Термостойкость

4.1. Характеристика предполагаемого места строительства фабрики

Местом строительства выбран город Киржач.

Киржач – город во Владимирской области России, в 125 км к западу от Владимира, на реке Киржач (левый приток Клязьмы). Железнодорожная станция на линии Александров — Орехово-Зуево. [35]

Население 31,9 тыс. чел (2006; 1897 — 4,8 тыс., 1939 — 11,6 тыс., 1959 — 18,1 тыс., 1989 — 25,4 тыс.)

В 2005 году к городу присоединен посёлок Красный Октябрь.

Профессиональное образование в районе можно получить в 3-х специальных учебных заведениях. Одно из старейших в России училищ, в котором подготавливали высококвалифицированных рабочих ПТУ № 8, продолжает обучать слесарей, инструментальщиков, электриков, закройщиков-портных. Его шефом и производственной базой является АО "Завод "Автосвет"

Второе профессионально-техническое училище — ПТУ №55 — основывалось как учебная база производственного шелкового объединения. В последние годы училище, тесно взаимодействуя с научно-исследовательскими организациями в области трудовой занятости и подготовки кадров, значительно расширило диапазон специальностей. Здесь теперь подготавливают не только ткачих, наладчиков ткацких станков, но и резчиков по дереву, секретарей-машинисток, менеджеров.

Широкой популярностью не только в районе, но и далеко за его пределами пользуется Киржачский машиностроительный колледж, основанный как база для подготовки среднетехнических кадров заводу автотракторной осветительной арматуры. Здесь готовят и конструкторов, и технологов, бухгалтеров и менеджеров. Колледж имеет отличную учебную и производственную базу, славится массовым увлечением учащихся спортом.

В системе общего образования в районе действует 21 школа, в том числе 1 — вспомогательная и 1 *— вечерняя. В них занимается около 7 тысяч детей. Педагогические коллективы укомплектованы квалифицированными педагогами, многие педагоги и целые коллективы, работая в режиме творческого поиска, добиваются весьма высоких результатов.

Киржач в настоящее время имеет удобные транспортные связи с соседними регионами. Район пересекает двухпутный участок электрифицированной железной дороги, составляющей часть Большой окружной железной дороги вокруг Москвы. На участке Александров-Орехово-Зуево, который пересекает район, налажено регулярное движение электричек. На территории района действуют пассажирские и грузовые станции в Белькове, Киржаче, Кипреве. Станция Бельково является узловой, через нее и станцию Кипрево проходит ветка на Кольчугино-Иваново.

Город Киржач связан радиальными автодорогами, проходящими по территории района, через Покров с автомагистралью Москва-Владимир-Нижний Новгород, через Храпки-Филипповское со Щелковской и Ярославской автомагистралями, через Бельково — с городами Карабаново и Александров, через Ефремово — с Кольчугино, Юрьев-Польским.

Внутри района дороги с твердым покрытием, по которым проложены автобусные рейсы, связывают райцентр со всеми центрами сельских округов. В экстренных случаях для приема транспортных самолетов и вертолетов, для авиации скорой медицинской помощи используется аэродром НИИ парашютостроения, расположенный на окраине Киржача. Были попытки наладить регулярные пассажирские авиаполеты по маршрутам Киржач-Кольчугино, Киржач-Владимир. Удобно, быстро, но дорого. Предпринимались попытки, как транспортные артерии, использовать реки Киржач и Шерна, но пока эффективного варианта не найдено.

Диплом предназначен для организации производства фильтровальных нетканых материалов (воздушные, топливные, масляные фильтры ) на базе нового предприятия, в виде закрытого акционерного общества.

Предприятие будет иметь название ЗАО « Нетмат».

4.2 Характеристика проектируемого нетканого материала

Правильный выбор ассортимента фабрики способствует увеличению объема производства продукции, росту производительности труда, улучшению качества продукции, лучшему использованию сырья и повышению рентабельности производства.

При выборе ассортимента необходимо руководствоваться следующими положениями:

            - проектируемый    ассортимент   нетканых   материалов   должен   быть востребован потребителями;

             - предлагаемый  ассортимент нетканых  материалов  должен  повышать производительность оборудования и труда по сравнению с заменяемым ассортиментом и иметь меньшую себестоимость;

             - ассортимент нетканых материалов должен иметь меньший расход сырья и   вырабатываться   из   недефицитного   сырья   с   использованием   по возможности    не    текстильного    сырья    и    отходов    текстильного производства;

             - ассортимент     должен     основываться     на     использовании высокопроизводительной техники и прогрессивной     технологии, способствующей ускорению технического прогресса в  производстве нетканых материалов.

При разработке нетканых материалов для конкретного изделия необходимо прежде всего учитывать особенности его эксплуатации, с тем чтобы наиболее полно использовать свойства соответствующих видов нетканых материалов в изделии.

Вырабатываемые нетканые материалы имеют следующие характеристики:

1 артикул:

-поверхностная плотность – 165 г/м²

- состав:

      полиэфирное волокно – 70 % ;

      вискозное волокно – 30 %

-ширина – 3,6 м ;

2 артикул:

поверхностная плотность – 165 г/м²

- состав:

      полиэфирное волокно – 70  % ;

      полипропиленовое волокно - 30%

-ширина – 3,6 м ;

Ассортимент выпускаемой продукции:

1)     Артикул 1 – Нетканый гидроскрепленный материал для бытовых и медицинских нужд,

2)     Артикул 2 – Нетканый фильтровальный материал с ментолсодержащим модификатором.

4.3.Выбор и обоснование выбора волокнистого сырья

Полиэфирные волокна

Рост производства полиэфирных волокон обусловлен весьма удачным сочетанием многих факторов. Комплекс механических свойств, их устойчивость и неизменность в мокром состоянии, термостойкость, био- и хемостойкость, биоинертность, устойчивость к действию светопогоде и другие эксплуатационные свойства обеспечили приоритет в применении полиэфирных волокон по сравнению с другими. Полиэфирные волокна занимают лидирующее положение среди химических волокон и нитей — 69 % от общего объема производства. Производство полиэфирных волокон и нитей стало быстро развиваться с 1982 года. Столь бурный рост производства и потребления ПЭ волокон объясняется их универсальностью и высокими показателями физико-механических свойств, обеспечивающих им успешное применение при производстве текстильных изделий как широкого потребления, так и технического назначения. ПЭ волокна являются наиболее дешевыми синтетическими волокнами. Превосходят по термостойкости большинство натуральных и химических волокон: при 180 °С они сохраняют прочность на 50 %. Загораются полиэфирные волокна с трудом и гаснут после удаления источника огня; при контакте с искрой и электродугой не обугливаются. Полиэфирное волокно, согласно определениям Международной электротехнической комиссии, относится к изоляторам, способным сохранить высокие изоляционные свойства при температурах до 120–130 °С. Благодаря этому свойству полиэфирное волокно нашло очень широкое применение для изготовления прокладочных материалов, изоляционных лент, электрических проводов. Полиэфирную ткань, используемую для этих целей, лакируют и подвергают термофиксации при температуре 215–220 °С на шпанраме.

Физико – механические показатели полиэфирного волокна: прочность в кондиционных условиях = 34-45 гс/текс, в мокром состоянии прочность = 35-45 гс/текс, температура размягчения = 235-255 оС.

Химическая формула полиэфирного волокна:

Степень полимеризации n = 85-100.

Температура плавления полиэфирного волокна довольно высока. При комнатной температуре стойки и к многим растворителям. Полиэфирное волокно обладает стойкостью к микробам,  грибкам, обладает хорошими гигиеническими свойствами, пыле-  и грязеотталкивающими свойствами.

Производство полиэфирного волокна развивается во всех странах мира наиболее быстрыми темпами вследствие хороших эксплуатационных показателей, возможности широкого применения в изделиях бытового и технического назначения.

Именно эти требования предъявляются к нетканым материалам, поэтому полиэфирное волокно в качестве сырья для получения нетканого фильтровального материала  полностью оправдывается.

Полипропиленовые волокна

Одним из самых прогрессивных и многообещающих в текстильной отрасли сырьем является полипропилен (ПП).

Химическая формула ПП волокна:

… - [СН2 – СН  -]n    -…

                     |

                  СН3

Действительно, интерес к полипропилену существует, и обусловлен он не только дешевизной и совокупностью особенностей, присущих данному ему, но и новейшими технологическими разработками в области использования химических волокон. Полипропиленовое волокно является самым лёгким по удельному весу и самым экологически чистым материалом, по теплопроводности равным шерсти. Благодаря новым обработкам может имитировать хлопковую и шерстяную пряжу и даже замшу, велюр. Ткани из полипропиленовых волокон не впитывают влагу. Волокна имеют низкий вес (на 40 % легче хлопка) и низкую термическую проводимость. Волокно легко стирается, устойчиво к кислотной среде. Непосредственное присутствие красителя внутри волокна объясняет стойкость к трению, концентрированным кислотам (серной, азотной, уксусной), окислителям и растворителям при t = 20 °C, к плесени, моли и пр.

ПП волокна характеризуются повышенной усадкой, высокой устойчивостью к истиранию и многократному изгибу, имеют хорошие диэлектрические свойства и высокую химическую стойкость, а также недефицитны и дешевы.

Полипропиленовое волокно получают реакцией полимеризации пропилена и прядением сухим методом без применения растворителей и пластификаторов.

Они являются вторыми после полиэфирных по темпам роста производства. Это обусловлено неизменностью в мокром состоянии, высокой хемо- и биостойкостью, биоинертностью. Значительная часть волокон выпускается физически и химически модифицированными, что позволяет увеличить их эксплуатационные свойства. Исключительной особенностью полипропиленовых волокон является их низкая плотность 910-920 кг/м3, что позволяет существенно сократить их расход на изделия по сравнению с другими видами волокон. Однако термостойкость полипропиленовых волокон довольно низкая (100-115 оС).

Полипропиленовые штапельные волокна используют для получения нетканых материалов и в смесках с другими волокнами в изделиях, не подвергающихся действию высоких температур. Очень удачно сочетание их с целлюлозными волокнами для гигиенических целей. Изделия из этих волокон не тонут в воде. Оно прочно, хорошо выдерживает действие кислот, щелочей и микроорганизмов. Особый интерес представляют высокомодульные полипропиленовые волокна.

Недостатком полипропиленовых волокон является неустойчивость к действию кислорода воздуха и ультрафиолетовых лучей. Устраняется путем введения в состав волокна термо- и светостабилизаторов. В сочетании с шерстью или хлопчатобумажными материалами используется для изготовления одежды. Эти материалы не усаживаются и не воспринимают влаги (водоотталкивающие). Усилия ученых и промышленников направлены на модификацию волокон, снижение их стоимости, увеличение сферы применения.

Для производства нетканых фильтровальных материалов используются как полиэфирные волокна, так и смесь полиэфирных и полипропиленовых волокон в целях снижения себестоимости готового материала, для снижения затрат волокна, поскольку полипропиленовые волокна обладают низкой плотностью, что сокращает их расход. Смесь полипропиленовых и полиэфирных волокон позволяет снизить температуру термофиксации, что существенно снижает энергозатраты, и позволяет получить более прочный материал.

Вискозные волокна- волокна, получаемые химической переработкой природной целлюлозы. В зависимости от назначения вискозные волокна производят в виде текстильных и кордных нитей, а также штапельного волокна. Ткани из вискозных волокон легко окрашиваются в различные цвета, отличаются высокими гигиеническими свойствами (гигроскопичностью), что особенно важно для изделий народного потребления. Доступность исходного сырья и низкая стоимость химических реагентов, а также удовлетворительные текстильные свойства и широкие возможности модификации обеспечивают высокую экономичность производства вискозных волокон и их широкое распространение. Недостатки вискозных волокон: большая потеря прочности в мокром состоянии, лёгкая сминаемость, недостаточная устойчивость к трению и низкий модуль упругости, особенно в мокром состоянии. Эти недостатки могут быть устранены модификацией вискозных волокон. Модифицированным вискозным волокнам (например, полинозным волокнам) свойственны значительно более высокая прочность в сухом и мокром состоянии (потеря прочности в мокром состоянии составляет 20—25% против 40—50% у обычного вискозного волокна), большая износоустойчивость и повышенный модуль упругости. У извитых штапельных вискозных волокон устойчивее извитость, что упрощает производство из них пряжи в смеси с натуральными волокнами. Сминаемость вискозных волокон может быть уменьшена их последующей обработкой различными составами.

Ментол (от лат. Mentha — мята) — органическое вещество, важный вторичный метаболит растений семейства яснотковые, получают синтетически или выделяют из мятного эфирного масла. Прозрачное кристаллическое вещество, при комнатной температуре легко плавится. Существует 8 изомеров с довольно близкими свойствами. Основной природный изомер (-)-ментол (1R,2S,5R) конфигурация. Обладает слабыми местноанестизирующими свойствами, стимулирует холодовые рецепторы кожи и слизистых, слабый антисептик. Широко используется в медицине и пищевкусовой промышленности. [32]

Есть свидетельства, что ментол был известен в Японии более 2000 лет назад, но на Западе нет данных о его выделении до 1771 года (Gambius).[3] (-)-Ментол (также называемый l-ментол или (1R,2S,5R)-ментол) выделен из эфирного масла мяты (вместе с примесью ментона, ментилацетата и др. соединений), он может быть получен и из др. видов — Mentha piperita L. Неочищенный японский ментол содержит небольшое количество 1-эпи, (+)-неоментола.

Ментол используется в фармацевтических препаратах безрецептурной группы, предназначенных для лечения простуды, ревматизма, для снятия мышечных болей от усталости и пр. В ряде средств для ухода за полостью рта и в косметических средствах применяют натуральный или синтетический ментол, или мятные эфирные масла, например, в средствах от кашля и в зубной пасте. Охлаждающее действие ментола на кожные рецепторы позволяет снизить раздражение и зуд, например, при аллергии. Ментол добавляют в сигареты для снижения раздражения, вызываемого дымом в легких.

В пищевой промышленности ментол и мятное масло используются в качестве ароматизаторов карамели, спиртных напитков, кондитерских изделий (пряники). В ряде работ по гомеопатии указывалось, что применение ментола не совместимо с гомеопатическим лечением. Доказательств этого утверждения нет.

Используется для синтеза ментиловых эфиров, напр. ментилацетат используется в парфюмерии для создания цветочной ноты (особенно в композициях для имитации розы).

В органической химии хиральность ментола используют в стереоспецифичном (асимметричном) синтезе. Ментол используют в классической методике разделения хиральных карбоновых кислот, через образование ментиловых эфиров.

4.4 Выбор и обоснование выбора технологической схемы производства нетканых материалов

Для обеспечения конкурентоспособности продукции производства нетканых материалов необходимо правильно выбрать способ формирования, скрепления и отделки холста.

В качестве сырья для производства фильтровальных нетканых материалов были выбраны химические волокна. В этом случае можно применить следующую переходную систему с процессами подготовки и смешивания волокон, чесания, холстоформирования и выработки нетканого полотна:

В приготовительном отделе фабрики волокнистое сырьё заданного качества будет загружаться непосредственно из кип в определённом количестве для получения смеси нужного состава. Полученная смесь далее перерабатывается на чесальных машинах и холстоформирующих устройствах в волокнистый холст.

В приготовительных отделах осуществляются следующие технологические операции и процессы: разработка кип, трепание, разрыхление, смешивание, эмульсирование и замасливание, вылеживание смеси, равномерная и своевременная подача волокнистой смеси в бункеры питающих устройств в чесальных машин.

Процесс смешивание производят для получения наиболее равномерных по составу холстов и готовых нетканых материалов. Это необходимо для производства материалов, содержащих различные волокна.

Целью процесса чесания является получение из волокнистой массы продукта высокого качества, сформированного в виде прочеса. Сущность процесса чесания: постепенное разъединение спутанных клочков на отдельные волокна, выделение сорных примесей, частичное распрямление и ориентация волокон параллельно друг другу, перемешивание волокон, выравнивание потока волокнистой массы, образование волокнистого прочеса.

Процесс холстоформирование является следующим технологическим процессом перед непосредственной выработкой нетканого полотна. Задачей холстоформирования является получение волокнистых холстов с определённой поверхностной и средней плотностью, равномерных по составу и массе обеспечивающих заданное расположение и ориентацию волокон.

Цель гидроскрепления заключается в придании нетканому материалу требуемых физико-механических свойств путем поочередной обработки холста  с обеих сторон непрерывными сильными струями воды, что приводит к перепутыванию волокон и скреплению холста.

Задачей сушки является удаление влаги из материала.

Материалы, образующиеся в результате этого процесса, обладают прочностью, мягкостью, легкостью, гибкостью и объемностью. При изготовлении материалов не применяются химические склеивающие реагенты и наполнители, они экологически чисты, а использование в качестве одного из компонентов целлюлозных волокон предотвращает накопление электростатического заряда на изделиях.

Отличительным качеством являются высокие барьерные свойства по отношению к микроорганизмам.

Технология Spunlace обеспечивает повышение экономичности за счет снижения затрат и роста производительности труда, а также предоставляет широкую возможность для разработки новых продуктов.

Сегодня расходы на обслуживание современной промышленной линии «Спанлейс» фактически сведены к минимуму: срок службы перфорационных полосок увеличился (новый сплав металла). Линии «Спанлейс» последнего поколения способны производить высококачественную продукцию для рынка нетканых материалов с общей эффективностью производства более 92%.

Преимущества способа гидроскрепления:

      высокая прочность нетканых материалов;

      можно перерабатывать все виды волокон (РЕТ, РР, РА, хлопок, лен, пенька);

      возможность скрепления холста из штапельных волокон и скрепление холста из бесконечных мононитей;

      скрепление волокон различного расположения;

      нетканые материалы обладают текстильным грифом, нет следов иглопрокалывания;

      производительность до 600 м/мин;

      отсутствие вытяжки по ширине полотна;

      отсутствие необходимости применения связующих и термообработки;

      универсальность.

Благодаря скреплению водными струями нетканый материал "спанлейс" приобретает уникальные свойства, среди которых в первую очередь следует выделить:

      высокая гигроскопичность;

      высокая воздухопроницаемость (самая высокая среди необъемных нетканых материалов);

      мягкость и хорошие тактильные ощущения, близкие к натуральным тканям.

Кроме того, отличительными особенностями и преимуществами данного нетканого материала являются:

  сочетание высокой прочности и тонкости;

  высокая прочность на разрыв;

  безворсовая структура;

  нетоксичность;

  антистатичность;

  хорошая драпируемость;

  отсутствие пилинга .

Согласно мировой практике спанлейс может применяться в различных отраслях народного хозяйства (табл. 21) :

Таблица 21 - Области применения нетканых материалов типа «Спанлейс»

Обоснование выбора замасливателя

В качестве замасливателя выбирается препарат ОС-20 (ГОСТ 10730-75), представляющий собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших спиртов. Препарат применяется как антистатик, а также в качестве эмульгатора и стабилизатора суспензии. Этот же препарат используется для приготовления эмульсии модификатора для 2 артикула.

Внешний вид ОС-20: воскообразная твёрдая масса от желтого до светло-коричневого цвета. Содержание золы в нем не более 0,5 %, железа – не более 0,003 %. Внешний вид 10 %-го водного раствора: прозрачный раствор желтоватого цвета без посторонних примесей. Оптическая плотность: 10 %-го раствора не более 8-10, pH 10 %-го водного раствора=5.

ОС–20 - воскообразное горючее вещество, температура вспышки 276 °С, температура воспламенения 275 °С. Препарат относится к классу неионогенных ПАВ, обладает умеренно опасными свойствами, может вызывать раздражение кожных покровов и слизистых оболочек.

Препарат упаковывают в стальные бочки по ГОСТ 6247-72 вместимостью 100-200 л или ГОСТ 13950-76, тип 2, вместимостью 100-200 л с двойным полиэтиленовым вкладышем.

4.5. Выбор и обоснование выбора приготовительного  и основного технологического оборудования

Практически  все зарубежные фирмы предлагают комплекты оборудования, позволяющие скомпоновать поточные линии для многоступенчатой переработки волокнистого сырья. Конструкция машин каждой конкретной фирмы обеспечивает их оптимальные возможности агрегирования друг с другом. Поэтому на текстильные предприятия поставляют, как правило, комплексные поточные линии.

Состав поточной линии выбран с учетом:

-требуемой производительностью;

-автоматизации процесса разрыхления кип;

-количества компонентов  в смеси;

-качества смешивания;

-требуемого качества продукции;

-размеров перерабатываемых партий;

-технологической гибкости линии;

-необходимости добавления в смесь отходов;

-цены оборудования.

Приготовительный отдел

Для приготовительной линии выбираем оборудование фирмы «Temafa», являющейся одним из лидеров на рынке текстильного машиностроения.

В приготовительном отделе будет перерабатываться полиэфирное и полипропиленовое волокна.

Технологическая цепочка оборудования для приготовительного отдела:

1) Загрузочное устройство FTG

2) Кипный рыхлитель Baltromix BTD

3) Разрыхлитель – смеситель MIN

4) Пневмозамасливатель PSK

5) Смесовая машина Mixmaster – MMN модели 0306

6) Тонкий рыхлитель FOP

Загрузочное устройство FTG

Загрузочный транспортер модели FTG состоит из наклонного конвейерного полотна, набранного из трубчатых элементов, правой или левой боковой стенки, привода и системы управления. Кипы волокна устанавливают на конвейерное полотно загрузочного транспортера вручную. Управление движением конвейерного полотна осуществляется автоматически в зависимости от уровня заполнения бункера кипного рыхлителя или другой установленной за загрузочным транспортером машины. Конвейерное полотно может быть при необходимости установлено горизонтально. Длина конвейерного полотна может быть различной и выбирается в соответствии с условиями работы на конкретном предприятии. При необходимости боковые стенки могут быть установлены с обеих сторон конвейерного полотна.

Техническая характеристика

Грузоподъемность конвейерного полотна, кг/м                                    500

Основные размеры, мм :

             рабочая ширина                                                                          1600

             длина                                                                              3000 - 11000   

Масса, кг                                                                                       1500 - 2860             

Кипный рыхлитель Baltromix BTD

Кипный рыхлитель модели BALTROMIX BTD фирмы Temafa состоит из питающего конвейера, игольчатой решетки, уравнивающего валика, сбивного валика, весового механизма, привода и системы управления. С игольчатой решетки клочки волокон сбивным валиком сбрасываются в чашу весового механизма, из которой отвешенные порции волокнистого материала периодически выбрасываются на смесительный конвейер.

При необходимости кипный рыхлитель может быть дополнительно оборудован кожухом для отсасывания пыли.

Несколько кипных рыхлителей модели BALTROMIX BTD вместе со смесительным конвейером образуют систему BALTROMIX-SYSTEM для приготовления многокомпонентных смесей. Каждый компонент подается в отдельный кипный рыхлитель модели BALTROMIX BTD. Отвешенные всеми кипными рыхлителями порции компонентов сбрасываются на общий смесительный конвейер. Смесительным конвейером все порции компонентов подаются в смеситель-рыхлитель.

Кипный рыхлитель имеет рабочую ширину 1600 мм, что позволяет перерабатывать на нем как полные кипы, так и отбираемые вручную от кип порции волокнистого материала. Современная электронная система управления ленточными весами позволяет обеспечить различие между отвешиваемыми порциями волокнистого материала в пределах ±1 %. Кипный рыхлитель позволяет отвешивать до пяти порций волокнистого материала в минуту при массе каждой порции до 3000 г.