Технология волокнистых материалов

Получение химических волокон имеет сложную технологию. Первый этап — получение из исходных материалов химическим путем жидкой и вязкой массы — прядильной массы. Эта масса поступает в прядильную машину (так условно называют машину, на которой создается химическое волокно).

Деталь, при помощи которой  в машине формируются волокна  из готовой массы, называется фильерой. На одной машине может находиться 60—100 фильер. Каждая фильера представляет собой небольшой металлический колпачок с мельчайшими отверстиями. Специальными насосами прядильная масса подается в фильеру и через ее отверстия вытекает тончайшими непрерывающимися струйками, которые обрабатывают специальными химическими растворами. Эти струйки застывают и превращаются в нити — химические волокна (искусственные или синтетические), из которых вырабатывают ткани. В зависимости от вида химического волокна фильера имеет различное количество отверстий разной величины.

Особенностью  создания химического волокна является то, что процесс его формирования одновременно является и его прядением. Нити получаются очень тонкие. В зависимости от качества и назначения будущей ткани определенное количество нитей скручивают в одну. После необходимой отделки (различной для каждого вида будущей ткани) нити наматывают на бобины или другие приспособления. И пряжа готова для ткацкого производства. Искусственная пряжа очень прочная, пластичная, легко деформируется.

Несколько отличается процесс получения штапельной пряжи. Для ее получения искусственные волокна нарезают кусочками (штапельками) определенной длины (по длине натуральных хлопковых или шерстяных волокон). 
При изготовлении искусственного волокна для штапельной пряжи используются фильеры с большим количеством (до 3—6 тыс.) отверстий. Обычные фильеры имеют 20—50 отверстий. Поэтому изготовление штапельного волокна более экономично, чем другого химического волокна.

Штапельные волокна из-за их небольшой длины подвергают прядению, как волокна хлопка или шерсти. В результате получают пряжу, идущую на изготовление штапельного полотна.

 

Тема 2. Хлопок, его  первичная обработка; свойства

хлопкового волокна.

В 1999/2000 сезоне (с 1 августа  по 31 июля) в целом в мире было засеяно хлопком 32.3 млн. га, что по предварительной оценке Международного консультативного комитета по хлопку (ICAC) даст возможность получить почти 19 млн. тонн волокна. Для сравнения: в 1998/99 г. объем производства составил 18,6 миллионов тонн. Ожидается, что  в 2000/2001 сезоне произойдет незначительный рост производства и потребления.

Мировое производство и потребление хлопкового волокна

	1999/2000*	2000/2001*	2001/2002**
	тыс. тонн
Производство	18,995	19,00	19,52
Потребление	19,718	19,83	19,97
Экспорт	6,069	6,13	6,33
Переходящие запасы	8,836	8,00	7,62

 

 * предварительная оценка; ** прогноз.

Как видно из этих цифр, из всех текстильных волокон по количеству добывания хлопковое волокно  стоит далеко не на последнем месте.

Широкое распространение  хлопкового волокна объясняется  его выдающимися свойствами, а  именно: хорошей прядильной способностью благодаря извитости, гибкости и  прочности; по своим свойствам это  самый подходящий материал для одежды человека, а также для многих технических  целей; хлопчатобумажные ткани пригодны как для жаркого, так и для  холодного климата; хлопковые изделия  изумительно хорошо могут подражать  изделиям из других волокон (например, трико и вельвет – шерстяным  изделиям, бумажное полотно – льняным, сатин и ластик – шелковым). Вот  почему весьма широк и разнообразен ассортимент хлопковых изделий. Благодаря гибкости и прочности  хлопковое волокно является незаменимым  во многих технических изделиях, например, в автомобильных шинах.

Хлопковые угары дают хорошую  вату, хлопковый линтер – хороший  искусственный шелк, вату, лаки, взрывчатые вещества; ядро семени – кормовую или  удобрительную муку, – словом все  отбросы здесь хорошо утилизуются.

Громадная отрасль промышленности с многомиллионной армией рабочих  занята переработкой хлопка в пряжу, ткани и прочие изделия.

ХЛОПЧАТНИК И  ЕГО КУЛЬТУРА

РАЗНОВИДНОСТИ ХЛОПЧАТНИКА

Хлопком называют волокна, растущие на поверхности семян растения хлопчатника. Хлопчатник принадлежит к семейству  мальвовых. Большинство представителей этого семейства растет в тропических  странах. Хлопчатник представляет собой  род Gossipium (госсипиум), что было установлено еще Линнеем. Затем целый ряд ботаников занимался упорядочиванием разновидностей хлопчатника в ботаническую классификацию. В данной работе приводится классификация агронома-селекционера Г.С. Зайцева:

Все хлопчатники делятся  на две основные группы:

1. Хлопчатники старосветские  – индо-китайские и африканские

2. Хлопчатники новосветские  – центральноамериканские и южно-американские.

Новосветские и старосветские  хлопчатники настолько разнятся между собой физиологически, что представители одной группы с представителями другой группы скрещиваются с трудом. Главное различие между этими двумя группами то, что у новосветских хлопчатников коробочка крупнее, всегда хорошо раскрывается, а волокно длиннее и тоньше. Поэтому повсюду распространяется культура новосветских, или американских, хлопчатников. Еще можно указать на такие различия, как то, что у старосветских хлопчатников коробочка более округлой формы, а у новосветских – удлиненная; у старосветских листья имеют 5-7 лопастей, а у новосветских – 3-5 лопастей; у старосветских доли листьев имеют более округлую, яйцевидную форму.

Индокитайская группа отличается грубым волокном и позднеспелостью (на территории бывшего СССР не вызревает).

К этой группе относятся  следующие виды:

1) Хлопчатник древовидный

2) Хлопчатник нанкинский

3) Хлопчатник туполистый

Африканская группа по сравнению с индокитайской отличается большей скороспелостью, менее грубым волокном и слабо раскрывающимися коробочками. Сюда относятся следующие виды:

1) Хлопчатник травянистый

2) трансваальский

Южноамериканская  группа отличается позднеспелостью и длинным волокном.

К этой группе относятся  следующие виды:

1) Хлопчатник бразильский

2) Хлопчатник перуанский

3) Хлопчатник виноградолистный

Среднеамериканская группа отличается волокном средней длины, доли листьев – треугольные.

Сюда относится хлопчатник волосистый.

Основную группу новосветских хлопчатников можно подразделить на две подгруппы:

а) островной хлопчатник. Эти хлопчатники разводятся на островах или на берегу моря. Они дают самое  лучшее волокно. Семена – голые, черные, без пушка; цветы – желтые, с  малиновыми пятнами у основания  лепестков.

б) нагорный хлопчатник. Сюда относится хлопчатник хирзутум. Семена нагорного хлопчатника зеленые, с пушком. Цветы – желтые, без  пятен. Нагорный хлопчатник также культивируется в Средней Азии и в Закавказье.

СБОР ХЛОПКА

Уход за хлопчатником до цветения состоит в прореживании всходов, в поливке и в окучивании.

Уход за хлопчатником после  цветения до созревания – в этот период, когда растение развивает  плоды, ему надо дать питание, поэтому  поливы в этот период делаются чаще. Также удаляются сорняки.

Когда же коробочки начинают раскрываться, поливы совершенно прекращаются.

Так как коробочки на хлопчатнике  созревают не сразу, то бывает не одни, а несколько сборов (2-4), в зависимости  от погоды. Лучшим сбором как по количеству, так и по качеству, является первый, а последующие сборы дают волокна  частично испорченные погодой –  дождями, туманами, морозами.

Коробочки, убитые морозами и занесенные снегом используются для  производства хлопка, который называется «курак». Иногда во избежание замораживания  или загнивания коробочек хлопок собирают недозрелым и подвергают сушке, где коробочки раскрываются и  распушаются.

Хлопок, собранный на поле и еще не очищенный от семян, называется хлопком-сырцом, а после очистки  – хлопком-волокном.

Сбор сырца – трудоемкая операция, на долю которой приходится около 60 % всех трудозатрат по возделыванию хлопчатника. Применяют ручной и  машинный сборы. Хлопкоуборочные комбайны имеют быстровращающиеся шпиндели, представляющие собой металлические  стержни со специальной насечкой, на которые наматывается выступающий  из раскрытых коробочек хлопок-сырец. Со шпинделей он снимается быстровращающимися щеточными барабанами и под действием  тяги воздуха передается в бункер машины. Перед машинным сбором поля очищают от сорняков и вызывают опадание 70-80 % листьев с кустов, опрыскивая их цианамидом кальция или другими  ядохимикатами. Производительность машинного  сбора в 50-70 раз больше ручного, но волокно более засорено растительными  примесями и требует более  интенсивной очистки.

ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА  ХЛОПКА

Первичная обработка хлопка-сырца  включает предварительную очистку  и отделение семян. Предварительную  очистку от тяжелых примесей (камней, засохших комков, почвы, кусков металла  и др.) осуществляют на машинах-камнеуловителях. В них поступающий хлопок-сырец  откидывается под действием мощной струи воздуха к сетке, а тяжелые  примеси под действием собственной  массы падают в специальный канал  и выводятся из машины. Сырец по пневмопроводу передается на чистители  с колковыми барабанами, окруженными  колосниковыми решетками (подобные применяются для очистки волокна), для удаления мелких сорных примесей (частиц листьев, веток хлопчатника, створок коробочек и др.).

Отделение волокон от семян  осуществляется на машине, называемой волокноотделителем (или джином).

При повышенной засоренности волокна требуется дополнительная очистка на чистителях с барабанами и колосниковыми решетками. Далее  волокно прессуется в кипы массой 150 – 200 кг при плотности спрессованного волокна в кипе 0,5 – 0,7 г/см³.

На семенах после волокноотделения остаются короткие волокна (пух и  подпушек), которые снимаются повторной  обработкой семян в несколько  приемов на специальных машинах, называемых пухоотделителями, или линтерами. Масса этих волокон составляет 5 – 8 % массы сырца.

Хлопковое волокно перерабатывают в пряжу, из которой вырабатывают ткани, трикотажные и нетканые полотна, швейные нитки, гардинно-тюлевые  и галантерейные изделия (тесьму, кружева и др.), шнуры, веревки, канаты и др. Из хлопкового пуха получают эфиры  целлюлозы, используемые для выработки  искусственных волокон (ацетатного, триацетатного), целлюлозу, для получения  медно-аммиачного волокна, пленок, пластмасс  и т.п.

СВОЙСТВА ХЛОПКОВОГО ВОЛОКНА

ЗНАЧЕНИЕ СВОЙСТВ ХЛОПКА ДЛЯ КАЧЕСТВА ПРЯЖИ

Хлопок обладает следующими свойствами: цвет или окраска, влажность, засоренность посторонними примесями  наличие пороков или дефектов естественных, и дефектов от обработки, степень зрелости волокна, извитость, длина волокна, тонина волокна, крепость, растяжимость, ровность, плотность, блеск  и шелковистость.

Но все эти качества или свойства имеют неодинаковое значение для прядения, в то время  как некоторые имеют значение только для прядения пряжи (сорность, влажность), другие свойства имеют большое  значение для крепости пряжи и  для прядильной способности (длина, тонина).

Крепость пряжи мало зависит  от крепости волокна, но в гораздо  большей степени она зависит  от длины волокна и его тонины, а также от целого ряда других свойств: извитости, растяжимости, а также  от структуры пряжи.

Различные опыты показали, что при разрыве пряжи рвутся не все волокна, а от 40 до 60% волокон  растаскиваются; вот почему для крепости пряжи не столько важна крепость волокна, сколько те его свойства, которые увеличивают трение между  волокнами. Если волокна будут иметь  большую длину, то трение между ними будет больше, точно так же, если волокна будут тоньше, а, следовательно, больше будет и поверхность их соприкосновения, т.е. трение между  ними будет больше.

Процент использования крепости волокна в хлопчатобумажной пряже  колеблется от 26 до 46,5%, т.е. крепость пряжи  всегда меньше суммы крепостей волокон, ее составляющих.

Если, например, в поперечном сечении  хлопчатобумажной пряжи имеется 100 волокон, если крепость волокна 6 г, а  крепость пряжи 200 г, то процент использования  крепости волокна будет равен: