265 KB
реклама
Оборудование Новая установка для изготовления нетканых материалов бумагоделательным способом И. Лаппас, дипл.-инж., Andritz Kuesters GmbH Производство нетканых материалов на основе волокнистых холстов, формируемых мокрым способом, стабильно развивается. Эта технология основана на диспергировании волокон в воде с последующим осаждением их на поверхности приемного устройства и образованием холста из хаотично ориентированных волокон. В данной работе описываются новые технология и установка neXformer wetlaid фирмы Andritz Kuesters для изготовления нетканых материалов бумагоделательным способом. Создание новых и совершенствование существующих технологий и оборудования для изготовления нетканых материалов открывает новые перспективы и все более расширяет области их использования, к числу которых относятся автомобильная и аэрокосмическая промышленность, сельское хозяйство и строительство, медицина, сантехника и др. Так, например, в последние годы наблюдается стабильный рост объемов производства нетканых материалов бумагоделательным способом (рис. 1). 300 2009 г. - прогноз 250 Тыс. т 200 150 100 50 0 1994 г. 1999 г. 2004 г. 2009 г. Рис. 1. Производство нетканых материалов бумагоделательным способом в период с 1994 по 2009 г. (источник: EDANA и INDA) Особенности бумагоделательного способа производства нетканых материалов Способ формования волокнистых холстов на наклонном перфорированном столе для последующего производства нетканых материалов был создан на основе бумагоделательной технологии. Сначала, как и при производстве бумаги, волокна распределяются в воде, после чего полученная суспензия подается на движущуюся сетку. При этом вода проходит сквозь сетку, а волокна образуют на ней равномерный слой, который затем скрепляется, высушивается, подвергается отделке и сматывается в рулон. 14 Основной особенностью бумагоделательной технологии производства нетканых материалов является получение изделий со структурой и свойствами, характерными для текстильных материалов и существенно отличающимися от бумаги по показателям пористости, эластичности и прочности. В качестве сырья для производства нетканых материалов бумагоделательным способом могут быть использованы: • волокна из возобновляемого сырья растительного происхождения (льняные, кокосовые, джутовые, хлопковые, пеньковые, древесная стружка); • синтетические волокна (вискозные, полиэфирные, сополиэфирные, полиакрилонитрильные, полипропиленовые, арамидные, полиамидные); • связующие волокна (поливинилхлоридные, бикомпонентные и др.); • специальные волокна (металлические, стеклянные, углеродные), целлюлозная пульпа, волокнистые отходы и восстановленные волокна. Волокнистый состав нетканых материалов в значительной степени определяет область их возможного применения (см. таблицу). Области применения нетканых материалов, изготавливаемых бумагоделательным способом из разных видов сырья Волокнистый состав Область применения Арамидные волокна Электроизоляция, самолетостроение Целлюлозные и синтетические волокна Фильтры, обои, протирочные салфетки Стеклянные волокна Кровельные материалы, напольные покрытия Волокна растительного происхождения Садоводство, сельское хозяйство н етканые матери алы продукция оборудовани е т ех но лог ии февраль /2009 оборудование Несмотря на то что бумагоделательный способ производства нетканых материалов был разработан на основе технологии изготовления бумаги, между этими технологическими процессами имеются значительные отличия. Так, например, при изготовлении бумаги используются короткие волокна или бумажная масса. Суспензия (иначе – бумажная масса) высокой плотности и малой пористости перед удалением воды имеет концентрацию около 1 %. Формование волокнистого бумажного слоя осуществляется на горизонтальном участке сеточной части машины, через который удаляется избыток воды. Использование горизонтальных сеток обусловливает очень небольшую протяженность зоны осаждения волокон и формирования структуры полотна. При производстве же нетканых материалов с контролируемой пористостью бумагоделательным способом зона формования волокнистого слоя расположена наклонно и имеет увеличенную длину, что обусловливает последовательное осаждение волокон. Концентрация используемой суспензии значительно ниже и составляет около 0,03 % (0,3 г волокон на 1 л воды). Длина используемых волокон может варьироваться в пределах 1 – 18 мм; иногда могут применяться и более длинные волокна. Благодаря низкой концентрации суспензии каждое отдельное волокно может относительно свободно перемещаться в движущейся жидкости до момента оседания на сетку или ранее сформировавшийся на ней слой волокон. Это позволяет изготавливать материалы с равномерной структурой и контролируемыми физикомеханическими показателями. Процесс производства нетканого материала состоит из трех основных этапов (рис. 2): 1) подготовка волокон к последующим процессам и образование суспензии заданного состава (участок I); 2) формование волокнистого слоя путем равномерного распределения суспензии волокон по всей рабочей ширине установки (участок II); 3) сушка, отделка и сматывание в рулон (участок III). Отделка полуфабриката проводится в случае необходимости (в зависимости от назначения и требуемых свойств нетканого материала) и заключается в дополнительном упрочнении, каландровании и др. Рис. 2. Схема технологической линии для производства нетканых материалов бумагоделательным способом: I – III – участки линии, соответствующие основным этапам технологического процесса (пояснения – в тексте статьи) не т ка н ые м ат е р иа л ы прод укция оборуд ова ние тех но лог ии февраль /2009 15 оборудование Способ и установка для формования волокнистого слоя из суспензии волокон Сердцевиной процесса производства нетканого материала на поточной линии фирмы Andritz Kuesters является установка neXformer wetlaid (рис. 3) для формования волокнистого слоя из суспензии волокон, включающая следующие основные компоненты: • круговой распределитель суспензии; • формующее устройство с наклонным перфорированным столом; • наклонную сеточную часть с камерой обезвоживания. Поступающая с участка подготовки массы на установку neXformer wetlaid суспензия должна иметь строго определенную концентрацию. Для этого она на участке подготовки массы (1) смешивается с определенным количеством разбавляющей воды, которая с помощью насоса (4) подается по системе циркуляции (2) из специального резервуара (3) с очищенной циркулирующей водой. Далее круговой потокораспределитель (5) обеспечивает равномерную подачу разбавленной суспензии по гибким шлангам на сетку формующего устройства (6). В этой части установки волокна постепенно оседают на наклонной части сетки, а вода стекает в камеры обезвоживания (7), после чего самотеком возвращается в резервуар (3) с очищенной циркулирующей водой. Система циркуляции на установке neXformer wetlaid выполнена замкнутой, что позволяет регулировать условия внутри нее и создавать требуемое давление для контролируемой подачи суспензии на сетку. Сформированный волокнистый слой остается на сетке, а избыток воды удаляется через отсасывающие трубки. После этого слой волокон отделяется от сетки в зоне (8) и направляется на последующие машины поточной линии (например, пресс, устройство для введения связующего, сушилку, каландр, наматывающее устройство). Волокнистые от- Рис. 4. Экспериментальная линия для производства нетканых материалов шириной 300 мм бумагоделательным способом ходы (обрезаемые кромки, некондиционная продукция, образующаяся, например, при пуске поточной линии) после обработки на измельчителе (9) возвращаются на участок приготовления массы. При необходимости установка neXline wetlaid может содержать формующее устройство для формования двух волокнистых слоев. Преимуществом такой системы является возможность последовательного наложения волокон слой за слоем. Это способствует перемешиванию волокон между слоями таким образом, что оба слоя соединяются без применения дополнительных химических веществ. В техническом центре фирмы Andritz Kusters для исследовательских целей установлена экспериментальная линия нового поколения с рабочей шириной 300 мм для производства нетканых материалов бумагоделательным способом (рис. 4). Она может предоставляться в пользование заказчикам для проведения экспериментов с регулируемым расходом сырья, воды, энергии. Линия включает в себя пульпер, массные бассейны для двух слоев, круговой распределитель, формующее устройство, наклонную сеточную часть, сушильную часть с шестью сушильными барабанами и наматывающее устройство. Узлы линии смонтированы на фундаментных рельсах, что дает возможность гибко конфигурировать и модифицировать систему. Имеющиеся в техническом центре каландры и машины для мокрой отделки позволяют осуществлять дополнительное упрочнение и отделку нетканого материала. Результаты проводимых на установке испытаний воспроизводимы и могут служить основой при конструировании производственных линий. New installation for manufacture of non-wovens using paper making method I. Lappas Рис. 3. Схема установки neXline wetlaid: 1 – участок регулирования концентрации суспензии; 2 – система циркуляции воды; 3 – резервуар с очищенной циркулирующей водой; 4 – насос смесителя; 5 – круговой распределитель; 6 – формующее устройство; 7 – зона обезвоживания волокнистого слоя; 8 – зона передачи волокнистого слоя на последующие машины линии; 9 – измельчитель отходов 16 Production of non-wovens based on wet formed fibrous cloth is steadily developing. This technology envisages dispersion of fibers in water with their subsequent settling on the surface of a receiving arrangement and formation of cloth from chaotically oriented fibers. New technologies and the Andritz Kuesters’s neXformer wetlaid installation for production of non-wovens using paper making method is discussed. н етканые матери алы продукция оборудовани е т ех но лог ии февраль /2009
