Диссертация (Фазовый массоперенос жидкостей в производстве флексографских форм и струйной печати), страница 7

В дальнейшем частицы, присоединенныек фильере, подвергаются соединению между собой, а после образуют нескольконитей. Извитость приемлема для бикомпонентного волокна, обладает различнойпо размеру усадкой волокна [44,45,9].36Рисунок 1.7 Устройство для комплектования бикомпонентной нитисегментной структуры (а) и структуры ядро-оболочка (б) [46]а: 1 - фильерная пластина; 2 - коническое отверстие фильеры; 3 - цилиндрическаячасть отверстия фильеры; 4 - перегородка;б: 1 - фильерная пластина; 2 - кольцевой зазор; 3 - цилиндрическая частьотверстия фильеры; 4 - вкладыш.Получение бикомпонентных волокон возможно с разными видамисоставляющих, опираясь на определенный тип использованного средства, приэтом они распределяются в поперечном сечении волокна [13,47].Область использования бикомпонентных волокон определяется их составоми видом поперечного сечения.К свойствам бикомпонентных волокон относятся: извитость, окрашивание,электропроводности, светопроводности, фрикционности и другие свойства.Извитость зависит от размера поперечного среза и распространениясоставляющихчастицвнем.Переработкабикомпонентныхволоконосуществляется следующими способами: механическим, физико-химическим икомбинированным.

В данном случае прочности холста способствует скреплениеволокон при плавлении низкоплавкого полимерного составляющего, которыйвходит в состав бикомпонентного волокна [48, 49]. Термообработка для такоговида полотен проводится в термокамерах, на каландрах и перфорированныхбарабанах [50-52].Толщина, извитость оказывают влияние на механические и технологическиесвойства нетканых материалов.Изменение длины волокон может сказаться на итоговом полученииматериала, а именно изготавливается иглопробивное полотно с одинаковым37пространством, которое позволяет одинаково распределить нагрузку по всемуполотну. Это значит, что благодаря повышению уровня сцепления междудлинными волокнами и охватом волокна зазубринами игл, упрочняется нетканыйхолст. При этом иглы применяются на нескольких местах полотна [53, 54,14,15].Извитое волокно способствует более крепкому скреплению волокон иповышению прочностных показателей нетканого иглопробивного полотна.Воздействие извитого волокна на свойства нетканого материала зависит от уровняохваченных волокон зазубринами игл.

Одновременно с этим при их примененииможно отметить понижение упругости и воздухопроницаемости нетканогополотна, при этом длина увеличивается. Это вызвано механической нагрузкой,которая оказывает влияние на извитость волокна [16].Для материалов с низкой плотностью и прочностью свойственно повыситьдиаметр,этосвязаносуменьшениемохватазазубринамииглприиглопрокалывании. Происходит понижение массы нетканого материала приповышении плотности волокна [17].Важной проблемой при переработке синтетических волокон и их смесей,является сложность технологического процесса на трепальных и чесальныхмашинах, а также образование некоторых зарядов электричества. Гораздо большевозникает проблем при применении извитых, длинных или тонких волокон.Решение проблемы заключено в применении при изготовлении нетканого полотназамасливателей.Для определения механических свойств нетканого материала необходимораспрямитьволокна,т.е.важнорасположениеволоконнаматериале.Минимальное число прямых волокон относится к полотну с беспорядочнымраспространением волокон.

Максимальное число выпрямленных волокон, ихпримерно 38% имеет материал с установленным расположением волокон. Внетканом материале частичное положение занимают волокна, поперечнорасположенные на материале. Здесь их примерное количество 15% от всегоколичества волокон в нетканом материале.38Холсты становятся более пушистыми, рыхлыми и объемными. Но собъемным весом волокна лишают пушистости, объема и рыхлости волокнистыххолстов, так как получается плотный материал, иглопробивного назначения, содинаковым расположением волокон между слоями по всему волокнистомухолсту [54].Волокна, имеющие низкую линейную плотность, создают наиболее меньшегоразмера холсты, обладающие гибкостью.

Но низкий уровень плотностипоказывает, что ухудшается прочность и стабильность холста. При увеличенииплотности волокон повышается плотность холста, это приводит к повреждению самихволокон [54].1.4 Моделирование процессов смачивания и пропитки волокнистопористых материаловПрохождениежидкостичерез пористую среду является процессомпропитки.Пористый материал обладает повышенным числом пустот, присущийразмер которых невелик относительно типичного размера тела.

По образудействия жидкости в пустой полости пористой среды по их величинамподразделяютсянатритипа.Прималенькихразмерахпустотсилымежмолекулярного сольватации между жидкостью и стенками крайне сильны.Данные мельчайшие пустоты носят название «молекулярные поры». В крупныхпустотах перемещение жидкости отчасти формируется за счет взаимодействия состенками. Данные пустоты именуют кавернами. Полости средние по размерамнарекли просто порами.Различаютсообщающиесяинесообщающиесяпоры.Перемещениежидкости в условиях пористой среды вероятно, только если хотя бы отдельные изних являются сообщающимися.Все поры - это общее поровое пространство, сообщающиеся же порысоздают активное поровое пространство, [55, 56].Объемная доля пор в материале называется пористостью ε материала:39 =поробщ=1−(1.13)Где р к - кажущаяся, а р и - плотность материала истинная.Законам Дарси, выведенный экспериментально в 1856 году, описываетперемещение ньютоновских жидкостей в режиме фильтрации сквозь пористыесреды: =(1.14)и отражает зависимость между объемом расхода Q ньютоновской жидкостис вязкостью η, проходящей через пористый образец, имеющий поперечноесечение S и длину L в следствии применяемого перепада давления р.Коэффициент К в этом уравнении – проницаемость, характеризующаяспособность пористого материала пропускать внутри себя жидкость подвоздействием приложенного градиента давления.

Проницаемость часто считаютгрубой мерой среднеквадратичного порового диаметра.Структура значительного количества пористых материалов характеризуетсянаправленностью. Отсюда и их проницаемость в разных направлениях являетсяразличной [55, 56].Часто предпринимались эксперименты по созданию теории, которая связалабы геометрическое строение пористого материала с проницаемостью. Так теорияКозени воспринимает пористую среду в виде связки капиллярных трубокразличной длины.

Поперечное сечение трубок возможно произвольное. Козени,взяв за основу классическое гидродинамическое уравнение для медленногоустановившегося течения, показал, что проницаемость данной системы можнозаписать: =3∑2(1.15)40Здесь Σ- величина удельной поверхности (т. е. приходящаяся на единицуобъема материала площадь внутренних поверхностей пор,) пористого материала,с - постоянная Козени, которая зависит лишь от геометрической формы сечениякапиллярных трубок.Позднее были рекомендованы пути модернизирования теории Козени.

Приэтом учитывалось искривление в пористой среде трубок тока жидкости, а, значит,путь, который преодолевают частицы жидкости, больше, чем длина образца.Следовательно, если ввести извилистость τ, определяемую как отношение среднейдлины траектории жидкой частицы в образце к длине образца, то уравнение 1.15можно записать так: =3(1.16)∑2Последующее расширение теоретических знаний происходило за счетрегистрациинерегулярногорасположенияволокон,присутствиямакронеоднородностей распределения волокон, неньютоновского типа жидкости,эластических характеристик.В данной работе [57] построена модель течения степенной жидкости черезоднонаправленную волокнистую систему со стохастическим расположениемволокон в сечении.

Доказано, что проницаемость слоя с данным расположениемволокон зависит от неоднородности элементарных ячеек. Присутствие ячеек сболееобширнымипромежуткамиподнимаетпроницаемостьнадесяткипроцентов, следовательно, неоднородность структуры волокнистого слоя являетсяопределяющей в процессе, вдобавок влияние увеличивается при переходе отньютоновской к степенной жидкости. Данное влияние неоднородности укладкиволокон показано в исследовательской работе [58].Разнородную плотность волокнистого материала возможно создать и намакроуровне.

Так, при пропитке пакета, составленного из материалов разнойпроницаемости в направлении, параллельном плоскостям слоев. Это состояниепредставлено в работах [59-60]. Отмечается ведущее значение трансверсального41механизма заполнения пор слоев с низкой проницаемостью. Такой механизмможно увидеть на Рисунке 1.8 а.Рисунок 1.8. Схема механизма пропитки пакета волокнистых материалов сразличной проницаемостью при отсутствии (а) и наличии (б) непроницаемойпленки между слоями. 1 - слой с низкой проницаемостью, 2 - слой с высокойпроницаемостью, 3 - положение фронта пропиткиПропиткавтрансверсальномнаправленииосуществляетсяпутемзначительно меньшего пути жидкости, невзирая на ощутимо низкие значенияпроницаемости соотносительно с проницаемостью в продольном направлении.Удостовериться в истинности данного объяснения возможно разместив посредислоев непроницаемую пленку (Рисунок 1.8 б). Вследствие этого отмечаетсясерьезное сдерживание течения в слое с меньшей степенью проницаемости.

Такоймеханизм делает «ответственным» слой с большей проницаемостью в продольномнаправлении за скорость всего процесса.Видыочередностислоевсбольшейименьшейпроницаемостьюобуславливают скорость пропитки. Самые высокие скорости характерны припомещении слоя с высокой проницаемости в центре пакета. Для представленияпроцесса создана двумерная математическая модель с полупроницаемой границейслоевиразличнымикоэффициентамипроницаемостивпродольномитрансверсальном направлении. Модель ньютоновской жидкости была сохранена.[61]Рассмотрение процесса монолитизации под действиемдавленияприложенногопакетов, которые состоят из сменяющих друг друга слоевволокнистого материала и связующего, приводит к двух- и трехмерным задачам.42Вработах [62-64] проанализирована версия с применением как наполнителейслоев однонаправленно ориентированных волокон.