Лекции по "Текстильному материаловедению"

 

Рис. 24 Химические волокна  под микроскопом: 1 – продольный вид, 2 – форма поперечного среза

При выработке коротких волокон используют фильеры с  большим количеством отверстий. Элементарные нити со многих фильер соединяют в один жгут и разрезают на волокна необходимой длины, которая соответствует длине натуральных волокон. Сформированные волокна подвергают отделке.

В зависимости от вида отделки получают волокна белые, окрашенные, блестящие и матированные.

Искусственные волокна

Искусственные волокна  получают из природных высокомолекулярных соединений — целлюлозы, белков, металлов, их сплавов, силикатных стекол.

Наиболее распространенное искусственное  волокно — вискозное, вырабатывается из целлюлозы. Для изготовления вискозного волокна используют обычно древесную, преимущественно еловую целлюлозу. Древесину расщепляют, обрабатывают химическими реагентами, превращают в прядильный раствор — вискозу.

Вискозные волокна вырабатывают в виде комплексных нитей и волокон, их применение различно.

 

2. Технология обработки текстильных материалов

2.1 Лекция №6. Технология прядения

Прядением называется совокупность процессов, в результате которых  из бесформенной спрессованной волокнистой  массы образуется непрерывная нить. Волокна сначала треплют, подвергая  ударным воздействиям, затем чешут  игольчатыми поверхностями и формируют из прочеса ленту, т. е. жгут волокон. Ленты для выравнивания по толщине складывают, а затем с помощью вращающихся с нарастающей скоростью валиков вытягивают. Постепенно делая ленты более тонкими и слегка их подкручивая, получают ровницу, и наконец, из ровницы путем вытяжки и крутки формируют нить.

Волокна могут быть длинные  или короткие, толстые или тонкие, прямые или извитые. От перечисленных  параметров и назначения пряжи зависит  выбор системы прядения, конструкция  машины, режим обработки. Чтобы обеспечить пряже требуемые свойства, в одних  случаях к перечисленным выше операциям добавляют новые, усложняющие и удлиняющие процесс, в других, наоборот, процесс упрощается и укорачивается.

Существуют три основные системы прядения:

1. аппаратная
2. кардная
3. гребенная

Наименьшее количество переходов в прядильном производстве требует аппаратная система, по которой перерабатывается коротковолокнистый хлопок и шерсть, угары (отходы) прядильного производства, а также регенерированные волокна (из превращенного в волокнистую массу лоскута). Наиболее сложный и длинный путь проходят волокна при гребенной системе прядения, применяемой для длинноволокнистого хлопка, шерсти, льна, натурального шелка. Наиболее распространенной является кардная система прядения, по которой перерабатывается весь средневолокнистый хлопок и штапельное волокно.

Аппаратная система  отличается от двух других отсутствием  процессов выравнивания и вытяжки. В результате этого волокна в  аппаратной пряже неориентированы  и изогнуты, а пряжа получается рыхлой и неравномерной по толщине. В гребенном прядении благодаря гребнечесанию, в процессе которого удаляются короткие волокна и хорошо распрямляются и ориентируются оставшиеся длинные, а также благодаря многократным сложениям и вытяжкам пряжа получается равномерной по толщине и гладкой. В кардной пряже волокна также распрямлены и ориентированы, но не так хорошо, как в гребенной, поэтому она менее равномерная по толщине и гладкая.

Чтобы в результате прядения получить пряжу запроектированной  толщины, составляют планы прядения, в которых указывают, во сколько  раз на разных стадиях переработки нужно сложить и вытянуть полуфабрикат — и какой в результате этого должна быть его толщина при поступлении на каждую машину и выходе с нее.

Смешивание.

Одной из ответственных  операций процесса прядения является смешивание. Цель смешивания — составление смеси, обеспечивающей получение пряжи требуемого качества. Смесь может быть составлена из одинаковых по природе волокон — хлопка, льна, шерсти или разных — хлопка с вискозными штапельными волокнами, шерсти с лавсановыми волокнами и т. д.

Для обеспечения определенного  качества вырабатываемых изделий смеси  стандартизованы. Смешивание волокон  осуществляется на разных стадиях их переработки и должно обеспечить получение однородной массы, состоящей  из хорошо перемешанных в определенных сочетаниях компонентов смеси.

Рис. 25. Схема рабочих  органов питателя-смесителя.

Разрыхление и  трепание.

На прядильную фабрику  волокна поступают в сильно спрессованном  виде, упакованные в кипы. В волокнистой  массе содержатся сорные примеси, для  выделения которых спрессованные пласты волокон разъединяют на клочки. Разрыхление и выделение примесей достигается ударными воздействиями ножевых и колковых барабанов, планочных и игольчатых трепал на свободные или зажатые волокна. При этом происходит выделение крупных примесей под колосниковую решетку.

Воздействием рабочих  органов в свободном состоянии  подвергаются хлопковые волокна  на разрыхлительных машинах типа питателей-смесителей (рис.25). Подаваемые питающей решеткой 1 волокна захватываются иглами игольчатого полотна 2, которые поднимают их и подводят к колкам разравнивающего барабана 3. Колки ударяют по волокнам, размельчают крупные клочки, частично отбрасывают их обратно, мелкие же клочки, оставшиеся на иглах, снимаются с передней части машины съемным валиком 4. Так как волокна на машинах такого типа получают удары рабочих органов, находясь в свободном состоянии, они почти не повреждаются, но количество выделяемых примесей очень незначительно.

Более энергичное воздействие  оказывают рабочие органы трепальных машин на зажатые волокна. На рис.26, а показана схема рабочих органов трепальной машины с колковыми или ножевыми барабанами, на рис. 26, б — с планочным трепалом. Медленно подаваемые питающими цилиндрами 1 волокна попадают под быстро вращающиеся колки, ножи, или трепала 2. Отделяющиеся под их ударами от общей массы клочки ударяются о колосниковую решетку 3 и из них выделяются более тяжелые и крупные примеси, падающие в ее отверстия, волокна же под воздействием центробежной силы или тяги воздуха выводятся из машины. Ножевые и колковые барабаны наносят точечные удары, от которых волокна могут частично отклоняться, раздвигаясь в стороны. Поэтому машины такого типа повреждают волокна меньше, чем машины с планочными трепалами. При встряхивании волокон рабочими органами трепальных машин выделяется много пыли и пуха, для их удаления трепальные машины снабжены сетчатыми пылеотделяющими барабанами и конденсаторами, соединенными с вентиляционными устройствами.

 

Рис.26. Схема рабочих  органов трепальной машины: а —  с ножевым барабаном; б— с трехбильным трепалом.

 

В зависимости от рода перерабатываемых волокон разрыхление  и трепание осуществляется на машинах  различных конструкций.

Чесание.

Целью чесания на кардочесальных машинах является разъединение клочков  на отдельные волокна и выделение из них наиболее мелких, цепких примесей, которые не были удалены на трепальных машинах. Одновременно волокна несколько распрямляются и получают более параллельное расположение.

Прочес осуществляется между двумя поверхностями, покрытыми игольчатой (кардной) или пильчатой гарнитурой. Если иглы гарнитуры направлены навстречу друг другу, а поверхности двигаются в разные стороны или в одну, но с разной скоростью (рис.27, а), клочки волокон иглами обеих поверхностей растаскиваются в разные стороны — происходит прочес. 

Рис. 27. Расположение игольчатых поверхностей чесальной машины: а  — при прочесе; б — при переходе с одной поверхности на другую.

Кардочесальные машины бывают двух видов: шляпочные, используемые в прядении хлопка и штапельных волокон, и валичные, на которых осуществляется прочес более длинных волокон — шерсти, льняного очеса.

На шляпочных машинах (рис.28, а) игольчатый или пильчатый барабан 1 на одну треть окружен шляпочным полотном 2, состоящим из соединенных между собой цепью металлических планок, покрытых игольчатой (кардной) поверхностью. Гарнитура барабана и шляпок имеет расположение игл навстречу друг другу. Между быстро вращающимся барабаном и медленно движущимся шляпочным полотном волокна хлопка переходят с одной поверхности на другую и прочесываются.

Рис.28. Взаимодействие игольчатых поверхностей: а — главного барабана и шляпочного полотна на шляпочной  чесальной машине; б — главного барабана и рабочих валиков на валочной чесальной машине.

 

На валичных машинах по окружности барабана 1 (рис.28, б) расположено несколько пар рабочих 2 и съемных 3 валиков. Между иглами быстро движущегося барабана и медленно движущегося рабочего валика, имеющими встречный наклон, осуществляется прочес. При этом часть волокон уносится барабаном, часть переходит на рабочий валик. Так как υP<υC<υб, съемный валик своими иглами счищает волокна с рабочего валика и передает их на барабан.

На кардочесальных машинах, используемых при чесании хлопка, штапельных волокон, льняного очеса и гребенной шерсти, прочесанные волокна в виде ватки снимаются с игл гребенкой и направляются в воронку, формирующую из них жгут, называемый лентой. Ленты укладываются витками в ленточные тазы и передаются в ленточный отдел.

В аппаратном прядении прочес осуществляется на двух или трех последовательно расположенных кардочесальных машинах, на так называемом двух- или трехпрочесном аппарате. Последняя из машин снабжена ровничной кареткой, которая преобразует ватку не в ленту, как в предыдущем случае, а формирует из нее ровницу. Осуществляется это с помощью особых делительных ремешков, которые разрывают ватку на узкие полоски. Для придания полоскам круглой формы их ссучивают посредством сучильных рукавов, совершающих возвратно-поступательные движения и скатывающих полоски в ровницу круглого сечения.

Длинноволокнистый хлопок и шерсть помимо кардного чесания  подвергают прочесу на гребнечесальных  машинах.

Сущность работы гребнечесальной  машины периодического действия заключается  в следующем: волокна, зажатые тисками 1 (рис.29, а), сначала прочесываются круглым гребнем 2. При этом из бородки вычесывают более короткие волокна, не зажатые тисками, и примеси, а волокна получают распрямление и параллельное расположение. Затем прочесанный конец бородки захватывается отделительными валиками 3 (рис.29, б), тиски открываются, сверху опускается плоский гребень 4 и очесывает противоположный конец бородки. Новая бородка своими концами накладывается на старую, образуя непрерывную ленту.

Рис.29. Схема рабочих  органов гребнечесальной машины.

Выравнивание и вытяжка.

Ленты, полученные как  с кардочесальных, так и гребнечесальных  машин, поступают для выравнивания и вытяжки в ленточный отдел. Выравнивание и одновременно смешивание волокон достигается сложением  нескольких лент в одну (рис. 30), уменьшающим неровноту вновь получаемой ленты. При этом, чем больше количество складываемых лент, тем равномернее становится продукт.

Вытяжной аппарат ленточных  машин состоит из нескольких пар  вытяжных валиков. Благодаря нарастающей  скорости вращения вытяжных валиков осуществляется постепенное утонение лент.

Рис.30. Выравнивание толщины  лент путем сложения.

Рис.31. Схема расположения волокон в вытяжном поле.

 

Расстояние между центрами вытяжных пар (разводка) устанавливается  в зависимости от длины волокон. Для нормального протекания процесса вытяжки длина волокон 1 (рис.31) должна быть несколько меньше разводки. При этом испытывая трение о соседние волокна, они распрямляются и получают параллельное расположение. Если длина волокон 2 больше разводки, волокна оказываются захваченными одновременно двумя вращающимися с разной скоростью парами, в результате чего они или обрываются, или проскальзывают. Волокна 3 значительно короче установленной разводки, выйдя из-под зажима одной пары валиков и потеряв скорость, они образуют скопления так называемых плавающих волокон, периодически проталкиваемых трением к следующей паре валиков. Такие скопления коротких волокон образуют утолщения, нарушающие равномерность выпрядаемой пряжи. Поэтому, чем неравномернее волокна по длине, тем больше колебаний по толщине имеет пряжа.

 

Рис.32. Схема рабочих  органов ленточной машины для  длинных волокон.

На ленточных машинах  для таких длинных волокон, как  гребенная шерсть или лен, для  предотвращения выпадения волокна, а также для лучшего распрямления волокон между вытяжными парами ставят гребни (рис.32). Скорость передней

вытяжной пары больше скорости гребней, поэтому волокна  протаскиваются через их зубья и  получают дополнительное распрямление.

Предварительное прядение.

Предварительное прядение осуществляется на ровничных машинах, отчего часто называется ровничным процессом. Чтобы из ленты можно было получить пряжу, ее нужно сделать во много раз тоньше. Одновременно с утонением вытяжные приборы ровничных машин еще больше распрямляют и параллелизуют волокна.

Из последней пары вытяжного аппарата 1 (рис.33) выходит тонкая слабая мычка из распрямленных волокон и направляется к рогульке 2 на веретене 3, получающем вращение от конусной шестерни 4. Вследствие вращения веретена с рогулькой мычка скручивается, получая за каждый оборот веретена одно кручение. Образованная таким путем ровница наматывается на катушку 5, самостоятельно вращающуюся от другой конусной шестерни 6. Чтобы осуществить намотку, скорости вращения катушки и рогульки должны быть разными.