ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НИТЕЙ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

ПЛЕНОЧНЫЕ НИТИ

Одним из перспективных материалов для изготовления мягкой упаковочной тары для сыпучих продуктов (мешки, «биг- бэги», вагонные вкладыши, пакеты) является ткань, вырабатываемая полотняным переплетением из полипропиленовых пленочных нитей. Ткань отличается высокой прочностью, износостойкостью, долговечностью, химической стойкостью, низкой гигроскопичностью, устойчивостью к термоокислитель- пому старению, не подвержена гниению и воздействию плесневых грибов, удобна в обращении, легко сваривается и сшивается. Для производства полипропиленовых тарных тканей используются плоские пленочные нити. Пленочные нити из ПП используются также для производства геотекстиля, основы ковровых изделий, искусственного травяного покрытия; ПЭ-нити - для солнце- и ветрозащитных сетей, сеток для упаковки овощей, ламинированных тентов и др.

При получении пленочной нити используются гранулированный ПП, СаСО, как матирующий агент в небольшом количестве, УФ-стабилизатор, краситель (при необходимости). ПП является гидрофобным полимером, поэтому сушка его перед экструзией не требуется. Технологический процесс получения пленочных нитей из Г1Г1 включает следующие стадии: формование пленки, резку на полоски, ориентационное вытягивание плоских нитей, термофиксацию и намотку на бобину. Технологические параметры и аппаратурное оформление стадий вытягивания и термофиксации зависят от необходимых качественных показателей пленочных нитей. Все стадии проводят непрерывно на экструзионной линии. Для плавления полиолефинов из-за высокой эффективной вязкости расплава (несколько тысяч Па-с) используют горизонтальные одношнековые экструдеры с зональным обогревом и большим отношением длины шнека к диаметру (L/D = 20-30).

Рис. 9.1. Линия получения пленочных нитей

Линия получения пленочных нитей (рис. 9.1) включает: систему дозирования компонентов, экструдер, фильтр, насос, щелевую фильеру, охлаждающую ванну, резательное устройство, три вытяжных механизма, вытяжную камеру, фибрилля- тор, замасливающее устройство, намоточную машину.

Для дозирования и смешивания сырьевых компонентов используются автоматические гравиметрические системы. Система (рис. 9.1, поз. /^[1]) состоит из нескольких дозирующих устройств для гранулята, стабилизатора и красителя, всасывающего агрегата, бункера-смесителя, мешалки и блока приема отходов. Загрузка сырья осуществляется пневмотранспортом. Дозирование производится дискретно (по показаниям уровня), вся система работает непрерывно. Все дозирующие устройства запускаются в работу одновременно по сигналу сигнализатора уровня об опорожнении и останавливаются при сигнале о заполнении также одновременно. В смесителе сырье, поступающее от отдельных дозаторов в соответствии с рецептурой, смешивается и подается в экструдер.

Экструдер (поз. 2) с компьютерным контролем параметров обеспечивает равномерное плавление полимера, высокую степень гомогенизации расплава. Диаметр шнека - 90 мм, длина - 27Д максимальная производительность - 500 кг/ч при скорости до 280 об/мин. Обогрев - электрический ленточными нагревателями, количество зон обогрева - 5, температура по зонам цилиндра: I зона - 200-230 °С; II, III, IV, V зоны - 220-250 °С, мощность нагрева каждой зоны - 50 кВт. Предусмотрено воздушное охлаждение зон экструдера и охлаждение водой загрузочной зоны.

Выходящий из экструдера расплав подается через адаптер к ленточному фильтру непрерывного действия (поз. 3) для очистки расплава от механических загрязнений и нерасплавленных частиц (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Внешний вид (я) и устройство (б) ленточного фильтра:

1 - корпус фильтра; 2 - кассета с мелкой сеткой; 3 - кассета с опорной сеткой; 4 - клеммные коробки для нагрева зоны фильтрации 10; 5 - клеммная коробка для нагрева зоны зоны продвижения сетки 6 7, 9, 12 - устройства разделения температурных зон; 8, 13 - зоны охлаждения; 11 - вход расплава; 14 - мелкая фильтрующая сетка; 15 - грубая опорная сетка; 16 - опорная перфорированная пластина; 17- направление движения сетки

В зависимости от степени загрязнения расплава для ввода в зону фильтрации чистой сетки нагревательный патрон в зоне подачи подогревается через более короткие или длительные промежутки времени от 20 мин до 6 ч до определенной температуры.

Поступающая из кассеты сетчатая лента фильтра перемещается по охлаждаемому входному участку зазора корпуса в сторону потока расплава и опирается на перфорированную опорную плиту. Зона охлаждения 8 препятствует нежелательному продвижению горячего расплава по ходу сетки. Зона охлаждения 13 препятствует выходу горячего расплава на входе сетки. Длина пути перемещения сетки за один цикл составляет от 5 до 10 мм. Перемещение сетки регулируется температурой зоны смещения - 160-200 °С. Температура до сетчатого фильтра - 220-250 °С. Температура сетчатого фильтра - 220-230 °С, но не более 230 °С, иначе повреждается тефлоновое покрытие рабочей поверхности сетчатого фильтра. После фильтрации расплав через адаптер подается насосом к плоскощелевой фильере. Адаптер служит приемником сетчатого фильтра и связующим элементом между фланцем и насосом экструдера (рис. 9.3).

Установленный после экструдера шестеренчатый насос (поз. 4) (бустерный) оптимизирует процесс экструзии, предотвращая повышение температуры и давления в экструдере. Повышает давление с 5 МПа на выходе из экструдера до 20 МПа

• 1 - фланец экструдера; 2, 4 - промежуточные детали; 3 - сетчатый фильтр; 5 - пробки с измерительными датчиками; 6 - датчики температуры; 7 - резьбовая штанга;
• 8 - крепежный болт

на выходе насоса, сглаживает пульсации давления за счет демп- ферирующего действия. Благодаря такому насосу до 20 % неде- структированных отходов и кромки пленки можно повторно перерабатывать в экструдере без регранулирования.

Подаваемый через впускное отверстие насоса расплав поступает на выход через колесную пару. Вал насоса уплотняется полимером.

Расплав полимера равномерно распределяется по всей ширине щели (1500 мм) хромированной щелевой фильеры (рис. 9.4), образуя полимерную пленку. Зазор щели фильеры 0,1-1 мм, регулируется для исключения разности по толщине пленки в поперечном направлении. Фильера имеет семизонный электрический обогрев мощностью 18 кВт. Температура - 220-250 °С по всем зонам, максимальное рабочее давление - 25 МПа.

Пленка поступает в охлаждающую ванну (поз. 5), в которую подается оборотная вода с температурой 20-40 °С, и вальцами мотального устройства (поз. 6) поднимается вверх. Уровень воды в ванне контролируется поплавковым уровнемером. Экструдированная пленка охлаждается в ванне до температуры, необходимой для дальнейшей переработки. Пленка протягивается через два обводных ролика, чтобы увеличить время пребывания в ванне. Для облегчения циркуляции воды в ванне одно устройство для подачи воды находится в верхней части ванны и еще одно - на дне. Уровень охлаждающей воды можно менять за счет высоты переливного желоба и труб для стока воды. Циркулирующая оборотная вода охлаждается в охладителе холодной водой.

Рис. 9.4. Поперечный разрез плоско-щелевой фильеры:

1 - фильера; 2 - адаптер; 3 - клеммная пробка; 4 - нагреватель; 5 - регулировочный болт

После охлаждающей ванны и мотального устройства (поз. 6) двумя скребками и двумя устройствами отсоса капельной влаги пленка освобождается от воды. Воздух подается радиальной воздуходувкой. На воздуходувке установлен сепаратор, который отделяет влагу. Между направляющими роликами пленка поступает в устройство измерения толщины пленки (поз. 7) и далее в резательное устройство (поз. 8).

За счет повышенной скорости вальцов I вытяжного механизма (поз. 9) по отношению к валам мотального устройства создается натяжение, необходимое для резки пленки и последующего вытягивания пленочных нитей. Пленка в устройство для резки (рис. 9.5) поступает с мотального устройства через перепускные штанги 1 и валик для растяжения в ширину 2.

Валик для растяжения в ширину обеспечивает подачу пленки без складок и заломов. Держатель ножей 3 вдавливается в пленку, и лезвиями 4 пленка разрезается по длине на отдельные полоски (нити) одинаковой ширины. Необходимое расстояние между лезвиями определяется заданной шириной нитей и степенью их последующего вытягивания, устанавливается с помощью высокоточных сменных распорок разного размера на ножевом комплекте.

Рис. 9.5. Резательное устройство

Расчет ширины нарезания пленочных нитей ведут по формуле

где 5 - ширина резки, мм; В - требуемая ширина готовой нити, мм; К - кратность вытягивания.

Полученные пленочные нити направляются в зону вытягивания и релаксации, состоящую из трех вытяжных механизмов и вытяжной камеры с воздушным обогревом. Вытягивание нитей происходит в вытяжной (ориентационной) камере (поз. 11) в среде воздуха, нагретого до 140-170 °С за счет разности скоростей вальцов вытяжных механизмов I и II (поз. 9 и 12). Длина ориентационной камеры - 6 м. Равномерность обогрева пленочных нитей в вытяжной камере осуществляется за счет циркуляции горячего воздуха.

Дополнительное вытягивание (до 10 %) происходит между горячими вальцами вытяжных механизмов II и III (поз. 14). Задаваемая общая кратность ориентационного вытягивания X, равная 6-9, достигается при отсутствии проскальзывания нити на поверхности вытяжных устройств. Скорость вальцов регулируется в пределах 50-560 м/мин; температура вальцов I и II вытяжных механизмов - 120-160 °С.

Уменьшенная скорость второй пары вальцов третьего вытяжного механизма обеспечивает терморелаксацию пленочных нитей. Температура вальцов и степень релаксации определяют остаточную усадку пленочных нитей.

Для равномерного вытягивания и однородности физикомеханических показателей нитей вальцы вытяжного механизма III снабжены гуммированными прижимными валами. Необходимую силу прижима создает собственный вес прижимного вала. Прижим и отжим осуществляются с помощью пневматического цилиндра.

Обрезанные кромочные нити от вытяжных механизмов I и III, а также полоски пленки при заправке линии, при выключении установки, при обрывах с помощью устройства отвода (поз. 10) эжектором возвращаются в дозатор экструдера.

Между вытяжными механизмами II и III расположен фибрип- лятор (поз. 13). Полоски пленки прижимаются штангой к игольчатому валу фибриллятора. При этом игольчатый вал вращается с большей скоростью, чем полоски пленки. Иголки игольчатого вала наносят короткие продольные прорези на полосках, облегчающие последующее наматывание нитей на паковки и переработку в изделия (рис. 9.6). Натягивающие рукава служат для отвода разрезанных дисковым ножом полосочек пленки.

Пленочные нити после вытяжного механизма поступают в ванну с замасливателем (поз. 15), затем проходят устройство ионизации для снятия заряда статического электричества с нитей разряжающим электродом.

Автоматическая намоточная машина с прецизионной намоткой на 300 головок (поз. 16) имеет электронный привод для регулирования угла скрещивания. Заправка намоточной машины после останова осуществляется вручную с помощью пневмопистолета. Перезаправка нити с полной паковки на

Рис. 9.6. Схема фибриллятора:

• 1 - вращающийся диск; 2 - тонкая проволока, закрепленная на диске; 3 - пленка; 4,5- питающие валики; 6 - пластинка; 7,8- натягивающие рукава;
• 9, 10- вращающиеся ролики пустой патрон осуществляется автоматически. В случае обрыва нити автоматически включается отсос, который предупреждает обрыв нитей на всей машине.

Намоточная машина двухсторонняя, на каждой стороне по 150 мест. Отдельная нить (полоска) захватывается пневмопистолетом (давление сжатого воздуха 0,5-0,8 МПа), проходит через направляющий нитепроводник, расположенный на распределительной гребенке, затем через металлокерамический нитепроводник огибает натяжитель, нитераскладчик и внакидку (2-3 витка) заправляется на металлический патрон. Натяжитель обеспечивает необходимую плотность намотки и одновременно служит для самоостанова намоточного места в случае обрыва нити. Линейная скорость намотки - 200-600 м/мин. Максимальный диаметр паковки - 200 мм. Наработанные паковки с пленочной нитью отправляются на сновку и далее на ткацкую машину.

Для получения швейных ниток для сшивания упаковочной тары фибриллированным пленочным нитям придают крутку 50-60 кр/м на машинах двойного кручения. Эти же машины используются и для кручения фибриллированных пленочных нитей, применяемых в качестве основной нити для каркаса ковров, для искусственного травяного покрытия и т.д.

• [1] Здесь и далее по тексту п. 9.1 идет описание позиций, указанных в скобках, в соответствии с рис. 9.1 независимо от расположения новых рисунков.