Технология волокнистых материалов

Рис. 2. 1. Классификация  натуральных волокон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. 2. Классификация искусственных волокон

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. 3. Классификация  химических синтетических волокон

 

 

 

 

Тематический  план и программа предмета

"Технология  волокнистых материалов".

 

Тематический  план

 

№	Темы	Количество часов
		Всего
1 курс
Текстильные волокна
1	Волокна и их классификация	15
2	Хлопок, его первичная  обработка, свойство хлопкового волокна.	17
3	Шерсть, ее первичная обработка, свойство шерстяного волокна.	18
4	Химические волокна и  их свойства.	16
2 курс
Пряжа и нити.
5	Пряжа и ее основные свойства	8
6	Технологический процесс  прядения.	8
7	Кручение и изготовление объемных нитей.	9
8	Перемотка и сновка пряжи.	9
Итого		100-2 года

 

Программа

 

ТЕКСТИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА

 

Тема 1. Волокна  и их классификация.

 

В текстильном производстве используется очень большое многообразие волокон и для того, чтобы разобраться  в них, объединить или разделить их по определенным признакам на отдельные типы, классы, подклассы и т. д., учитывая происхождение, химический состав и другие особенности, их необходимо классифицировать.

В зависимости от происхождения  текстильные волокна делят на два типа: натуральные и химические.

НАТУРАЛЬНЫЕ ВОЛОКНА

Натуральные текстильные  волокна, представляющие основное сырье для текстильной промышленности, создаются природой. Они бывают растительного и животного происхождения, каждые из которых имеют свои особенности по внешнему виду, качеству и другим данным. Классификация натуральных волокон приведена на рис. 2.1.

НАТУРАЛЬНЫЕ ВОЛОКНА  РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Хлопковое волокно. Наибольшее количество волокон растительного происхождения получают из хлопчатника. Хлопок является основным текстильным волокном. Половина общего годового количества текстильного волокна в мировом масштабе падает на хлопок. Он возделывается более чем в 50 странах мира. 
Хлопчатник — многолетнее теплолюбивое растение. Хлопчатник представляет собой кустарник высотой до 1 м и более. Каждый год после цветения на кустах хлопчатника образуются плоды — коробочки, в которых находятся семена, покрытые волосками. На каждом семени развивается 7—15 тыс. волосков. Это и есть хлопковые волокна. Длина волокна хлопка от 12 до 60 мм. Чем длиннее волокна, тем лучшего качества получаются пряжа и ткани.

После созревания коробочки раскрываются, и их собирают ручным способом или с помощью машин. С хлопкозаготовительных пунктов хлопок-сырец доставляют на хлопкоочистительные заводы, где хлопок очищают — отделяют волокна от коробочек, семян и различных сорных примесей, т. е. осуществляют его первичную обработку. Очищенный хлопок прессуют в кипы и отправляют на прядильные предприятия для дальнейшей переработки.

Хлопковое волокно  — дешевое сырье для получения прочной, тонкой, ровной пряжи. Ткани, вырабатываемые из этого волокна, хорошо окрашиваются и легко подвергаются различной отделке. Волокна хлопка обычно бывают белого или бурого цвета. Однако в настоящее время учеными уже выведены сорта цветного хлопка. Это имеет не только научную значимость, но в будущем приобретет экономическую ценность.

Лубяное волокно. Натуральные текстильные волокна вырабатываются также из стеблей и листьев некоторых растений. В различных странах существует большое количество растений (лен, конопля, джут, крапива, канатник, кендырь, рами и т. д.), из которых получают лубяные волокна. Наиболее тонкими, мягкими и гибкими среди них являются волокна льна. Из этих волокон создают пряжу, а потом красивые, прочные, мягкие ткани. Существует несколько групп льна: лен-долгунец, лен-межеумок, лен-кудряш и др. Самые длинные волокна (длина волокна зависит от длины стебля растения) получают из льна-долгунца, так как стебли его достигают длины 80—100 см. Это высококачественное прочное волокно. Лен-кудряш дает низкокачественное волокно (паклю). Волокна льна-межеумка используются как техническое волокно. Для текстильной промышленности наибольшую ценность представляет лен-долгунец.

Созревшие стебли льна выдергивают из земли вместе с корнями, чтобы сохранить длину волокон. Этот процесс называется тереблением. Раньше его выполняли вручную, а теперь с помощью льнокомбайнов и теребильных машин. Стебли льна освобождают от семян на льномолотилках. Такие очищенные стебли называют соломкой. Соломку вымачивают в водоемах или специальных бассейнах. Вымоченные стебли льна называют трестой. Часть стебля льна составляет луб, находящийся под корой (кострой). В нем в виде тонких связок расположены лубяные волокна. Получение льняного волокна из стеблей растения осуществляется на льнозаводах. Существует специальная технология отделения волокон от древесины (костры) стебля и дальнейшей обработки полученного сырья. Вымоченные стебли сушат и подвергают механической обработке. Их мнут, треплют, чтобы отделить волокно от древесины стебля и других тканей. Затем льняные волокна отбеливают, так как до этой операции они имеют светло-желтый цвет, переходящий в стальной.

Льняные волокна  отличаются большой прочностью и  крепостью, хорошо окрашиваются, лучшие сорта их обладают шелковистым блеском. 
Волокна других растений — жесткие, грубые. Они идут на изготовление веревок, канатов, мешковины, дешевых обивочных тканей, холста, парусины. Например, волокно конопли (пенька) похоже на льняное как по цвету, так и по другим признакам. Однако оно не такое мягкое, поэтому идет на изготовление парусины, канатов, шпагата, мешковины.

Лубяные волокна добывают не только из стеблей, но и из листьев  некоторых растений, например из листьев  текстильных бананов, текстильных агав. Для производства изоляционного материала используют волокна торфяного мха.

НАТУРАЛЬНЫЕ ВОЛОКНА  ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Шелковые волокна  — это нити, получаемые из коконов тутового шелкопряда. На определенной стадии развития гусеница тутового шелкопряда (когда наступает время гусенице превратиться в куколку) сплетает себе кокон, который представляет собой-продолговатую яйцеобразную оболочку, состоящую из переплетенного в 40—50 слоев тончайшего шелкового волокна.

Волокно (нить) получается следующим образом: из двух отверстий, находящихся на головке ниже рта, гусеница выделяет густую жидкость, которая застывает на воздухе. Эта жидкость выделяется непрерывно и образует две нити, склеивающиеся при помощи особого вещества — серицина, тоже выделяемого гусеницей. В результате получается единая нить, из которой гусеница сплетает кокон.

В зависимости  от вида шелкопряда коконы бывают белого, желтоватого, красновато-желтого цветов. Выводят шелкопрядов, которые дают коконы нежно-розового, голубого, зеленого цветов. Однако природная окраска не является очень стойкой и в дальнейшем усложняет окрашивание пряжи, поэтому волокна предварительно отбеливают. Коконы являются ценным сырьем для шелковой промышленности. Чтобы получить шелковые волокна хорошего качества, т. е. чтобы нить была длинной хорошо разматывалась, коконы подвергают первичной обработке горячим воздухом или паром. Куколка при этом умерщвляется, иначе при дальнейшем развитии она превращается в бабочку и, чтобы выйти из кокона, делает в нем отверстие и портит его. Отверстия нарушают целостность нити, волокна такого кокона получаются короткие, и сырье теряет качественность. Чтобы куколка не разлагалась, коконы сушат.

Перед сматыванием  шелковой нити коконы погружают в бассейны с горячей водой, обрабатывают их паром, холодный щелочными растворами. Делают это для размягчения клеящего вещества — серицина.

С одного кокона можно  получить нить от 400 до 1200 метров длины, но она так тонка, что для получения прочной нити шелка-сырца необходимо соединить нити от 3 до 30 коконов в одну.

Таким образом  получают шелк-сырец, который после дальнейшей обработки делается мягким, гибким и блестящим. Важным моментом является дальнейшее удаление из шелка-сырца клеящего вещества, которое не удалено полностью при первичной обработке коконов. Волокна натурального шелка очень прочны. Они хорошо окрашиваются и скручиваются.

Натуральный шелк применяется  для изготовления очень прочных, красивых и нарядных текстильных  изделий. Из натурального шелкового волокна изготовляют хирургически изоляционный шелк.

Шерстяные волокна получают из настриженного волосяного покрова некоторых животных (овец, верблюдов, коз, кроликов). Шерстяные волокна получают и после переработки шерстяного тряпья.

Шерстяные волокна  разных животных обладают различными качествами и свойствами. Отличается по качеству и свойствам шерсть с разных пород одного и того же вида животных. Например, из овечьей шерсти больше ценится шерсть, получаемая с тонкорунных и полутонкорунных овец. При стрижке овец шерсть снимают сплошным пластом (руном). Руно неодинаково по качеству. Шерсть наиболее высокого качества находится на лопатках, спине, животе, несколько грубее на боках и еще грубее на задней части и ногах.

Различными качествами отличаются шерстяные волокна, полученные даже от одного животного. Наибольшую ценность представляют волокна, именуемые пухом. Они тонкие, упругие, гибкие. Среди шерстяных волокон различают следующие: ость (более толстое волокно); переходный волос, который по тонине и другим свойствам занимает промежуточное место между пухом и остью; «мертвый» волос — малопрочное, жесткое, толстое волокно.

Качество шерсти зависит от времени стрижки овец. Весенняя шерсть мягче, так как в ней больше пуха, т. е. наиболее ценного волокна. В шерсти осенней стрижки пуха почти нет, поэтому и волокна жесткие, но значительно чище шерсть весенней стрижки, что дает меньше отходов.

Пряжа и различные  ее свойства зависят от того, какие волокна пошли на ее изготовление. Лучшие сорта пряжи и шерстяных тканей изготовляют из пуха. 
Качество шерстяных волокон определяется не только их прочностью, тониной, мягкостью, но и длиной. Длина шерстяных волокон зависит от породы овец и достигает 180 — 200 мм. Первичной обработкой шерстяного сырья является его сортировка, очистка от сора (репейника, комочков земли и др.).

Отрепление, рыхление, промывка, сушение.

Сортируют шерсть вручную. Руно раскладывают на специальных столах, разделяют его на отдельные части  и по определенным нормам с учетом качества сырья подбирают шерсть в определенные партии.

Промывают шерсть в специальных  составах моющих средств. Делается это  для того, чтобы удалить жир, пот.

Как видно из описанного выше материала, подготовка натурального шерстяного волокна является длительным процессом.

ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА

С развитием науки  и техники появилась возможность  получать химическим путем различные  текстильные волокна, обладающие новыми качествами и свойствами по сравнению с натуральными волокнами. Главной причиной использования химии в получении сырья для текстильной промышленности был повышенный спрос на текстильные изделия, который не мог быть удовлетворен производством только натуральных волокон. Острая потребность в создании химических волокон обнаружилась уже в прошлом веке. 
Химические волокна делятся на две группы: искусственные и синтетические. 
Искусственные волокна получают из природных полимеров — хлопковой, древесной и другой целлюлозы, растительных или молочных белков путем их специальной обработки различными химическими веществами: ацетоном, азотной, уксусной, серной кислотами, аммиачным раствором окиси меди, едким натром и др. К таким волокнам относятся нитрошелк, медно-аммиачный, вискозный, ацетатный шелка. Классификация искусственных волокон приведена на рис. 2.2.

Нитрошелковые нити при производстве тканей используются преимущественно в качестве основы. Из медно-аммиачных делают ткани без добавления волокон других видов. Вискоза по своей тонине похожа на натуральный шелк. Однако она теряет свои качества при намокании и высокой температуре, поэтому при изготовлении пряжи вискозу смешивают с другими волокнами. Очень распространен ацетатный шелк.

Синтетические волокна  получают путем химической обработки  различных веществ: нефти, угля, природных и попутных нефтяных газов, отходов сельского хозяйства, отходов целлюлозно-бумажной промышленности. Из этих веществ получают высокомолекулярные смолы, которые и являются исходным материалом для получения синтетических волокон. Существует специальная, очень сложная технология обработки и переработки этих смол. Сырье для синтетических волокон почти неисчерпаемо. Из синтетических волокон хорошо известны полихлорвинил, нейлон (анид), капрон, лавсан, нитрон, орлон, милан и др. Искусственным и синтетическим волокнам заранее придают определенные свойства (прочность, отношение к влаге, температуре, окраске и пр.). В настоящее время созданы самые разнообразные виды химических волокон. Классификация синтетических волокон приведена на рис. 2.3.

Стойкость к агрессивным  средам, высокая механическая прочность, эластичность и другие ценные качества сделали синтетические волокна незаменимыми для современного текстильного производства.