умк_кириенко_1

От длины волокон зависит толщина и прочность пряжи. С увеличением длины волокон возрастает прочность пряжи, уменьшается обрывность ее и повышается производительность прядильных машин. Кроме того, длина шерстяного волокна предопределяет систему его переработки.

Из аппаратной пряжи получают суконные ткани, из гребенной –

плательные, костюмные и пальтовые.

Прочность шерстяных волокон определяет технологию и качество пряжи. Более прочные волокна используют для производства основной пряжи, менее прочные – для уточной. Чем прочнее волокно, тем прочнее пряжа, меньше обрывность ее на машинах.

Извитость является специфическим свойством шерстяного волокна. В аппаратной системе прядения извитость способствует получению рыхлой, пушистой и упругой пряжи. Ткани, выработанные из этой пряжи, обладают большой эластичностью, а изделия из нее характеризуются повышенным сроком носки. Гребенная пряжа должна быть гладкой и плотной, в связи с этим в камвольном производстве для получения гладкой и плотной пряжи волокна распрямляются в процессе глажения лент. Из этой пряжи вырабатывают тонкие высококачественные ткани.

Валкоспособность шерстяных волокон – это способность сближаться, перемещаться, сцепляться и переплетаться под действием механических усилий во влажной среде при температуре 30 – 45 °С.

Способность шерстяных волокон к валянию связана с повышенной их упругостью, а также наличием на них чешуек. В процессе валки размеры ткани уменьшаются в продольном и поперечном направлениях, масса ее увеличивается. Известно, что короткие и извитые волокна обладают лучшей валкоспособностью, чем длинные, грубые и неизвитые. В суконном производстве валкоспособность шерстяных волокон обеспечивает образование на поверхности ткани застила, который скрывает рисунок переплетения и позволяет получать ткань необходимой толщины.

Гигроскопичность и влажность – важные характеристики шерстяного волокна. Шерсть гигроскопична, она свободно поглощает влагу из воздуха

иотдает ее обратно. При высокой влажности воздуха относительная влажность шерсти может составлять до 40 % без заметного увлажнении. Во влажном состоянии шерстяные волокна набухают, толщина их увеличивается на 30 – 40 %, а длина только на 1 – 2 %. Стандартами для однородной шерсти установлена норма влажности 17 %, для неоднородной – 15 %.

Прядильная способность шерстяных волокон характеризуется минимально возможной толщиной пряжи, получаемой при их переработке, с учетом использования прядомых обратов производства. Это комплексный показатель, зависящий от толщины, длины, прочности и упругости волокон. Прядильная способность волокон определяется как их свойствами, так

иуровнем техники и технологии производства.

191

Для первичной обработки шерстяное волокно поступает на фабрики в грязном состоянии. Там оно проходит сортировку, дымление, промывку, сушку и прессование. Рыхление производят на одноили двухбарабанных трепальных машинах.

При выборе оборудования следует иметь в виду, что двухбарабанная машина (непрерывного действия) производительнее, чем однобарабанная (периодического действия).

При промывке шерсть освобождается от жиропота и других загрязняющих веществ. На современных предприятиях применяют два способа промывки: в мыльно-содовом растворе и с применением синтетических моющих средств – сульфанола, препаратов ОП-7, ОП-10 и др.

Для промывки шерсти применяют моющие машины, состоящие из нескольких барок. При этом уменьшаются силы сцепления между волокнами и загрязнениями, а жир обволакивается мыльной пленкой. Силы сцепления между пленкой и волокном меньше, чем между частицами жира и волокном. Благодаря этому жир легко отрывается от поверхности волокон, переходит во взвешенное состояние (эмульсию) и затем удаляется вместе с моющим раствором. Сода соединяется с жирными кислотами, при этом образует мыло, которое легко растворяется в воде.

После промывки шерсть проходит отжатие и просушивание.

10.4. Хлопок и его первичная обработка

Хлопком называют натуральные волокна, покрывающие семена хлопчатника. Различают хлопок-сырец и хлопковое волокно. Волокна с семенами называют хлопком-сырцом. Наибольшее распространение получили волосистый, барбадосский, травовидный и древовидный хлопчатники. В СНГ хлопчатник выращивают в Средней Азии, Закавказье, Крыму, на Украине и в некоторых других районах.

Волосистый (или средневолокнистый) хлопчатник возделывается в СНГ, США, Бразилии, Мексике и других странах мира и дает наибольший урожай. Барбадосский хлопчатник возделывают в СНГ, США, Египте и других странах. В СНГ его называют тонковолокнистым.

Травовидный и древовидный хлопчатники не возделываются в СНГ. Их выращивают в Индии, Иране, Бирме, Пакистане и некоторых других странах. Они дают грубое и короткое волокно.

Хлопковое волокно представляет собой сплюснутую трубочку с тонкими стенками, покрытыми кожицей. Стенки волокна состоят из целлюлозы, канал заполнен протоплазмой.

Основные характеристики хлопкового волокна: длина, толщина,

прочность, упругость, гигроскопичность и др.

192

Рассмотрим принципы первичной обработки хлопка. Поступаю-

щий на хлопкоочистительные заводы хлопок-сырец проходит следующие технологические процессы: очистку от сора, песка, пыли, незрелых семян, остатков стеблей и других примесей; отделение волокон от семян и прядильного волокна от пуха. Для отделения хлопковых волокон от семян на современных очистительных заводах применяют валичные и пильные джины.

При обработке хлопка-сырца получаемые волокна имеют пороки: узелки, жгутики, налипшую кожицу, блестящие пластинки и др. Узелки трудно отделяются от основной волокнистой массы, создают неровноту пряжи и вызывают повышенную ее обрывность на прядильных машинах.

Жгутики представляют собой сильно спутанные группы коротких волокон. Они частично расчесываются, частично удаляются в угары. Кожица с волокном и пухом – это частицы оторванных вместе с волокнами или пухом кожицы семян. Кожица трудно отделяется от массы волокон, засоряет пряжу, затрудняет процесс вытягивания, ухудшает качество пряжи и ткани. Блестящие пластинки незрелых и мертвых волокон имеют очень низкую прочность, создают неровноту продукта и ухудшают технологический процесс.

Из хлопкового волокна изготовляют ткани, нити, вату, марлю, трикотаж, рыболовные снасти, веревки, приводные ремни, искусственный шелк, бумагу, кальку, различные искусственные материалы, заменяющие янтарь, бронзу, медь и др. Из семян хлопчатника вырабатывают масло и другие продукты.

10.5. Лен и его первичная обработка

Лен, конопля, канатник и другие растения дают так называемые лубяные волокна. Наиболее ценными прядильными свойствами обладают льняные волокна.

Наибольшее распространение получил обыкновенный лен двух видов: лен-долгунец и лен-кудряш.

Из льна-долгунца получают длинное, гибкое, хорошо дробящееся при обработке на чесальных машинах волокно.

Лен-кудряш имеет более низкий и толстый стебель с большим количеством разветвлений. Из семян этого льна получают масло для приготовления олиф и лаков. Из льна-кудряша получают грубое, короткое и хрупкое волокно, которое не может быть использовано для производства пряжи даже средней толщины. Качество льняного волокна определяется его прядильной способностью, т. е. способностью перерабатываться в пряжу той или иной толщины.

193

Прядильная способность льняного волокна зависит от его прочности, гибкости, толщины, длины, объемности и др.

Прядильная способность льняного волокна возрастает с увеличением его длины. Кроме того, на данном технологическом оборудовании может перерабатываться волокно лишь определенной длины. Льноволокно должно быть однородным по длине. Переработка такого волокна экономически выгодна.

Лигнин – это составная часть льняного волокна, содержащая углерода больше, чем целлюлозы. В начальной стадии развития растения лигнина бывает в нем меньше, чем в конечной. Лигнин придает волокну грубость и хрупкость. Вот почему при органолептической сортировке льняного волокна его хрупкость и ломкость характеризуются содержанием лигнина.

Многие физические свойства льняных волокон зависят от их влажности. Сдачу-приемку сырья производят по установленной нормированной или кондиционной влажности. Кондиционная влажность льняного волокна 12 %. В производство должно поступить льняное волокно такой влажности, которая обеспечила бы наилучшее протекание технологического процесса получения пряжи: для длинного волокна – 14 – 15 %, для короткого – 16 – 19 %. При необходимости производится увлажнение воздуха в складе сырья или увлажнение самого волокнистого материала.

Первичная обработка льна состоит из процессов отделения волокнистого слоя от соседних тканей, удаления влаги, мытья, трестения и прессования льноволокна в кипы.

10.6. Химические волокна и принципы их получения

Искусственные волокна получают в результате переработки природных высокомолекулярных соединений, синтетические – синтетических смол, а также в результате полимеризации и поликонденсации низкомолекулярных мономеров.

Вразличных странах выпускаются вискозные, полиамидные, полиэфирные, полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные и другие химические волокна. Промышленность вырабатывает вискозное, медноаммиачное, ацетатное, капроновое, лавсановое, нитроновое, полиэтиленовое, полипропиленовое и другие волокна.

Внастоящее время во всех странах мира производят свыше 300 видов различных искусственных и синтетических волокон.

Вискозные волокна вырабатываются в виде жгута и штапельного волокна. Эти волокна обладают хорошей прядильной способностью и окрашиваемостью, в поперечном сечении имеют неопределенную форму. Низкая себестоимость этих волокон объясняется тем, что они изготовляются из относительно дешевых материалов – целлюлозы древесины, едкого натра и серной кислоты.

194

Вискозные волокна но внешнему виду бывают блестящие и матиро-

ванные. Штапельные и жгутовые вискозные волокна могут быть суро-

выми и окрашенными в массе. Химические заводы выпускают волокна черного, синего, коричневого, серого и других цветов. Окраска вискозных волокон характеризуется большой равномерностью и прочностью. Текстильные изделия, выработанные из вискозных волокон, окрашенных в массе, не выгорают и длительное время имеют хороший внешний вид.

Полиэфирные волокна вырабатываются в виде жгута штапельного волокна и нитей. К ним относится лавсан.

Лавсан получают из продуктов переработки нефти и природного газа: диметилового эфира терефталевой кислоты и этиленгликоля.

Лавсановое волокно обладает высокой прочностью, термостойкостью, малой усадкой, стойкостью к свету и солнечной радиации, хорошими упругими свойствами. В мокром состоянии прочность волокон не меняется, удлинение их соответствует удлинению шерсти.

Штапельные лавсановые волокна используют в смеси с шерстью, хлопком, льном и другими волокнами для выработки платьевых, костюмных и декоративных тканей, трикотажных изделий, искусственного меха и др. Эти волокна широко и эффективно применяются в текстильной промышленности благодаря тому, что обладают хорошей упругостью, высокой прочностью, с виду похожи на шерсть и устойчивы к стирке, характеризуются относительно низкой себестоимостью.

Лавсановые волокна также используются для электрической изоляции, производства мешков, рыболовных сетей, веревок, канатов, тесьмы, швейных нитей, шнуров, лакированных лент для изоляции и обмотки якорей электродвигателей и др.

Штапельные нитроновые волокна используют в чистом виде и в смеси с хлопком, шерстью и вискозными волокнами. Из нитрона и его смесей вырабатывают разные платьевые и костюмные ткани, трикотажные изделия, мебельные и фильтровальные ткани, ковры и копровые изделия, брезенты, транспортерные ленты для сельского хозяйства и горной промышленности, канаты, рыболовные снасти, ткани для фильтров и спецодежды.

Капроновые волокна и нити обладают высокой прочностью при растяжении, значительной упругостью и устойчивостью к истиранию и многократным изгибам. Эти волокна устойчивы к действию микроорганизмов, характеризуются малыми потерями прочности в мокром состоянии (не более 2,5 %). Недостатком этих волокон является пониженная гигроскопичность, малая устойчивость к действию света, плохая набухаемость в воде, что затрудняет процесс крашения.

Штапельные капроновые волокна используют в смесях с хлоп-

ком и шерстью для выработки платьевых и костюмных тканей. Добавле-

195

ние 10 – 15 % капронового волокна к вискозному или к шерсти повышает устойчивость тканей к истиранию в 2 – 3 раза, а добавление до 20 % капронового волокна к хлопку повышает износоустойчивость основовязаного полотна, изготовленного из хлопкокапроновой пряжи, в 2,5 – 3 раза.

В последние годы для производства ковровых изделий стали широко использоваться полиамидные волокна. Капроновые нити используют для изготовления чулочно-носочных изделий, тонкого трикотажного белья, крученых и кордных нитей, канатов, парашютов и других технических изделий. Из капроновых нитей изготовляют сетчатое основовязаное полотно для вибросит, используемых в нефтяной промышленности. Это полотно заменяет сетку из металлической проволоки. Срок службы капронового волокна в 3 раза выше срока службы проволочной сетки.

Профилированные волокна обладают высокими эксплуатационными свойствами. Они легкие, пушистые, гигроскопичные. Их используют для выработки тканей, трикотажных и чулочных изделий. Изделия, изготовленные из профилированных волокон, характеризуются высокой объемностью, повышенными теплоизоляционными и другими свойствами, имеют красивый внешний вид. Расход профилированных волокон на изготовление тканей и трикотажа на 30 – 40 % ниже, чем волокон круглого сечения.

Вискозное волокно получают из природной целлюлозы. Его в основном вырабатывают из древесной целлюлозы и чаще всего – из древесины ели. Вначале древесину превращают в щепу, которую затем варят со щелоком в закрытых котлах под давлением в течение суток. В процессе варки древесина теряет жесткость, примеси растворяются, а целлюлоза приобретает вид мелких волоконец. Затем волоконца отбеливают, промывают, высушивают до нормальной влажности и режут на листы, упаковывают в кипы и отправляют на заводы. На заводах искусственного волокна листы смешивают для получения однородной массы, подсушивают до нормальной влажности (8 %) и обрабатывают 18 %-м раствором едкого натра. Целлюлоза набухает, низкомолекулярные фракции вымываются и образуется мерсеризованная (щелочная) целлюлоза.

Для увеличения площади активной поверхности щелочную целлюлозу измельчают и направляют на предварительное созревание, которое длится 12 – 24 ч. На этой стадии при взаимодействии щелочной целлюлозы с кислородом воздуха происходит окислительная деструкция целлюлозы, укорочение длинных цепных макромолекул. В дальнейшем это обеспечивает получение растворов вискозы требуемой концентрации.

После предварительного созревания щелочную целлюлозу обрабатывают сероуглеродом в течение 2,5 – 3 ч при начальной температуре 18 – 20 °С и конечной 25 – 27 °С и получают ксантогенат целлюлозы.

Ксантогенат целлюлозы растворяют в слабом (4 %-м) растворе едкого натра и получают вискозу, представляющую собой вязкую жидкость.

196

Такая вискоза непригодна для формирования нитей и штапельных волокон. Она должна созреть, т.е. приобрести свойства, необходимые для их формирования. Кроме того, вискозу пропускают через фильтры-прессы для удаления комочков ксантогената, пузырьков воздуха и других примесей. После этого вискозу направляют на созревание. Созревание ее протекает в течение 24 – 40 ч при температуре 14 – 16 °С.

Созревшая вискоза подается на прядильные машины. В промышленности для формирования вискозных нитей применяют центрифугальные и бобинные прядильные машины.

10.7. Эффективность применения химических волокон

Применение химических волокон дает возможность улучшить экономические показатели работы текстильных предприятий, повысить качество продукции и расширить ее ассортимент. Добавление химических волокон способствует улучшению однородности смеси волокон по длине, толщине, прочности, а также снижению обрывности в прядении и ткачестве, повышению производительности оборудования. Использование жгутовых химических волокон в текстильном производстве позволяет не выполнять такие сложные и трудоемкие технологические процессы, как подготовка волокон к смешиванию, смешивание, кардочесание, гребнечесание и др. Кроме того, приготовление ленты путем штапелирования способствует уменьшению количества единиц необходимого оборудования, производственных площадей и трудозатрат. При переработке химических волокон методом штапелирования по сравнению с обычным способом переработки штапельного волокна расходы электроэнергии сокращаются примерно в 5 раз, производительность труда повышается почти в 2 раза. При использовании химических волокон повышается выход пряжи из смеси (на 1 – 3 %), снижается себестоимость изготовляемых тканей и изделий. Так, себестоимость трикотажного жакета из чистой шерсти примерно в 4 раза выше себестоимости изделия того же размера из высокообъемной нитроновой пряжи.

Применение химических волокон обусловило создание высокопроизводительной новой техники для текстильной промышленности. В СНГ и за рубежом созданы однопроцессные прядильные машины для производства пряжи из химического жгутового волокна. Применение этих машин исключает обработку химических волокон на трепальных, чесальных, гребнечесальных, ленточных и других машинах (необходимые производственные площади уменьшаются примерно наполовину), снижаются расходы на энергию, трудозатраты.

Использование химических волокон позволяет значительно расширить ассортимент тканей и трикотажных изделий. С введением 5 – 10 % капроно-

197

вого волокна стойкость тканей к истиранию увеличивается в 1,8 – 2 раза. Добавление к шерсти 50 – 55 % лавсановых волокон способствует повышению прочности ткани, ее сопротивления к истиранию, стойкости к сминаемости. Изделия из нитроновых волокон в смеси с вискозными обладают повышенной прочностью, объемностью и шерстистостью.

Применение профилированных и полых химических волокон позволяет вырабатывать более легкие и объемные ткани и трикотажные изделия, а также экономить до 30 – 40 % сырья в текстильной промышленности. Кроме того, ткани из лавсана и объемной пряжи мало уступают по качеству чистошерстяным, а по ряду свойств даже превосходят их.

Добавление синтетических волокон к натуральным обусловливает удешевление текстильных изделий.

10.8.Понятие о прядении

Втекстильном производстве хлопковые, льняные, шерстяные, натуральные шелковые и химические волокна перерабатывают в изделия. Совокупность технологических процессов, применяемых для переработки этих волокон в пряжу, называют прядением.

Совокупность машин и процессов, посредством которых волокна перерабатывают в определенный вид пряжи, называется системой прядения.

Системы прядения различаются по числу переходов, их назначению, виду, качеству сырья и качеству вырабатываемой продукции. Но в системах прядения различных волокон разные процессы имеют одно и то же назначение, например, процессы рыхления и чесания в аппаратной и гребенной системах получения шерстяной пряжи, процесс гребнечесания в гребенных системах получения пряжи из хлопковых и шерстяных волокон. Кардная система прядения используется для переработки хлопковых волокон, но может быть применена и для прядения шерстяных, коротких льняных (льняного очеса) и химических волокон. Поэтому кардную, гребенную

иаппаратную системы прядения можно рассматривать как типовые.

10.8.1. Кардная система прядения

Получение пряжи из хлопковых волокон по кардной системе прядения включает пять основных технологических переходов:

−рыхление;

−очистку и смешивание волокон;

−кардочесание на чесальных, валичных и шляпочных машинах;

−сложение и вытягивание (формирование пряжи).

Указанная система прядения широко используется в производстве пряжи линейной плотностью 15,5 – 84 текс, которую вырабатывают из

198

средневолокнистого хлопкового и штапельного волокна. Кроме того, кардную систему прядения можно применять для изготовления льняной пряжи из короткого волокна и очеса, шерстяной и меланжевой пряжи из хлопка и штапельных химических волокон, окрашенных в разные цвета.

Хлопок поступает на предприятия в вагонах отдельными партиями по 60 – 70 кип, которые называются марками. На складе каждую партию (марку) размещают отдельно друг от друга, т.к. волокна в марках и кипах отличаются по технологическим свойствам и, прежде всего, по длине, толщине, прочности и извитости. При переработке хлопка производят составление смеси (сортировку) волокон из нескольких партий (марок). Подбор марок ведется так, чтобы различие технологических свойств волокон было незначительным.

Описанный принцип составления смесей (сортировок) обеспечивает высокое качество вырабатываемой пряжи и стабильность режима технологического процесса. Для правильного планирования и рационального использования сырья разработаны типовые сортировки для всех видов пряжи. Различают хлопковые волокна семи типов, характеризующиеся длиной, толщиной и прочностью. Волокна первого типа самые длинные, тонкие и прочные, седьмого – очень короткие, грубые и весьма слабые по прочности.

Рыхление волокон заключается в разделении плотно спрессованного в кипах волокнистого материала на мелкие клочки и очистке его от растительных и минеральных примесей с целью обеспечения хорошего смешивания волокон и чесания. Рыхление осуществляется под воздействием на материал зубьев или игл рабочих органов машин.

Сформированный тонкий равномерный волокнистый холст передается на чесание. Производительность чесальных машин, предназначенных для обработки хлопковых волокон, составляет 7 – 20 кг/ч. Предусматривается создание машин производительностью до 50 кг ленты в час.

Вытягивание ленты предназначено для распрямления волокон, обеспечения параллельности их в продукте и получения ровницы или пряжи заданной толщины. Вытягивание волокон на ленточных, ровничных и прядильных машинах протекает следующим образом. В процессе вытягивания волокна сдвигаются друг относительно друга и формируют ленту большой длины. При этом число волокон в поперечном сечении продукта уменьшается и он становится тоньше. При таком вытягивании волокна, составляющие продукт, не теряют связи друг с другом.

В настоящее время благодаря применению приборов высокой вытяжки на ровничных и прядильных машинах стало возможным вырабатывать пряжу малой и средней толщины с одним переходом на ровничных машинах или однопроцессным методом прядения непосредственно из ленты.

199

10.8.2. Гребенная система прядения

Гребенная система прядения используется в переработке хлопковых, шерстяных и шелковых волокон. Из тонковолокнистого хлопка можно выработать тонкую кричную и гладкую чистую пряжу линейной плотностью 5 – 11,4 текс, из тонкой длинной шерсти – 12,5 – 42 текс.

Гребенную пряжу используют для изготовления тонких хлопчатобумажных, шерстяных тканей и трикотажных изделий.

Основными технологическими переходами гребенной системы прядения являются:

−рыхление, распрямление;

−очистка и смешивание волокон;

−сложение, вытягиваниедляполученияболееравномерныхлент;

−гребнечесание и получение гребенной ленты;

−получение ровницы и прядение.

Дополнительными операциями являются подготовка к гребнечесанию и гребнечесание.

Для рыхления шерстяных волокон применяют двухбарабанную трепальную машину или щипальную машину с поднятыми рабочими валиками. Практика показывает, что наиболее целесообразна организация поточной линии получения чесальной ленты. Поточная линия получения чесальной ленты позволяет значительно повысить производительность труда в приготовительном цехе прядильного производства, снизить стоимость обработки смеси (примерно на 25 – 30 %), увеличить выход продукта, улучшить санитарно-гигиенические условия труда. На современных поточных линиях получения чесальной ленты имеется выпускная ленточная машина с авторегулятором (примером такого производства служит Минский камвольный комбинат), обеспечивающая повышение качества продукта и значительный экономический эффект.

Волокна в чесальной ленте еще непараллельны и недостаточно распрямлены, поэтому их нужно распрямить, выровнять по толщине и получить ленты заданной массы. Для этого чесальные ленты обрабатывают на ленточных и гребнечесальных машинах.

Цель гребнечесания – получение более тонкой, равномерной, прочной и чистой пряжи. При этом отделяются короткие волокна, мушки, растительные примеси. Формирование гребенной ленты происходит за счет распрямления и параллелизации длинных волокон.

Для гребнечесания применяют машины постоянного и периодического действия. Гребенная лента неравномерна по толщине. Поэтому ее пропускают последовательно три – четыре раза через ленточные машины.

200