содержание .. 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 ..
Основные элементы установок для нанесения
покрытий в изготовлении искусственных кож
Как показано на рис. 2.36, наносная установка состоит в основном из
устройства 1 для размотки рулонов, одного или нескольких наносных (намазочных)
устройств 2, сушильного или желирующего канала (термокамеры) 3, участка
охлаждения 4 и намоточного устройства 5. Эти основные элементы присущи
всем установкам для нанесения покрытий.
Рис. 2.36. Схема установки для нанесения покрытия
прямым
методом
Наносные устройства. Важнейшим наносным элементом установки для
нанесения покрытий является валок. Он применяется в различных
исполнениях и выполняет несколько функций. Если это направляющий (чаще
всего снабженный приводом) валок, то он изменяет направление движения
полотна материала, если это опорный валок (часто без привода), то он
поддерживает полотно материала, а если это натяжной валок, то он
обеспечивает натяжение полотна. Кроме того, будучи выполненным в виде
полого цилиндра, валок может применяться для таких технологических
операций, как подогревание или охлаждение материала. В этом случае важен
большой угол охвата для рационального использования имеющейся площади
теплообмена.
Валки чаще всего имеют диаметр 80—160 мм и среднюю рабочую ширину
1600—1800" мм. Нагревательные и охлаждающие валки, а также наносные (намазочные)
валки (наносные цилиндры) могут иметь диаметр 800—1600 мм. Каландровые
валки имеют диаметр 500—950 мм и ширину 1250-2500 мм.
Например, валок диаметром 100 мм и с частотой вращения 50 мин~ 1 обеспечивает рабочую скорость установки для нанесения покрытий
v = 3,14-0,1-50= 15,7 м/мин.
Особо следует остановиться на частоте вращения валка, если он служит намотчиком либо размотчиком материала. Поскольку при намотке материала постепенно увеличивается диаметр рулона, для обеспечения постоянной окружной скорости рулона требуется непрерывное уменьшение частоты вращения валка. Это касается намоточных валков с осевым (центральным) приводом. Уменьшение частоты вращения рулононамоточного валка не требуется, если он расположен на периферии рулона. Однако такая намотка имеет недостаток: поверхность наматываемого материала постоянно контактирует с приводимым валком и может при этом повреждаться.
Далее следует рассмотреть валковую пару. В зазоре
между валками могут осуществляться такие процессы, как формование
(каландрование, тиснение), отжим и транспортировка материала. Факторами,
влияющими на величину зазора между валками и протекающие в нем процессы,
являются характер поверхности, диаметр, прогиб и направление вращения
валков (равнонаправленное или встречное вращение), величина прижимного
усилия, род обрабатываемого материала.
Присущий всякому валку прогиб во многих случаях отрицательно сказывается
на качестве нанесения покрытия, отжима, транспортировки материала. Для
ограничения влияния этого отрицательного фактора предпринимаются
следующие конструктивные меры:
1) бомбирование валка: поверхность валка шлифуется таким образом, что
диаметр его средней части больше диаметра по краям (бочкообразность);
2) уменьшение длины между опорами: валок снабжается дополнительной
опорой посередине. Это может осуществляться гидравлически, тогда говорят
о плавающем валке;
3) увеличение диаметра валка;
4) перекашивание валков в валковой паре или установка
валков под углом друг к другу таким образом, чтобы
зазор при прогибе валков оставался неизменным по всей его длине
(например, при термопластичной переработке);
5) создание противодавления на шейки валков: в валках создается
предварительное напряжение и они приобретают отрицательный прогиб,
который компенсируется прогибом под действием их собственной массы;
6) внешнее подпирание валка с помощью нескольких опорных валков меньшего
размера.
Особо высокие требования в отношении качества поверхности и точности
величины диаметра предъявляются к наносным валкам и наносным цилиндрам.
Разновидностью натяжного валка является компенсирующий валок. Он
располагается, например, между двумя приводимыми наносными агрегатами
установки и служит для обеспечения равномерного движения материала при
различных рабочих скоростях агрегатов. Благодаря
возвратно-поступательным движениям этого валка в вертикальном
направлении, которые создаются его собственной массой, приводится в
действие серводвигатель, который увеличивает и уменьшает скорость
первого по схеме наносного агрегата установки для нанесения покрытия.
Аналогично функционируют качающиеся валки, которые регулируют натяжение
материала. Нагрузка на них создается пневматическим цилиндром и системой
рычагов.
В зависимости от назначения валки изготавливаются из углеродистой стали
(простые направляющие валки), высококачественных сортов стали, например
хромированных (каландровые валки) и гуммированных (ракельные валки,
отжимные валки).
Сушильные и желирующие устройства. Для осуществления желирования,
вспенивания или сушки нанесенной полимерной пленки требуется подвод
тепла, который в большинстве случаев реализуется горячим воздухом, т.е.
конвекцией.
Самым старым способом сушки, известным еще с зарождения промышленности
искусственных кож, является сушка в сушильном помещении и подвешиванием
материала, так называемая подвесная сушка. При этом речь идет о большом
закрытом помещении, в котором полуфабрикат подвешивается петлеобразно и
сушится. Процесс сушки по этому способу является периодическим, но
бывает и непрерывным. Для улучшения естественной конвекции воздуха в.
помещении часто еще применяются циркуляционные вентиляторы, а для
удаления из помещения паров, содержащих растворитель, — вытяжные
вентиляторы.
Этот способ сушки имеет ряд существенных недостатков (прерывистость
процесса, потребность в большом помещении, большие затраты времени,
загазованность помещения, в особенности при использовании
растворителей), поэтому в настоящее время он почти не применяется.
Однако для специальных целей, преимущественно на финишной обработке, он
применяется еще и сегодня, так как благодаря малой концентрации
растворителей в системе подачи воздуха становится возможным производство
искусственной кожи со слабым запахом.
В установках для нанесения покрытий непрерывного действия применяются
исключительно сушильные каналы и каналы желирования. Для пропускания
материала через канал обычно применяются различные устройства.
Из сушильного оборудования наиболее распространена шпанрама, снабженная
цепями с зажимными колодками либо иглами. Расстояние между цепями с
зажимными колодками регулируется электродвигателями в соответствии с
шириной полотна материала. Во впускной зоне с регулируемыми
направляющими цепей, которые устанавливаются под углом друг к другу, по
сигналу оптического, пневматического либо механического устройства
зондирования кромок основы осуществляется регулировка расстояния между
цепями. Этим обеспечивается надлежащий захват материала. Шпанрама
применяется в основном для тканей, склонных к усадке, или тканей с
двусторонним покрытием.
Другими средствами транспортировки полотна материала являются ведущие
валки, несущие штанги либо сетчатая лента. Эти средства применяются в
тех случаях, когда обрабатываемый материал не склонен к усадке, либо для
транспортировки бумажной подложки в установках для нанесения покрытий
переносным способом.
Последним достижением в области сушильного оборудования для
промышленности искусственных кож является еще не получившая широкого
применения в практике сушилка для сушки материала во взвешенном
состоянии, в которой материал транспортируется через сушильный канал на
воздушной подушке.
Обогрев сушильного канала и канала желирования может осуществляться
непосредственно либо косвенно. Косвенный обогрев осуществляется с
помощью ребристых трубчатых либо пластинчатых теплообменников. Для
непосредственного обогрева применяются газовые либо масляные горелки,
которые расположены прямо в канале и непосредственно нагревают
находящийся в нем воздух. Этот вид обогрева характеризуется максимальным
коэффициентом использования энергии и применяется главным образом для
каналов желирования и покрытий без растворителей.
При косвенном обогреве для достижения температуры желирования 170—180° С
применяется пар высокого давления (приблизительно 2 МПа) или масляный
теплоноситель. Масляный теплоноситель нагревается газовой либо масляной
горелкой в особой циркуляционной системе.
Если требуется температура сушки 100—140° С, то для косвенного обогрева
могут применяться пар низкого давления, горячая вода либо пар высокого
давления, но не настолько высокого, как указано выше. При сушке
покрьггий, содержащих растворители, должен непременно применяться
косвенный обогрев, иначе образующаяся в сушилке газовоздушная смесь
может вспыхнуть или взорваться.
Обогрев может быть также электрическим. Он осуществляется либо косвенно
путем нагрева масляного теплоносителя, либо непосредственно с помощью
инфракрасных излучателей. При обогреве инфракрасными лучами
нагревательные спирали помещаются в керамические элементы либо стальные
трубы, из которых составляются по необходимости включаемые и выключаемые
нагревательные секции. Этот вид обогрева характеризуется самым низким
энергетическим КПД и поэтому применяется реже, несмотря на то что он
часто требует малых капитальных затрат и является технически
’’элегантным” и технологически ’’чистым”. Он применяется главным образом
в качестве дополнительного к прочим видам обогрева и в полупромышленных
установках.
Новейшим методом обогрева, который пока еще не получил широкого
распространения в промышленности искусственных кож и по стоимости не
может конкурировать с традиционными методами, является высокочастотный
обогрев микроволнами с частотой 2400 МГц.
При решении вопроса о приобретении сушильного оборудования непременно
следует проводить технико-экономичес-кое сравнение с учетом
капиталовложений и текущих эксплуатационных расходов с целью выбора
оптимального варианта обогрева. Для рационального использования тепла
необходимо сушильные каналы снабдить теплоизоляцией и следить за тем,
чтобы циркуляция воздуха была минимальной, но, разумеется, не в ущерб
технике безопасности и технологии.
Нагретый воздух либо пропускается через сушильную камеру, либо движется
в горизонтальном направлении над полотном материала противотоком, либо
циркулирует в ней. Движение воздуха должно быть равномерным с
минимальными колебаниями температуры по ширине канала и по возможности
по его длине, в особенности при сушке ПВХ-покрытий.
Рис. 2.37. Схема канала горизонтального пропускания
воздуха:
1 — материал; 2 — отработанный воздух; 3 — подводимый воздух
При пропускании воздуха в горизонтальном направлении (рис. 2.37)
противотоком относительно направления движения полотна материала
происходит более или менее значительное падение температуры. Для того
чтобы в длинных каналах желирования разность температур не была слишком
большой, их разделяют на зоны, длиной приблизительно 3—10 м, которые
обогревают раздельно. Температура регулируется также индивидуально в
каждой зоне. Это имеет преимущество: максимальное снижение температуры
можно удерживать в пределах 5—10% и можно устанавливать желаемый
температурный режим.
Большинство современных сушильных установок снабжено вертикально
обдуваемыми каналами (рис. 2.38). Это сопловые каналы, применяемые в
установках как для нанесения, так и для отделки покрытий, Преимущество
этих каналов состоит в более эффективной теплопередаче, достигаемой эа
счет этого большей скорости работы и возможности лучшего регулирования
условий сушки.
Сопловая сушилка с каналом, разделенным на зоны (рис. 2.39), состоит из
корпуса канала, сопел, циркуляционного вентилятора и нагревательных
секций. Вытяжные патрубки входят в общий вытяжной трубопровод с вытяжным
вентилятором. Свежий воздух всасывается через воздушный фильтр и
дроссельный клапан либо регулируемые щели в стенке канала, втягивается
вентилятором вместе с поступающим из канала циркуляционным воздухом
через фильтр и теплообменники и принудительно подается в качестве
приточного воздуха через воздухораспределительную камеру в верхнюю и
нижнюю сопловые камеры. Нагнетательные камеры имеют по всей длине и
ширине канала сопла, которые равномерным потоком горячего воздуха
обдувают полотно материала сверху и снизу.
Дроссельными клапанами регулируется количество подаваемого в сопла
воздуха. Выходящий из сопел горячий воздух частично удаляется из канала
вытяжным вентилятором вместе с отработанным воздухом, но большая его
часть поступает в циркуляционный контур. Соотношение свежего или
отработанного воздуха и циркулирующего воздуха у каналов для желирования
составляет 20 : 80 или 10 :90. В случае покрытий, содержащих
растворители, это соотношение по причине взрывоопасности, естественно,
не может соблюдаться, и необходим более энергоемкий процесс сушки либо
желирования без циркуляции воздуха, т.е. с большей долей свежего
воздуха. Отработанный воздух удаляется через крышку либо подается в
установку для рекуперации растворителя.
Продолжительность сушки и, следовательно, производительность сушильной
установки в решающей степени определяются площадью сушки, которая
зависит от длины канала, температуры и скорости движения воздуха в
сушильном канале или при выходе из сопел. Обычно скорость движения
воздуха находится в пределах 10—30 м/с, а в некоторых установках она
достигает даже 50 м/с.
Ниже представлены еще некоторые специальные типы сушилок.
* Для сушки воздухопроницаемых основ с покрытием или без него, которые
благодаря их толщине и прочности в малой степени склонны к усадке, может
применяться сушилка с сетчатыми барабанами.
Она состоит из корпуса и параллельно расположенных в нем приводимых во
вращение сетчатых барабанов (от 2 до 20 шт.). Кроме того, в корпусе
находятся вентиляторы, теплообменники и пластины для равномерного
распределения воздуха. Вентиляторы отсасывают воздух из сетчатых
барабанов и таким образом создают в них разрежение, благодаря которому
находящийся в корпусе сушилки (вне барабанов) ' воздух всасывается в
сетчатые барабаны сквозь обвивающее их полотно материала. Расположенные
непосредственно на выходе вентиляторов теплообменники нагревают воздух,
и он ггоо-должает циркулировать. У данной сушилки, как у любой другой,
определенная часть воздуха устраняется в качестве отработанного воздуха.
При крашении текстильных материалов и для досушивания окончательно
отделанных искусственных кож применяется воздушная сушилка, именуемая
зрельником. Она имеет большую сушильную камеру, разделенную на секции. С
помощью расположенных сверху и снизу валков материал в виде
многочисленных петель вертикально пропускается через сушильную камеру.
Каждая секция машины снабжена вентилятором и теплообменником.
Двухсекционная сушильная камера вмещает 120 м полотна материала.
Применяемые в печатных и лакировальных установках сушильные каналы
функционируют аналогично желирующим каналам описанных выше сопловых
сушилок. Они состоят из отдельных секций длиной 1500—2000 мм. Подача
воздуха и температура регулируются в каждой секции индивидуально.
Рис. 2.40. Поперечный разрез сушильной секции
На рис. 2.40 представлен поперечный разрез сушильной секции. Крышка
секции снабжена циркуляционным вентилятором, который нагнетает воздух
через теплообменники в щелевые сопла и таким образом обдувает
поверхность материала.
Материал поддерживается и транспортируется лентой,
приводимой в движение ведущими валками.
Подвод свежего воздуха и отвод отработанного воздуха осуществляются
через вентиляционные клапаны.
Чтобы подложка могла непрерывно проходить через установку, должны
выполняться следующие условия:
должен иметься приводной агрегат, который сообщал бы равномерное
движение всем органам установки, участвующим в транспортировке
материала;
материал должен транспортироваться соответствующими органами установки
таким образом, чтобы полотно на транспортировочных валках не смещалось
вправо или влево; для непрерывности работы должна быть обеспечена
возможность эагруэки установки подложкой с запасом.
Привод сообщает органам машины движения, соответствующие ее функциям.
Мощность привода определяется для вращательных движений крутящим
моментом и угловой скоростью, для прямолинейных движений — силой и
скоростью.
Всякому приводу соответствует следующая принципиальная схема: движущий
момент — механический момент трения установки и момент трения
движущегося материала, в также ускорительный момент или тормозной
момент, т.е. сумма сил трения и ускоряющей силы дает требующееся
приводное усилие.
Электропривод применяется наиболее часто, так как диапазон мощности
электродвигателей от нескольких ватт до 1000 кВт, частоту вращения можно
регулировать в широких пределах и при работе создается сравнительно мало
шума.
По принципу работы электродвигатели делятся на следующие группы:
двигатели постоянного тока; асинхронные двигатели; синхронные двигатели.
Устройства ориентации материала. Эти устройства ориен-' тации материала
выполняют две задачи: обеспечение ровного движения материала в установке
без его боковых смещений; расширение полотна материала во избежание его
усадки под воздействием температуры в каналах, промывочных ваннах и
т.д., а также образования складок.
Ширильные валки Виттлера представляют собой гибкие резиновые валки,
которые расположены в установке под прямым углом к полотну материала и в
зависимости от натяжения материала изгибаются дугообразно. При этом
участок подвода материала должен быть относительно длинным, а
участок отвода должен по возможности не превышать
2,5 диаметра валка. Валок устанавливается таким образом, что он
натягивает те части полотна (края или середину), которые не имеют
натяжения, придавая им вогнутость или выпуклость. Валок может быть
вращающимся либо невращающимся.
Планочный ширитель представляет собой валок, на котором расположены
деревянные планки, разделенные посередине валка. Эти планки при вращении
валка отжимаются к краям и при этом растягивают полотно материала вширь.
Бомбированные валки по форме соответствуют ширильным валкам Виттлера, но
имеют выпуклость по окружности. Их применяют для материалов,
характеризующихся неодинаковой растяжимостью отдельных зон.
Расправители краев состоят из двух установленных по бокам полотна под
углом к нему конических валков, снабженных выфреэерованными винтовыми
клапанами. Валки приводятся во вращение таким образом, что завернувшиеся
края основы своими кромками входят в винтовые канавки и разворачиваются
в направлении движения полотна материала.
Устройства направления кромок. Транспортировка материала без боковых
смещений его кромок может обеспечиваться цепями с зажимными колодками,
цепями с иглами, сетчатыми лентами, резиновым полотном и т.д.; путем
регулировки положений валков, с помощью ширильных устройств.
Цепи с клуппами применяются на тех участках установок, которые требуют
строго ориентированной транспортировки полотна материала, например в
каналах шпанрамы. Бывают и коагуляционные ванны, снабженные
транспортировочными цепями с клуппами.
Материал подается во входную зону установки с двумя боковыми
бесконечными цепями, снабженными клуппами, распрямляется в ширину, его
края зажимаются в клуппах, и таким образом исключается образование
складок.
Во многих случаях цепи с клуппами выполнены таким образом, что изменения
ширины полотна материала компенсируются их сближением или расхождением.
Кроме того, цепи могут быть отрегулированы таким образом, что расстояние
между ними непрерывно увеличивается. Это позволяет избегать провисания
полотна материала.
Цепи с игольчатыми держателями применяются для легких материалов, тогда
как цепи с зажимными колодками — для относительно тяжелых материалов.
Принципиальная конструкция этих цепей аналогична конструкции цепей с
зажимными колодками, только вместо последних применяются ленты с иглами.
Посредством щеточного валка ткань втискивается в игольчатые держатели.
На поворотном конце цепей ткань с помощью опорных валков извлекается из
игольчатых держателей. В сущности техническое исполнение цепей с
игольчатыми держателями такое же, как техническое исполнение цепей с
клуппами, применяемых в шпанрамах.
Материалы, обладающие большой эластичностью, напри-
мер трикотаж, не могут транспортироваться с помощью
цепей с клуппами или игольчатыми держателями, так как они под
собственной массой и под массой покрытия все-таки растягиваются. Для
транспортировки таких тканей применяются сетчатые ленты, т. е.
бесконечные металлические сетки, которые выполнены, например, из
углеродистой стали, латуни или ванадиевой стали (для агрессивных сред).
Материал лежит на натянутой сетке и таким образом, без напряжений,
транспортируется по каналам и другим участкам установки.
Для транспортировки через сушильные каналы материалов, менее
подверженных деформациям вследствие натяжений, обычно применяются
опорные штанги либо валки. Для преодоления больших расстояний между
опорами от валка к валку можно натягивать бесконечные ленты из ткани,
резины или дедероновых шнуров.
Транспортировочные цепи с клуппами либо игольчатыми держателями имеют то
преимущество, что они обеспечивают хорошее натяжение и точное
центрирование полотна материала, а их недостатком является то, что края
полотна оставляются без покрытия во избежание загрязнений цепей.
На сетчатых лентах материал транспортируется хотя и без напряжений, но и
без точного центрирования. При использовании опорных валков или штанг
невозможно точное направление кромок материала, но зато покрытие может
наноситься по всей ширине полотна.
Рис. 2.41. Схема электрогидравли-ческого сервопривода для регулирования положения кромок полотна материала
При регулировании положения кромок материала путем горизонтального
перемещения валков приводом служит электрогидравлический серводвигатель.
На рис. 2.41 показано применение электрогидравлического сервопривода для
регулирования положения кромок полотна материала. Кромка полотна
постоянно зондируется фотоэлементами. При изменении положения кромки
валок смещается вправо или влево, и таким образом обеспечивается
требуемое положение материала.
Этот принцип применяется главным образом для обеспечения ровной намотки
материала, регулирования положения сетчатых лент и боковых шпателей
ракельных наносных устройств и устройств для нанесения покрытий методом
литья.
Для управления положением кромок может применяться также устройство
расправления завернувшихся краев материала. При этом фотоэлементы
зондируют кромку полотна и
устройство распрямления краев перемещается соответственно вправо либо
влево. При таком управлении положением краев полотна для его
распрямления требуется относительно большой участок пути, достаточный
для того, чтобы на последующих валках не образовывались складки.
Центрирование полотна материала может осуществляться с помощью
вращающегося валка, установленного под углом 90° к полотну. Если,
например, полотно необходимо переместить влево, то этот валок вращается
влево. И в этом случае предпосылкой для успешного центрирования полотна
является наличие достаточно длинного пути. Регулирование осуществляется
с помощью фотоэлементов и серводвигателя.
Накопители материала. Для обеспечения непрерывности работы
производственной установки требуется создавать в ней запас материала —
основы на время смены рулона.
Применяются два принципа создания запаса материала: с помощью лоткового
(бункерного) накопителя и валкового накопителя. Материал накапливается в
лотке на входе в установку, а для намотки материала предпочитается
валковый накопитель. После лоткового накопителя обязательно должны
находиться втягивающая валковая пара и устройства направления кромок,
после валкового накопителя материал направленно подается на другие части
установки.
Устройства для соединения полотен материала. Для непрерывной работы
установки отдельные полотна материала необходимо соединять. Существуют
следующие способы соединения полотен:
встык с помощью обметочной швейной машины; внакладку с помощью швейной
машины (тонкие текстильные полотна);
встык с помощью высококачественного сварочного аппарата (нетканые
материалы);
специальной клейкой лентой (бумажные полотна). Намоточные и размоточные
устройства. Внутри предприятия основа транспортируется в больших рулонах
на бобинах с помощью подъемно-транспортных средств либо в небольших
рулонах с помощью специальных тележек, перемещаемых вручную или
тягачами.
При использовании тележек размоточное устройство обычно имеет такую
консистенцию, которая позволяет располагать две тележки с рулонами друг
за другом в направлении установки и поочередно разматывать рулоны.
При использовании больших рулонов на бобинах применяются поворотные
размоточные устройства с 2—4 местами для подвешивания и разматывания
рулонов. При необходимости рулоны можно поворачивать.
Намотка прошедшего через установку материала производится аналогичным
образом. На современных автоматизированных установках отрезание полотна
материала при определенном намотанном метраже и подача новой бобины
осуществляются автоматически.
Если установка работает с относительно малой скоростью, то от накопителя
материала перед намоткой можно отказаться.
содержание .. 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 ..