Неткаными называются материалы, образуемые из волокнистой массы, пряжи или тканей, скрепляемых чаще всего путем провязывания нитями, уваливанием и склеиванием. Производство нетканых материалов обладает значительными техническими и экономическими преимуществами в сравнении с производством трикотажа и тканей. Для производства нетканых материалов могут быть использованы стандартные, а также короткие, не пригодные для прядения волокна как натуральные и искусственные, так и синтетические в самых разнообразных сочетаниях, диктуемых требованиями к материалу. Технологический процесс производства нетканых материалов короче благодаря полному отсутствию процессов ткачества и частичному или полному исключению процессов прядения.
Расчет экономической эффективности производства нетканых вязально-прошивных материалов и тканей показывает, что капитальные затраты на машины и здания для производства нетканых материалов составляют 42-65%, а расходы на эксплуатационные расходы – 51-75%. Повышение производительности труда при производстве нетканых материалов составляет при механическом способе производства 240%, а при химическом – до 600%.
Нетканые материалы дают возможность расширить ассортимент изделий, выпускаемых швейной промышленностью.
Технологический процесс производства основных видов нетканых материалов включает два этапа: формирование волокнистого холста и скрепление волокнистого холста. Оба эти этапа независимо от способа получения нетканого материала осуществляются в едином непрерывном процессе.
Рис. 1. Схема преобразователя прочеса
Вязально-прошивной способ изготовления нетканых материалов для одежды, является наиболее распространенным. Он осуществляется на агрегатах АЧВ (чесально-вязальных), машинах Маливатт (ГДР) и Арахне (ЧССР).
На агрегат АЧВ поступает волокнистая масса, предварительно разрыхленная и очищенная от сорных примесей на разрыхлительно-трепальных, смесовых и других машинах в зависимости от вида обрабатываемых волокон. Сырье подвергается прочесыванию, а ватка-прочес – многократному сложению и прошиву нитями. В состав агрегата АЧВ входят чесальная машина, преобразователь прочеса, вязально-прошивная машина и пульт управления агрегатом. Работа машин, входящих в состав агрегата, синхронизирована специальной электроблокировкой.
Чесальная машина включается в агрегат в зависимости от вида перерабатываемых волокон: машина, применяемая в суконном производстве, в аппаратном прядении хлопка и угаров или кардочесальная машина хлопчатобумажного производства.
Преобразователь прочеса предназначен для многократного сложения и транспортирования ватки-прочеса с чесальной машины на вязально-прошивную. В преобразователе прочеса ватка складывается в требуемое количество раз для получения волокнистого слоя нужного веса. Кроме того в преобразователе прочеса полуфабрикат изменяет направление движения на 90°, благодаря чему продольное расположение волокон в прочесе сходящего с чесальной машины изменяется на поперечное.
Рис. 2. Взаимное расположение рабочих органов вязально-прошивной машины.
Верхний принимающий транспортер 1 (рис. 1) преобразователя прочеса принимает прочес от съемного барабана чесальной машины и передает его на средний транспортер 2. Роль этого транспортера заключается в накапливании прочеса при движении нижнего транспортера 3 в сторону чесальной машины и передаче прочеса на нижний транспортер при движении последнего в противоположную сторону. Нижний транспортер принимает прочес со среднего транспортера и раскладывает его на поперечном транспортере 4. Этот транспортер формирует прочес в волокнистый холст путем многократного сложения отдельных прочесов и передает его на вязально-прошивную машину. Вязально-прошивная машина по конструкции и принципу работы представляет собой разновидность основовязальной трикотажной машины. Процесс провязывания волокнистого холста нитями на этой машине происходит следующим образом. Волокнистый холст 1 (рис. 2) подается транспортером 2 к провязывающей системе машины. Основными рабочими органами этой машины являются пазовые движковые иглы 3, укрепленные жестко в игольнице и получающие вместе с ней движения вверх и вниз. Движковые иглы, совершая подъем вверх, проходят между неподвижными платинами 4 и прокалывают волокнистый слой. После этого ушковые иглы 5 прокладывают нити под крючки движковых игл. С помощью толкателей 6 поднимаются вверх движки 7 и закрывают вход под крючки. Получив нить, иглы опускаются вниз и при этом провязывают волокнистый слой. Для облегчения прокалывания иглами волокнистого холста, его нужно прижать к неподвижным платанам 8. Подвижные платины выдвигаются вперед в промежутки между иглами (при подъеме игл вверх) и не дают возможности волокнистому холсту подниматься. При движении игл вниз подвижные платины отодвигаются назад, чтобы не мешать протаскиванию нитей, захваченных иглами, через волокнистый холст. Ушковые иглы для прокладывания нитей под крючки движковых игл совершают сложное движение, точно такое же, как и при работе основовязальной машины вертелка, процесс петлеобразования которой рассмотрен в предыдущем разделе. Обычно на машинах устанавливаются по две гребенки, чтобы можно было провязывать волокнистый холст по мере надобности или с помощью одной или двух систем нитей для получения более прочных нетканых материалов, а также для провязывания волокнистого холста различными трикотажными основовязаными переплетениями. Готовый нетканый материал оттягивается от петлеобразующей системы и наматывается на товарный валик. Этот механизм состоит из трех вращающихся валиков 9 и товарного валика 10.
Нити для провязывания холстов на вязально-прошивной машине могут или подготавливаться на обычных сновальных машинах, или подаваться прямо со шпулярника, который в этом случае устанавливается над преобразователем прочеса. Волокнистый холст может формироваться и другими способами. Так, волокнистые холсты с неориентированным расположением волокон могут вырабатываться аэродинамическим, гидравлическим, электростатическим и другими способами. В основу аэродинамического способа формирования волокнистого холста положено применение сильной струи воздуха для захватывания рассеянных волокон и укладывания их на конденсор. Конденсор представляет собой барабан с сетчатой поверхностью, внутри которого под действием вентилятора создается вакуум. Полученный таким образом волокнистый холст отделяется от конденсора и поступает на скрепление.
Образование вязально-прошивных нетканых материалов происходит не только путем скрепления волокнистых холстов, но и путем скрепления нитей, прокладываемых в продольном и поперечном направлениях и провязыванием редких тканей переплетениями, образующими свободные петли на поверхности материала. За рубежом первая разновидность технологии (провязывание слоев нитей) носит название малимо, вторая – малиполь.
Иглопробивной способ получения нетканого материала осуществляется на иглопробивных машинах, иглами, имеющими на лезвиях зазубрины различной формы. Лезвие такой иглы при прокалывании волокнистого холста захватывает отдельные волокна и ими же скрепляет холст. Иглы жестко крепятся в специальной плитке, так что повторения проколов волокнистого холста в одном и том же месте происходить не может. Число полных качаний плиты – до 900 в минуту. Размеры игл и их форма зависят от вида используемых волокон. Иглопробивные материалы имеют ширину до 7–8 м и различаются между собой числом проколов на 1 кв. дюйм. Механическое сцепление волокон может быть улучшено введением склеивающих веществ.
Валяльный способ получения нетканых материалов заключается в уваливании двух волокнистых холстов с проложенным внутри каркасом из нитей либо в уваливании волокнистых холстов с последующей химической обработкой.
Клеевой способ производства нетканых материалов осуществляется путем склеивания волокон в волокнистых холстах высокомолекулярными веществами. Способы склеивания различают мокрые и сухие. При мокром способе склеивания в качестве склеивающих веществ применяют эмульсии, дисперсии и латексы. Пропитывание волокнистого холста растворами или дисперсиями осуществляется либо в проходных ваннах, в которых находятся транспортеры, перемещающие волокнистые холсты, либо методом разбрызгивания раствора высокомолекулярного вещества из распылителя на волокнистую массу, либо пропусканием волокнистой массы через систему пар валков, в которые подается раствор высокомолекулярного вещества. В растворы или дисперсии могут быть введены добавки, осаждающие склеивающее вещество на волокна для обеспечения более равномерного склеивания волокон по толщине. После проклеивания волокнистые холсты сушат в сушилках проходного типа, к которым относятся барабанные сушилки, обогреваемые паром, или сушильные установки, в которых холсты сушат горячим воздухом. Перемещение нетканых материалов в сушилках производится конвейерными сетками из нержавеющей стали со скоростью до 13 м/мин.
К водным растворам высокомолекулярных веществ, применяемых для склеивания, относится поливиниловый спирт, ксантогенат целлюлозы, альгинат натрия, крахмал и др. Из водных дисперсий в качестве связующего применяют латексы бутадиенстирольные, бутадиенакрилонитрильные, бутадиенхлорвинилиденовые, натуральные и др. Выбор дисперсии определяется требованиями, предъявляемыми к нетканому материалу. Наносить склеивающие вещества можно и только на отдельные участки. В этом случае состав наносится с помощью печатных валов или тиснильных каландров. При сухом способе получения клееных нетканых материалов для склеивания волокнистых слоев вводятся нетермопластичные и термопластичные волокна или два вида нетермопластичных волокон, но с разной температурой плавления. Волокнистую массу прогревают, при этом термопластичные волокна склеивают другие волокна. В качестве термопластичных применяют волокна перхлорвинила, полиэтилена, специальные виды полиэфирных волокон и др.
Кроме того, склеивание волокнистых холстов производится порошкообразными смолами. В этом случае смолу измельчают в высокодисперсный порошок и специальными приспособлениями вводят в волокнистый слой или в процессе его формирования, или после. Затем волокнистый холст подвергают термообработке и прессованию валиками каландра. В качестве склеивающего вещества используются в виде порошка смолы метилметакрилата, поливинилхлорида, фенолформальдегида и др. Недостатком склеивания с помощью порошков является невозможность добиться равномерного распределения порошка в волокнистой массе. Применение пленок и сеток из синтетических материалов позволяет устранить трудность распределения связующего в структуре волокнистого холста.