Основы технологии текстильной промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1. Виды волокон

Текстильные волокна -- твердые гибкие тела, имеющие сравнительно большую длину и малую толщину. Так, например, средняя длина хлопковых волокон составляет 35 мм, а средняя толщина -- 20 мкм; волокон из натурального шелка -- соответственно 600 мм и 15 мкм.

Элементарные волокна -- одиночные волокна, которые не могут быть разделены на более тонкие и короткие. К ним относятся хлопковые, шерстяные, шелковые и химические волокна. Технические волокна -- природные растительные волокна, состоящие из многих элементарных волокон, склеенных между собой клеящим пектиновым веществом. Это волокна льна, конопли, джута и др.

Жгутовые волокна (жгут) -- химические волокна, состоящие из большого числа параллельно расположенных элементарных волокон бесконечно большой длины.

Штапельные волокна получают на химических заводах путем разрезания жгутовых волокон на отрезки длиной от 32 до 120 мм. Они относятся к волокнам элементарного типа.

Мононити из синтетических волокон бесконечно большой длины используются для производства тканей, трикотажных изделий, рыболовных сетей, лесок, щеток и т. п. Их также относят к типу элементарных.

Текстильные волокна делятся на три класса: природные, искусственные и синтетические. Классы подразделяются на подклассы, подклассы -- на группы, группы -- на подгруппы, а подгруппы -- на разновидности волокон.

К подклассу волокон минерального состава относятся природные асбестовые волокна, получаемые из горных пород.

Искусственные волокна бывают двух подклассов: органического и минерального состава. Волокна органического состава -- это целлюлозные и белковые волокна. В группу целлюлозных волокон входят искусственные волокна, изготовляемые из целлюлозы и ее эфиров. Эти волокна делятся на подгруппы гидратцеллюлозных и эфироцеллюлозных волокон. К гидратцеллюлозным относят вискозные, полинозные, медно-аммиачные волокна, к эфироцеллюлозным -- диацетатные и триацетатные.

Подкласс волокон минерального состава делится на две группы: силикатных и металлических волокон. Силикатные волокна получают из стекла (стеклянные волокна), металлические -- из различных металлов и их сплавов (золотые, серебряные, латунные, медные, алюминиевые и другие волокна). Металлические волокна широко применяются для украшения шелковых, шерстяных тканей и текстильных изделий, а также для технических целей.

При производстве синтетических волокон сначала получают мономер, представляющий собой низкомолекулярное соединение. Затем мономеры с помощью полимеризации или поликонденсации превращают в полимеры -- высокомолекулярные соединения, а из них вырабатывают синтетические волокна. Все синтетические волокна делятся на гетероцепные и карбоцепные. Гетероцепные волокна получают из полимеров, макромолекулы которых состоят из углерода, азота, кислорода, серы и др. В подкласс гетероцепных входят полиамидные и полиэфирные волокна. Карбоцепные волокна -- получают из полимеров, макромолекулы которых содержат в основной цепи только атомы углерода.

Текстильные волокна состоят из макромолекул, обладающих большой молекулярной массой. Так, например, молекулярная масса капронового волокна--16500...22600; вискозного -- 50000... 100000; хлопкового--1620000...2430000 и льняного-- 5632000.

2. Основные технологические свойства волокон

Основными технологическими характеристиками текстильных волокон являются: длина, толщина, прочность, относительное удлинение при растяжении, плотность, извитость, рассыпчатость, дефектность, электризуемость и др.

Длина волокон хлопка, шерсти, лубяных и химических волокон находится в прямой связи с толщиной и прочностью пряжи. Она определяет выбор систем прядения. С учетом длины волокон устанавливают режим обработки волокнистых материалов и получения пряжи. Чем длиннее волокно, тем меньшую можно держать крутку пряжи, тем больше число контактов между волокнами. Следовательно, из более длинного волокна при одинаковой крутке можно получить более прочную пряжу. Натуральные волокна различаются между собой по длине. Так, например, в хлопковой массе со средней длиной волокна 31...32 мм имеются волокна длиной от 6 до 50 мм, а в однородной тонкой шерсти при средней длине 55 мм -- от 8 до 100 мм.

Толщина волокна характеризует его поперечный размер. Чем меньше толщина волокон, тем более тонкую, равномерную и прочную пряжу можно из них выработать. Чем прочнее пряжа, тем меньше обрывность ее в прядении и ткачестве, тем выше производительность труда. Из тонкой пряжи можно выработать тонкие и легкие ткани и трикотажные изделия. Линейная плотность волокна измеряется в тексах (г/км) как отношение массы (г) к длине волокна (км).

Под извитостью понимают количество извитков, приходящихся на 1 см длины волокна. От нее зависит технология переработки волокон, качество получаемых пряжи и изделий. Извитость волокон придает пряже, тканям, трикотажу пушистость, эластичность, объемность, за счет чего обеспечивается их более низкая теплопроводность.

Прочность волокна -- способность воспринимать без разрушения растягивающие усилия. Абсолютная прочность (разрывная нагрузка) определяется усилием, приложенным к волокну, при котором оно разрывается. Усилие выражается в ньютонах. Относительная прочность (удельная разрывная нагрузка) -- это усилие, вызывающее разрыв волокна, отнесенное к линейной плотности волокна. Чем прочнее волокно и чем оно более однородно по прочности, тем легче технологический процесс его обработки, меньше обрывность волокон, выше выход продукции и производительность труда в чесании и прядении.

Дефектность химических волокон характеризуется наличием склеек, мушек, жгутиков и других дефектов, возникающих в процессе производства и переработки этих волокон.

Химические волокна в текстильной промышленности -- дополнительное дешевое высококачественное сырье.

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.

С введением 5...10 % капронового 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 с натуральным обусловливает удешевление текстильных изделий.

3. Система прядения

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 разрыхления 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 и аппаратную системы прядения можно рассматривать как типовые.

Кардная система прядения

Получение пряжи из хлопковых волокон по кардной системе прядения включает пять основных технологических переходов: 1) разрыхление, очистку и смешивание волокон; 2) кардочесание на чесальных, валичных и шляпочных машинах; 3) сложение и вытягивание лент; 4) предпрядение и 5) прядение (формирование пряжи).

Указанная система прядения широко используется в производстве пряжи линейной плотностью 15,5...84 текс, которую вырабатывают из средневолокнистого хлопкового и химического волокна. Кроме того, кардную систему прядения можно применять для изготовления льняной пряжи из короткого волокна и очеса (котонина), 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 (сортировки) волокон из нескольких партий (марок). Подбор марок ведется так, чтобы различие технологических свойств волокон было незначительным. 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.

Каждая сортировка обозначается двумя цифрами. Первая цифра обозначает тип, а вторая -- сорт волокна, составляющего в данной сортировке не менее 65 %. Так, например, сортировка 4-1 состоит из хлопка 4-го типа и содержит не менее 65 % волокон первого сорта. Выбор сортировки определяется требуемым качеством пряжи. Так, хлопковые волокна сортировок 1-1, 2-1, 3-1 (т. е. первых трех типов и первых сортов) используют для производства гребенной пряжи, четвертого типа второго и третьего сортов -- для изготовления кардной пряжи разной толщины.

Разрыхление 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. Разрыхление осуществляется под воздействием на материал зубьев или игл рабочих органов машин, где происходит рыхление, частичная очистка и смешивание хлопковых волокон.

Далее волокно поступает на чесальные машины холстового или бункерного питания, где происходит разъединение клочков на отдельные волокна, параллелизация волокон, очистка и формирование ленты. Производительность чесальных машин, предназначенных для обработки хлопковых волокон, составляет 50…90 кг/ч.

После чесания лента поступает на ленточные машины, где происходит сложение и вытягивание лент с целью уменьшения неровности по толщине его, составу и структуре. Степень ровности ленты увеличивается с ростом числа сложений. волокно дефектность ткань прядение

Вытягивание ленты предназначено для распрямления волокон, обеспечения параллельности их в продукте и получения ровницы или пряжи заданной толщины. Вытягивание (утонение) продукта на трепальных и гребнечесальных машинах происходит с разрушением структуры и формы продукта. Затем из разрушенного волокнистого материала формируется продукт новой формы. Вытягивание волокон на ленточных, ровничных и прядильных машинах протекает иначе. 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 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.

В процессе прядения из ровницы или ленты получают пряжу. Пряжей называют неопределенно длинные, тонкие и гибкие нити, состоящие из относительно коротких волокон, соединенных между собой путем скручивания на прядильной машине.

На современных текстильных предприятиях для изготовления пряжи применяют кольцепрядильные машины. В вытяжном приборе машины продукт утоняется путем вытягивания до заданной толщины и скручивается с помощью веретена и бегунка.

Гребенная система прядения

Гребенная система прядения используется в переработке хлопковых, льняных, шерстяных и химических волокон. Из тонковолокнистого хлопка можно выработать тонкую прочную и гладкую чистую пряжу линейной плотностью 5...15,4 текс, из тонкой длинной шерсти -- 12,5...42 текс.

Гребенную пряжу используют для изготовления тонких хлопчатобумажных и шерстяных тканей и трикотажных изделий. Основными технологическими переходами гребенной системы прядения являются: 1) рыхление, очистка, смешивание волокон; 2) сложение, вытягивание и получение более равномерных лент; 3) гребнечесание и получение гребенной ленты; 4) сложение, вытягивание и получение более равномерной ленты; 5) предпрядение (утонение, т. е. получение ровницы); 6) вылеживание и прядение (окончательное утонение и скручивание нитей, т.е. получение пряжи).

Гребенная система прядения отличается от кардной большим числом переходов, дополнительными технологическими операциями и обеспечивает переработку более длинных волокон и получение более тонкой и гладкой пряжи.

Дополнительными операциями являются подготовка к гребнечесанию и гребнечесание. Цель подготовки к гребнечесанию состоит в распрямлении волокон, входящих в ленты, выравнивании их по толщине и получении лент заданной массы. Для этого применяют ленточные машины. Выравнивание лент достигается за счет их сложения, а определенная масса выпускаемых лент -- в результате подбора соответствующего числа сложений и степени вытяжки.

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.

Волокна в чесальной ленте еще недостаточно распрямлены и непараллельны, 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.

Литература

Основная

1. Производственные технологии : учебник / В. В. Садовский [и др.] ; под ред. В. В. Садовского. - Минск : БГЭУ, 2008. - 431 с.

2. Производственные технологии : учеб.-метод. комплекс для студ. спец. 1-25 01 07, 1-25 01 08, 1-25 01 04, 1-26 02 02 / сост. и общ. ред. А. С. Кириенко. - Новополоцк : ПГУ, 2005. - 352 с.

3. Основы технологии важнейших отраслей промышленности : учеб. пособие для вузов : в 2 ч. / под ред. И. В. Ченцова. - Минск : Выш. шк., 1989

4. Материаловедение и технология материалов : учеб. пособие / В. Т. Жадан [и др.]. - Москва : Металлургия, 1994. - 623 с.

Дополнительная

1. Геллер, Ю. А. Материаловедение / Ю.А. Геллер, А. Г. Рахштадт. - Москва : Металлургия, 1984. - 383 с.

2. Горюшкин, В. И. Основы гибкого производства деталей машин и приборов / В. И. Горюшкин. - Минск : Наука и техника, 1984. - 15 с.

3. Жалнерович, Е. А. Применение промышленных роботов / Е. А. Жалнерович, А. М. Титов, А. И. Федосов. - Минск : Беларусь, 1984. - 219 с.

4. Кипарисов, С. С. Порошковая металлургия / С. С. Кипарисов, Г. А. Либенсон. - Москва : Металлургия, 1980. - 400 с.

5. Либенсон, Г. А. Основы порошковой металлургии / Г. А. Либенсон. - Москва : Металлургия, 1975. - 198 с.

6. Степанов, Ю. А. Технология литейного производства / Ю. А. Степанов, Г. Ф. Баландин, В. А. Рыбкин. - Москва : Машиностроение, 1984. - 285 с.

7. Технология важнейших отраслей промышленности / под общ. ред. И. В. Ченцова. - Минск : Выш. шк., 1977. - 373 с.

8. Технология важнейших отраслей промышленности / под ред. А. М. Гинберга, Б. А. Хохлова. - Москва : Высш. шк., 1985. - 495 с.

Размещено на Allbest.ru