полотна для разл. сред, теплозвукоизоляц. и техн. сукна, одеяла , напольные покрытия, геотекстильные материалы, обладающие высокими проницаемостью (как песок) и прочностью (используют их как дренажно-фильтрующий материал при стр-ве дорог, дамб, мостов, зданий и др.).

Валяльно-войлочным способом получают нетканые материалы из чистошерстяных волокон или смеси их с химическими (до 40%) путем мех. воздействий на волокнистый слой во влажной среде при повышенной т-ре. Шерстяные волокна в этих условиях свойлачиваются (перемещаются, переплетаются, уплотняются), образуя войлок. Полученный полуфабрикат подвергают валке на разл. машинах для дальнейшего уплотнения, усадки и придания ему заданной формы и размеров. Затем валяное полотно или изделие направляют на мокрую отделку, сушку и сухую отделку. Этим способом получают войлоки, валяные и фетровые изделия (обувь, головные уборы).

К о м б и н и р. с п о с о б ы получения нетканых материалов, включающие неск. методов скрепления волокнистой основы, применяют для получения нетканых материалов повышенного качества (напр., большей формоустойчивости, повышенной прочности , с лучшими деформационными св-вами). Так, элсктрофлокированные нетканые материалы изготовляют ориентированным нанесением в электрич. поле высокого напряжения относительно коротких волокон (длина 0,3-10 мм) на основу (напр., на текстильную ткань или пленку), предварительно покрытую клеем . Окончательное закрепление волокон в клеевом слое проводят в сушильной камере. Этим способом изготовляют нетканые материалы, имитирующие натуральную замшу, мех, упаковочные материалы и др.

В зависимости от назначения нетканые материалы выпускают в неотбеленном (суровом) виде или подвергают отделке (напр., отбеливание, крашение , стрижка ворса).

Лит.: Бершев Е.Н., Курицина В. В., Куриленко А. И., Смирнов Г. П., Технология производства нетканых материалов, М., 1982; Озеров Б. В., Гусев В. Е., Проектирование производства нетканых материалов, М., 1984.

В.М.Горчакова.