ВАЛ КАЛАНДРА Российский патент 1995 года по МПК D06C15/08 D21G1/00 

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к устройствам для механической обработки текстильных полотен давлением.

Известен каландр, состоящий из массивных чугунных станин с подшипниками, в которых находятся валы. Давление валов достигается посредством системы винтов и рычагов или при помощи гидравлического насоса. Простейший каландр это двухвальный, причем один вал его металлический, а другой бумажный, т.е. изготавливается набором хорошего хлопчатобумажного или шерстяного картона в виде кружков на толстую стальную ось [1]
Известен каландр, в котором станины выполнены из стального проката. Научная мысль в этой области техники сосредоточена на поиске новых материалов эластичного вала каландра. Интерес к этому вопросу подогревается двумя факторами. Во-первых, ткань и шерстяная бумага дорожают, а, во-вторых, валы из них получаются не наилучшие [2]
К материалу вала каландра предъявляется множество требований. Он должен быть упругим, чтобы оказывать уплотняющее и растягивающее действие на обрабатываемую ткань, и в то же время чуть пластичным, чтобы повреждения поверхности вала закатывались, это не может быть металл и в то же время материал вала должен обладать идеальной теплопроводностью, чтобы не разрушаться гистерезисной тепловой деструкцией при циклическом деформировании, которая усугубляется крайне плохими условиями отвода тепла из-за того, что металлический вал греется изнутри до 200.210^оС. Особенно за пределами кромок обрабатываемой ткани каландровый эластичный вал работает просто в невыносимых условиях, непосредственно соприкасаясь с раскаленным металлическим валом. Материал вала должен быть температуростойким на грани возможного для органического вещества. Минеральные же материалы не обладают нужными технологическими свойствами.

Кроме валов каландра из хлопка или шерстяной бумаги известен вал каландра, содержащий жесткий сердечник с закрепленным на нем слоем эластичного химического материала в виде центробежной отливки из нейлона [3]
Вал работает лучше описанных выше валов из шерстяной бумаги или хлопка, поскольку он позволяет работать при большем удельном давлении и менее чувствителен к повреждениям при прохождении швов и кромок тканей. Однако он имеет недостатки, так как термопластичность нейлона обуславливает строгие ограничения температуры. Для получения удовлетворительных результатов обработки на каландре температура поверхности вала не должна превышать 105^оС. Но при такой низкой температуре не все виды обработки ткани можно провести. Поэтому применяют сложные системы охлаждения вала, и только с ними удается достигнуть температуры в вале валов каландра 210^оС и скорости обработки 110 м/мин.

Кроме того, технология изготовления валов с нейлоновым слоем трудна в освоении на машиностроительных предприятиях, не имеющих специальных химических производств. Старая технология "наборного вала" более приспособлена к машиностроению: вырубание дисков из эластичного материала и затем прессование пакета из них это обычная операция для машиностроения и может быть легко осуществлена на имеющемся оборудовании.

Известен вал каландра, содержащий жесткий сердечник с закрепленным на нем посредством сжатия осевой силой слоем эластичного материала в виде набора пластин из химических волокон [3 и 4]
Однако известны волокна неорганические, типа базальтовых, т.е. сделанных из расплавленного камня. Валы жесткие и легко повреждают ткань в местах переплетения нитей основы и утка.

Заявленный вал не имеет этих недостатков.

Для этого в конструкции вала каландра, содержащего жесткий сердечник с закрепленным на нем посредством сжатия осевой силой слоем эластичного материала в виде набора пластин из химических волокон, согласно изобретению слой эластичного химического материала сформирован из композита на основе волокон из ароматических полиамидов. В качестве материала волокнистой основы композита берут поли-м-фениленизофталамид:

(отечественное название "фенилон"). Это продукт поликонденсации м-фенилендиамина и дихлорангидрида изофталевой кислоты. Зарубежный аналог "Номекс" (США).

Благодаря наличию признаков предложенного устройства в совокупности возникает новый технологический эффект повышение температуростойкости при одновременном повышении упругости образующего слоя. Температуростойкость в данном случае обусловлена не известными свойствами материала основы композита. Хлопок более температуростоек. Однако набор из хлопка на каландре выдерживает при высокой температуре меньшее количество циклов нагружения. Эффект повышения циклической прочности при высокой температуростойкости возникает только в наборе, где возникает благоприятное сочетание действий нормального давления, прочности материала, его поверхностных свойств, теплопроводности, размера гистерезисной петли и т.п. и потому положительный эффект заранее из известных свойств материала не вытекает и может быть выявлен только экспериментально. И эксперимент с несколькими материалами набора выявил оптимальность именно композита на основе ароматически полиамидных волокон. Он позволил создать вал каландра, обладающий нужной циклической температуростойкостью, наивысшей длительной прочностью и наивысшей упругостью неповреждаемостью от неровностей на обрабатываемой ткани.

На чертеже изображен вал каландра в разрезе осевой плоскостью.

Вал содержит жесткий сердечник 1 с закрепленным на нем слоем 2 эластичного материала химического происхождения. Слой 2 сформирован из композита на основе волокон из ароматических полиамидов. Наилучшим является поли-м-фениленизофталамид приведенный формулы. Из него выпускается волокно штапельное "фенилон". Промышленностью выпускается также композит на основе этого волокна. Этот композит имеет коммерческое название "бумага фенилон" и ТУ 13-04-598-81.

Из этого композита вырубаются кольцевые пластины. Слой 2 формируют набором этих пластин на сердечнике 1 и сжатием их по оси вала. После этого протачивают их поверхности.

Поверхность слоя 2, т.е. рабочая поверхность вала, имеет твердость, равную твердости (80-90 Шора Д). Твердость зависит от усилия сжатия набора. Твердость поверхности вала из фенилона выше твердости вала из шерстяной бумаги приблизительно на 10.15% что позволяет через одинаковое усилие получить большую удельную нагрузку ввиду узкого жала валов и таким образом лучший эффект глянца обрабатываемой ткани.

Замеры упругих свойств покрытия из бумаги фенилон методом отскока показали, что у предлагаемого вала высота отскока (по Шору С) на 40-45% выше, а обратимость деформации при сжатии выше на 30-35% чем у вала из шерстяной бумаги, и на 7-9% выше, чем у вала-прототипа из нейлона.

Сравнительные испытания деформативности наборов из шерстяной бумаги, нейлона и бумаги фенилон под нагрузкой при плавном повышении температуры (теплостойкость по Вика) показали, что деформация для шерстяной бумаги начинается при температуре 90-93^оС, для нейлона 70-86^оС, а для бумаги фенилон при 148^оС, что характеризует стабильность свойств до этой температуры без всякого охлаждения вала при работе.

На повышенную термическую стабильность предлагаемого вала каландра указывает также изменение массы набора при повышенной температуре: начало резкой убыли массы для набора из бумаги фенилон зарегистрировано при температуре около 370^оС, а для шерстяной бумаги этот порог равен 290^оС.

Пробная эксплуатация показала, что он может работать без всякого охлаждения при температуре в жале валов до 220^оС и давлении между валами 300 кгс/см пог. При этом температура опасной точкой набора (3-10 мм под поверхностью) не превышает первого опасного порога 148^оС.

Таким образом, по основным физико-механическим показателям: термостабильность, упругие свойства, циклическая прочность при высокой температуре, заявляемый вал превосходит известные устройства. Поверхность вала хорошо обрабатывается и имеет хорошую степень чистоты.

Поли-м-фениленизофталамид (фенилон) дает наилучшие результаты из всех известных ароматических полиамидов, доступных в виде волокна. Остальные дают несколько более скромные результаты по высоте отскока. Однако вал можно делать с применением других, нежели фенилон, химических материалов из класса ароматических полиамидов. Фенилон при этом предпочтительнее. К тому же он производится отечественной и мировой промышленностью в больших количествах, нежели другие материалы этого класса.

По результатам исследований, заявляемый каландровый вал позволит интенсифицировать работу каландра по температуре и скорости, получать отделки, недостижимые известными каландрами, а также повысить долговечность вала.

Использование: в текстильной промышленности, а именно в устройствах для механической обработки текстильных полотен давлением. Сущность изобретения: вал каландра содержит жесткий сердечник с закрепленным на нем слоем эластичного химического материала. Слой эластичного химического материала сформирован из композита на основе волокон из ароматических полиамидов набором из пластин, сжатых по оси вала. В качестве материала волокнистой основы композита берут поли-м-фениленизофталамид. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. ВАЛ КАЛАНДРА, содержащий жесткий сердечник с закрепленным на нем посредством сжатия осевой силой слоем эластичного материала в виде набора пластин из химических волокон, отличающийся тем, что пластины сформированы из композита на основе волокон из ароматических полиамидов. 2. Вал по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала волокнистой основы композита берут поли-м-фениленизофталамид.