Оборудование для легкой промышленности

Как лидер в области изготовления машин для промышленности химических волокон “Barmag AG” работает в контакте со всеми крупнейшими производителями волокна и нити по всему миру.
    Требования рынка дают толчок для развития производства машин, и, в свою очередь, появлению инновационных идей у машиностроителей, которые предлагают новые варианты оборудования, усовершенствованного согласно современным требованиям и техническому прогрессу в этой области.
    В настоящее время не существует принципиальных различий в технологиях текстурирования полиэфирных (ПЭФ) и полиамидных (ПА) нитей. Большинство производителей текстурированных нитей по всему миру желают иметь оборудование, которое подходило бы как для получения ПЭФ, так и ПА-6 нитей. В частности, на трикотажных и шелкоткацких предприятиях нужна такая гибкость оборудования для того, чтобы они могли предложить потребителям текстильной продукции ПЭФ, либо ПА-6 текстурированные нити в зависимости от стилей и моды, требований покупателя и рыночных цен, на что всегда необходимо обращать самое серьезное внимание.
    Основы развития и принципы технологии текстурирования ПЭФ и ПА-6 нитей практически идентичны, следовательно, и схожа история конструктирования машин для этой цели. Главным отличием является использование контактных нагревателей для Пэф нитей, которое началось в начале 70^ых годов, в то время как для ПА-6 в большинстве случаев они могут отсутствовать. По этой причине для ПА-6 нитей были разработаны специальные машины с одной стадией нагревания (рис.1), которые имеют определенные преимущества, такие как сравнительно малая высота и простота в управлении, включая вытягивание нити.
    Эти машины могут работать установленными непосредственно на полу – они не нуждаются в дополнительном использовании платформ, подставок. Машины такого типа с одноразовым нагревом применялись также для текстурирования Пэф высокорастяжимых нитей, которые в продаже иногда встречаются под названием “стрейч”. На азиатском рынке они также известны как “шерстеподобные” нити, поскольку имеют очень высокую извитость и не обрабатывались дополнительно в контактном нагревателе.
    В производстве текстурированных нитей из ПА-6 обычно различают два типа:
    - низкой линейной плотности (тонкие) в основном это – нити для чулочно-трикотажных изделий, … от 11 до 44 дтекс.
    - средней линейной плотности, … от 44 до 120 (170) дтекс.
    Для последних установлена целесообразность дальнейшего их разделения на две подгруппы. Первая представляет традиционный рынок потребительских нитей, которые имеют линейную плотность элементарной нити (филамента) 2,2 дтекс и выше; вторая – это новый и быстрорастущий рынок нитей с линейной плотностью элементарной нити (филамента) ниже, чем 2,2 дтекс (высокотонкие микрофиламентные нити).
    Следовательно, от машиностроителей требуется создание концепции текстурирующих машин, которые подходили бы для производства обоих видов нитей, т.е. имели бы гибкость и широкие технологические возможности. С другой стороны, машиностроителю может быть заказано оборудование, которое можно было применять только по одному из указанных направлений. В результате этого создано оборудование со специальной конфигурацией, которая обеспечивает высокую производительность для одной категории нитей, и в то же время достаточно приемлемую производительность для другой.
    Однако, существует одно общее требование, которому должны отвечать все машины для производства текстурированных ПА-6 нитей средней линейной плотности: они должны предусматривать полностью автоматический съем с каждого рабочего места. Так как при получении ПЭФ нитей требования рынка очень близки, фирма “Barmag AG” приняла вполне логичное решение: машины для текстурирования нитей из ПА-6 будут базироваться на вытяжных системах хорошо известной модели AFK, более 540 единиц которой было продано для производства ПЭФ и ПА-6 текстурированных нитей.
    В зависимости от линейной плотности и требуемых свойств нити, машиностроитель должен предложить оборудование, которое бы оптимально соответствовало для производства специальной нити и могло бы производить любые другие виды нитей с достаточно приемлемой скоростью.
    Конфигурация зоны текстурирования определяется расположением нагревателей и охлаждающих систем (рис.2). Для текстурирования нитей из ПА-6 средней плотности было создано три различных типа конфигурации систем нагрева-охлаждения.
    - Система нагрева-охлаждения М-конфигурации, с нагревателем Dowtherm длиной 2,5 м и охлаждающим устройством длиной 2,1 м; либо М-конфигурация с нагревателем Dowtherm длиной 2 м и охлаждающим устройством длиной 1,75м.
    - Установка устройств нагрева-охлаждения в прямую линию с V-конфигурацией, с нагревателем Dowtherm длиной 2 м и охлаждающим устройством длиной 1,1м.
    - Установка устройств нагрева-охлаждения в прямую линию с V-конфигурацией, с нагревателем высокой температуры (HTI) длиной 1 м и охлаждающим устройством длиной 1,2 м.
    Нагреватели Dowtherm с конфигурацией в форме буквы М в прошлом использовались для получения ПА-6 нити потребительского назначения. В ближайшем будущем эта конфигурация будет заменена конфигурацией HTI-V, которая также соответствует требованиям потребительского рынка и вместе с тем дает возможность увеличить скорость намотки на 100-150 м/мин, одновременно с сохранением качественных показателей готовой продукции, таких как: прочность, растяжимость и извитость. Производители должны быть предупреждены о том, что контактные нагреватели высокой температуры при использовании требуют применения в качестве исходного материала – специально приготовленных предориентированных нитей POY, а также обработки их замасливателем.
    Во всех случаях, когда производитель не может быть уверен в возможности стабильной загрузки машины текстурирования нитями POY, лучше использовать системы V-конфигурации с нагревателем Dowtherm длиной 2 м, так как они обеспечивают некритическую переработку готовой нити из ПА-6 и оптимальные условия текстурирования высокотонкой нити (приблизительно 1,1 дтекс на 1 филамент), также как и микрофиламентной нити (приблизительно 0,55 дтекс/фил.).
    На протяжении последнего десятилетия имела место тенденция к распространению метода получения прямой (без “технологических изгибов” при помощи систем V-конфигурации с нагревателем HTM или Dowtherm. Основной причиной такого выбора был постоянный спрос на ПА-6 нить с высокими показателями извитости, а также на высокотонкую и микрофиламентную нити. Сравнительные данные показывают, что значения извитости высокотонкой и микрофиламентной нитей ниже, чем у стандартных видов нити с линейной плотностью элементарных нитей (филаментов) от 2,2 до 6,6 дтекс. Использование прямого движения нити при текстурировании более предпочтительно для нитей ответственного ассортимента, поскольку в них много меньше структурных разрывов.
    Для текстурирования нитей из ПА-6, в которых используется значительное количество замасливателя (0,6-0,8%), в нагревателе и в зоне охлаждения должны соблюдаться определенные условия. Для текстурирования ПА-6 в специальный нагреватель устанавливается оптимальное оборудование для получения нити, в контактных точках с которым достигается наилучшее качество и самые высокие скорости производства. По причине того, что для производства нитей из ПА-6 используется большое количество замасливателя, необходимо соблюдение определенных мер предосторожности, касающихся возможного появления избытка пены и конденсата в нагревателе и охладительной системе. Устанавливаемое в нагреватель оборудование, которое снимается для чистки, делает этот процесс более легким. Заранее приготовленный сменный набор чистого оборудования, которое устанавливается в нагревателе, значительно сокращает время, необходимое для его очистки. Охлаждающие устройства в машинах для изготовления ПА-6 имеют специальное покрытие, которое предотвращает стекание и неконтролируемое попадание конденсата в нить. Система сборки конденсата находится в центре системы отвода конденсата.
    Обычно при текстурировании нити согласно V-конфигурации должны быть предусмотрены останавливающие (тормозящие) кручение приспособления в верхних частях нагревателя, которые укорачивают зону кручения и снижают вибрацию нити по мере ее прохождения от питающего механизма до верха нагревателя. Всегда существует опасение за эксплуатацию этих останавливающих кручение приспособлений по причине их высокой изнашиваемости и частых поломок, что может привести к образованию большого числа дефектов в конечной продукции.
    Обслуживание и ремонт останавливающих кручение приспособлений очень сложная и ответственная задача. Таким образом, перед производителями оборудования предстала задача поиска более эффективного и менее сложного решения. На выставке IТМА-1999 в Париже "Бармаг" представила машину для производства полиэфирной текстурированной нити AFK2. Вместе с этой моделью рынку было представлено новое питающее устройство, которое размещается в верхней части высокотемпературного нагревателя. Питающее устройство, расположенное в этом месте, позволяет избежать применения сложных систем останавливания кручения, а также позволяет увеличить скорость производства нитей из ПА6. Использование этих новых питающих устройств W-1 в верхней части нагревателя позволяет достичь двух существенных преимуществ: как зона вытягивания, так и кручения могут быть уменьшены, что дает возможность повысить производительность машины благодаря снижению времени, необходимого на технологическую обработку. Предполагается увеличение скорости приема нити ПА-6 на 100-200 м/мин.
        Более 100000 фрикционных текстурирующих агрегатов типа 8Е (рис.слева), изготовленные фирмой Ваrmag, работают сегодня на машинах этой фирмы АFК и FК6-1000. Фиксированное расположение оборудования в машине требует проведения монтажа фрикционного блока сдвига охлаждающих устройств при изменении кручения с направления S на Z. Направления кручения S\S, S\Z, Z\Z могуг быть изменены, и направление кручения совместимо с любым фрикционным агрегатом.
    Для изготовления нити, используемой в чулочно-трикотажных изделиях, в Европе в основном используют твердые керамические диски, применение фрикционных дисков для изготовления ПА-6 средней линейной плотности требует специальной обработки диска и специальных для них материалов. Для достижения более высокой степени кручения (большей извитости) широкое распространение получает использование полиуретановых дисков (РY). С другой стороны, комбинированное использование твердых металлических дисков (в частности, входных и выходных) вместе с дисками из РО является более экономичным (продлевает ресурс дисков), а также позволяет достичь более высокого качества нити.
    Для достижения лучших результатов переплетения между текстурирующим блоком и вторичным нагревателем предлагается (рис. справа) система двух питающих валиков (W2 и W2X). Это позволяет достичь точной регулировки напряжений, необходимых для различных типов процессов переплетения (продолжительного переплетения для улучшения свойств пучков нитей DTY, прочных узлов для замены двойного скручивания одиночным, переплетения нити в двух направлениях S\S, S\Z, Z\Z ). Такая автономная зона переплетения позволит получить более высокий уровень качества, а также большую скорость приема на 150-200 м/мин. по сравнению с технологическим процессом без использования автономной зоны смешивания.
    В основном машины, производящие ПА-6 средней линейной плотности на больших скоростях, имеют системы съема на каждом рабочем месте. Описанные модули машины и зона текстурирования могут быть адаптированы к вытяжной системе АSК. Текстурированный ПА-6 требует проведения одной из самых сложных и ответственных операций, которой является его намотка и формирование паковки. Когда в конце 70-х гг. намотанные крестообразно паковки тонкой нити для чулочно-трикотажных изделий (16-44 дтекс) сменились на шпули с намотанными на них нитями, это было результатом использования новой вытяжной системы фирмы Ваrmag AG, установленной на машины FК6-10. Основной целью было создание паковки с твердой намоткой и одинаковым распределением нитей, которые перерабатывались бы на вязальных машинах с высокой скоростью, близкой к 1800м/мин.
    Инновация вытяжной системы, проведенная фирмой Ваrmag AG, заключалась также во внедрении цилиндрических паковок с крестообразной намоткой, которые остались неизменными и по сегодняшний день. В настоящее время процесс наматывания и формирования паковки ПА-6 требует решения и других проблем, наряду с использованием твердых паковок с одинаковым распределением нити, которые до сих пор имеют высокую производительность при переработке их на вязальных машинах на высоких скоростях. В то время как однообразное распределение нити в паковке до сих пор остается важным критерием, для большинства ПА-6 средней линейной плотности производители и потребители в настоящее время предпочитают более мягкие паковки по двум причинам:
    - очень мягкие паковки требуются для крашения текстурированной нити;
    - мягкие паковки предпочтительнее для критического ассортимента, такого как высокотонкие и микрофиламентные нити.
    Если паковки слишком твердые, случаются так называемые блокировки кручения, особенно на более твердых краях паковки. Это создает неровности в намотке нити, которые,в свою очередь, приводят к неровной покраске нитей покрытию их пятнами на текстильных фабриках. Представленная фирмой Ваrmag AG на выставке ITMA - 1999 в Париже новая усовершенствованная вытяжная технология АТT вызвала большой интерес у производителей благодаря своим уникальным возможностям по формированию паковки нити.
    Одними из самых значительных черт усовершенствованной вытяжной технологии АТТ для намотки и формирования паковки нитей из ПА-6 являются:
    - регулируемая линейная плотность нити от 0,33 до 0,77дтекс/филамент;
    - как дополнительная мера натяжение во время намотки может автоматически регулироваться и корректироваться с увеличением диаметра паковки, в то время как натяжение в процессе намотки в каждой конкретной позиции является постоянным от начала и до конца, что обеспечивает одинаковую плотность паковки от внутренней до внешней стороны;
    - как вариант, во время процесса намотки натяжение нитей может меняться с увеличением диаметра паковки, т.е. натяжение нити в начале цикла может быть большим, а с увеличением диаметра оно может уменьшаться.
    В традиционных вытяжных, наматывающих и перемоточных системах угол конуса и диаметр паковки могут иметь значительное влияние на натяжение нити. Однако применение усовершенствованной вытяжной технологии АTT позволяет компенсировать естественное изменение натяжения нити практически до нуля, либо до любого другого контролируемого и заранее установленного значения.
    Приблизительно 70% всего объема производства нити ПА-6 средней линейной плотности приходится на производство крученых нитей (рис.слева). Существует общая тенденция развития технологии получения комбинированных (композитных) нитей с использованием, помимо ПА-6, других волокнистых материалов, как натурального, так и химического происхождения.
    Рассмотренная выше концепция машины для текстурирования нитей из ПА-6, предложенная фирмой Ваrmag AG, охватывает широкий комплекс вопросов, актуальных для модернизации существующего и создания нового оборудования, предназначенного для текстурирования нитей из химического и натурального сырья, в том числе при смешении последних. В первую очередь, это важно учитывать при реконструкции действующих отечественных предприятий, производящих ныне нити капрон (типа эластик) с использованием высокопроизводительной и полностью автоматизированной технологии получения микрофиламентных текстурированных нитей широкого ассортимента и заданными потребительскими свойствами, т.е. той продукции, которую давно ждут российские текстильщики.

Материалы предоставлены д.т.н, профессором Э.М.Айзенштейном

Э.М.Айзенштейн - Доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники России.
В.Н.Ефремов - Менеджер по реализации фирмы “Бармаг-Шпиннцвирн Гмбх”, Германия