Vítám Vás na třetí přednášce
Cesta na přednášku aneb nenávist na každém kroku
Kalandrovací válce Válce se dělí podle povrchu válců na měkké a tvrdé. • Tvrdé válce jsou ocelové nebo litinové. Povrch válců je lesklý, chromovaný. Ke zvýšení kalandrovacího efektu jsou tvrdé válce duté, vyhřívané parou, plynem, elektricky nebo olejem. Mají průměr 150 až 250 mm. • Měkké válce jádro je kovové a povrch mají z lisované bavlny, juty, papíru,nebo plastických hmot . Dosahuje se větší pružnost a nepodléhají tak snadno deformaci jako válce papírové nebo bavlněné. Omezením je použití při teplotách okolo 80 až 100°C. Mají průměr 400 až 700 mm
• Vysoké tlaky mezi válci mohou způsobovat deformaci válců, vlivem aplikované síly na jejich konce. Toto vede k nerovnoměrnému přítlaku a odmačku podél svěrné linie. Výsledkem je nerovnoměrný obsah pojiva a vlastnosti po šířce.
• Nerovnoměrnostem lze čelit zvětšováním průměru a tloušťky stěn válců. Toto vede k zvětšování rozměrů a hmotnosti zařízení následně k vyšší ceně. • Proto jsou navrženy modifikace a následná konstrukční řešení.
Deformace válců Vlivem přítlačné síly na kraje válců vznikají deformace, dochází tedy k nerovnoměrné mu přítlaku na pojený materiál.
Modifikace válců • Bombírované válce – uprostřed větší průměr válce než na krajích. Řešení je účinné jen při přesně vymezených hodnotách přítlaku. • Vyosení válců – nastavení osy jednoho válce v rovině kolmé ke směru přítlaku. Vhodné pro válce s malou šíří. • Válce s přítlačným jádrem – přítlačné jádro kompenzuje tlak uprostřed válce a kompenzuje jeho prohnutí. • Plovoucí válec – nepohyblivé jádro a rotující plášť, do horní části válce přiléhající ke svěrné linii je přiváděn pod regulovaným tlakem olej.
Modifikace válců jako prevence proti deformaci CX-Calenders – vyosení kalandrujících válců Jsou používány pro termoplastické pojení, také pro laminaci. Používají se ploché hladké válce, které jsou vzájemně vy-oseny. Podle typu stroje a zatížení se nastavuje vyosení válců, úhel je max 1-2°. Nutno dosáhnout stejné velikosti vzdálenosti v závislosti na průměru.
Modifikace válců jako prevence proti deformaci
Plovoucí válec
Plovoucí válec pomáhá kompenzovat ohyb, nebo odchylku tvaru válce. Používá tlakovou komoru pro kompenzaci ohybu, jsou hlavně využívány pro použití velkých šíří při vysokých rychlostech.
Modifikace válců jako prevence proti deformaci
Hot S-Roll Calenders – přítlačné jádro
Použití pro termoplastické pojení a laminování. Rychlosti a teploty jsou vysoké. Válce nohou být hladké, nebo mají strukturovaný povrch (embossed). Jádro vytváří proměnnou sílu a tím zajišťuje stejnoměrný přítlak po celé svěrné linii válců. Přítlak se dá kontinuálně řídit proto je také samotný proces kontinuální. Materiály mají dobrou jemnost.
HyCon-Roll válce zajišťují hydrostatickou kontrolu tlaku. Přítlak je možné zajistit v různé šíři svěrné linie, která je totožná se šíří procházející textilie. Nedochází k přehřívání okrajů válců, ale rovnoměrnému vyhřátí celého povrchu. Tam kde textilie neprochází nedochází k vyhřívání válce.
HyCon-I Calender
Vertikální uspořádání pro kontrolu tlaku válce. Název válců je HyCon-I Calender tedy hydrostaticky kontrolované válce. Určené pro precizní kontrolu tlaku a je možné využít embasované válce.
HyCon-L Calender
Další typem a modifikací je HyCon-L Calender. Písmenko L- označuje tvar míst ve kterých je možno upravovat tlak ve válci. Toto tedy dovoluje použití více válců a dotedy kontrolu více svěrných linií. Výhodou je možnost regulace různých tlaků v různých místech svěrné linie a ještě nastavovat různé tlaky pro různé svěrné linie. Díky tomuto způbu uspořádání je možné dosáhnout v jednom kroku dvou různých hustot vzorů – dosahovat např. lesku, pevnosti a jemnosti.
Ultrazvuk Ultrazvuk je akustické vlnění, jehož frekvence leží nad hranicí slyšitelnosti lidského ucha, tedy nad hranící zvuku = cca 20 kHz. Tím pádem, byť má stejnou fyzikální podstatu jako zvuk, je pro lidské ucho neslyšitelný, ale řada živočichů může část ultrazvukového spektra vnímat (delfíni, psi, netopýři). Ultrazvukové vlnění získáme například periodickým nabíjením destičky vhodného materiálu (např. křemene, syntetické látky). Nastává piezoelektrický jev. Vlivem proudu se materiál smršťuje a rozpíná (deformuje). Tím vzniká mechanické vlnění.
Pojení ultrazvukem Používá se pro pojení dvou a více vrstev materiálů. Tyto jsou kontinuálně dopravovány mezi ultrazvukovou sonotrodu a rotující válec. Rotující válec může mít hladký povrch, nebo tvořený vzorem. Vzorovaný povrch poskytuje různé vzory povrchu.
Generátor ultrazvuku frekvenční rozsah 15kHz - 40kHz výstupní výkon 500W - 5000W regulace amplitudy 10 - 100% (řídít lze i externě)
plně digitální kmitočtová syntéza s PID / PLL procesorem udržuje stabilní frekvenci a poskytuje větší výkonost a spolehlivost
Sonotrody - materiály
speciální vysoce kvalitních materiály (titan, superdural, nožířské oceli
Technologie pojení
Pojení ultrazvukem Ke svařování pomocí ultrazvuku dochází za pomoci tepla, které vzniká z vysokofrekvenčních mechanických kmitů. Nejprve se však musí elektrická energie přeměnit na vysokofrekvenční mechanický pohyb. Tento mechanický pohyb spolu s působící silou vytváří frikční teplo na rozhraní spojovaných součástí (svarová plocha). Plastický materiál taje a tvoří tak molekulový svar mezi částmi. 1. Upnutí do lůžka, 2. kontakt se sonotrodou, 3. působení tlaku, 4. svařovací cyklus + přítlačný cyklus, 5. vrácení sonotrody do původní pozice
Pojení dvou typů materiálů
Ultrasonic Textile welding by Textile Fusion Technologies, sealing of carbon filter elements
Ultrasonic bonding - Nonwoven Lab
-- videa --
Závislost teploty a času
Produkty – ultrazvukového pojení Při pojení ultrazvukem dochází k lokálnímu pojení, tedy mezi sonotrodou a válcem. Výhodou tohoto je především vysoká jemnost a prodyšnost výsledných materiálů. Vysoká absorpce pojených materiálů. Výsledné materiály jsou filtry a útěrky, dále produkty ve zdravotnictví.
Produkty – ultrazvukového pojení Dalšímy produkty mohou být závěsy, okenní rolety, filtry, sportovní vybavení, automobilové sedačky, koberce, stužky.
Pojení ultrazvukem je relativně bezúdržbové a v porovnání s ostatními technikami je velmi rychlé, rychlosti mohou dosahovat 150 m/min. Dalšími výhodami ultrazvukového pojení je úspora energií. Pojení ultrazvukem vytváří teplo pouze na místech spoje a neohřívá celý materiál. Aplikace pro netkané textilie je zejména v materiálech jako polyester, nylon, polypropylen, polyetylen, polyvinylchlorid, polyuretan, … atd. Přírodní materiály jako bavlna mohou být pojeny jen v kombinaci s jiným termoplastickým materiálem. Pojení hygienických ubrousků, které jsou pojeny na rotačním bubnu může dosahovat produkční rychlosti 350 – 400 ubrousků za minutu.
Infračervené pojení
Zdroj IR emituje záření a pomocí reflektoru (zrcadla) je fokusováno pojících míst. Energie je směrována do pojeného materiál vedením. Pojená netkaná textilie musí obsahovat pojící látky, které budou aktivovány pomocí IR záření.
Vlnová délky pro infračervené záření IR
Pojení mikrovlny
Mikrovlny jsou elektromagnetické vlny o vlnové délce od 1 mm do 10 cm, což odpovídá frekvenci 3 GHz až 300 GHz.
Energetický ohřev pomocí vysokofrekvečního elektromagnetického pole, které se přemění na tepelnou energii. Molekulové dipóly jsou v elektromagnetickém poli orientovány až milionkrát za sekundu. Hlavním efektem jsou mezimolekulové síly a jejich překonání. Vlivem rychlého kmitání a také tvaru molekul dochází k velice intenzivnímu prohřátí celého objemu materiálu. Princip dielektrického ohřevu mikrovlny byl objeven spolu s objevením radaru a komerčně se začal používat před více než 20lety. Přesto, že se mlkrovlnný ohřev nedá používat pro ohřev plynů je obecně mikrovlnné sušení široce používáno. Materiály jsou pomocí mikrovln ohřáty dochází k ionizaci povrchů podobně jako u plazmy. Mikrovlnné záření se také může používat pro tavení různých typů polymerů.
f [Hz] 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019 1020 1021 1022 1023
[m]
104 1 – 15 km
long
102
200 – 700 m
medium
101
2 – 100 m
short
0,1 – 2 m
Hertzś waves
1 – 100 mm
Ultra-short waves, microwaves
10 – 340 m
heat radiation
0,75 – 10 m
infrared
0,35 – 0,75 m
visible
0,35 – 0,014 m
ultraviolet
1 nm
soft X rays
103
air waves (radio)
100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10
radiation
X rays 0,1 – 0,01 nm
hard X rays
10-11
soft rays
10-12
hard rays
1 – 0,1 pm
rays
10-13 10-14 10-15
< 0,01 pm
Penetration radiating (ultra-gamma)
Electromagnetic part of cosmic rays
Tabulka pro porovnání vlnění a technologií spojených s vysokofrekvenčním přenosem.
Pojení pomocí mikrovln- Molekuly jsou polarizovány vlivem mikrovlnnéh záření. Mikrovlnné záření je forma dielektrického ohřevu, tedy generování tepelné energie v materiálu vlivem vysokofrekvenčního elektrického pole. Podmínkou ohřevu musí být asymetrické molekuly s elektrickým dipólem, který je vystaven vysokofrekvenčnímu poli. Vzhledem ke směru pole molekuly zaujmou orientaci ke směru pole.
Molekula vody - její polarizace při mikrovlnném ohřevu. ave heating
Energie která může dosahovat až 3000MHz je spotřebována primárně na permanentní dipól u molekul. Vlivem je reorientace molekuly v elektrickém poli.
Stejná vlastnost také představuje zdravotní riziko a znamená i to, že mikrovlnné komunikace ruší déšť a sníh.
The higher the loss factor of a substance is, the better the substance can be heated in a field of microwaves. Water and all aqueous substances possess a high loss factor and therefore absorb high frequencyt energy and microwave energy exceedingly well. Depending on their absorption behavior towards microwave radiation, materials can be classified into three groups: Faktory které ovlivňují ohřev materiálů jsou dány velikostí absorbce vysokofrekvenční energie materiálem. Materiály můžeme rozdělit do tří skupin. absorbenty, např. voda (εr,, =12 at 25 °C), vodné substance, některé plasty Transparenty - průhledné, e.g. Skla, (εr,, = 0.0023), Teflon Reflektory – odrazové , e.g. metal, graphite) - nejsou vhodné pro mikrovlny Obecně mohou být ohřívány mikrovlny materiály s εr,, = 0.01, pod tímto faktorem se materiály ohřívají velice těžko. Pokud přesto musíme použít materiály s εr,, = 0.01 musíme je smíchat s přísadami zvyšujícími εr,, faktor.
Zařízení pro mikrovlnný ohřev materiálu.
Zařízení pro mikrovlnný ohřev, magnetrony – mikrovlné zářiče, pohlcovače mikrovln .
Při ohřívání materiálu jedním směrem je mikrovlnné záření absorbováno do materiálů. Pokud chceme materiály prohřívat do hloubky je nutné používat více zářičů .
Děkuji Vám za pozornost
