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.

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.

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.