ВСТУП
РОЗДІЛ 1. Характеристика складу та властивостей волокон природного походження
1.1 Бавовна
1.2 Льон
1.3 Вовна
1.4 Натуральний шовк
1.5 Азбест
РОЗДІЛ 2. Основні стадії переробки на прикладі вовни
2.1 Підготовка волокон
2.2 Змішування волокон
2.3 Фарбування вовни
2.4 Чесання вовни в гребінному прядінні
ВИСНОВКИ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
ВСТУП
Здавна для виготовлення свого одягу людина користалася природними волокнами, одержуваними з бавовни, льна, вовни деяких тварин, з ниток, выпрядених гусеницею шовковичного шовкопряда. Цілком природно, що ці джерела виявилися недостатніми, щоб цілком задовольнити все зростаючу потребу в тканинах.
Гусениця шовковичного шовкопряда видавлює через вузьку протоку грузлу рідину і витягає її в найтоншу нитку, застигаючю на повітрі. Отже, щоб одержати штучне волокно подібне гусениці шовковичного шовкопряда, треба приготувати грузлу рідину і з неї спробувати витягати нитки.
З цією метою бавовну обробили азотною кислотою. При цьому виходила нитроцеллюлоза, що при розчиненні в суміші спирту з ефіром давала сиропоподібну рідину. З цієї рідини паличками вдавалося витягати нитки. Але цей примітивний спосіб не міг, звичайно, нікого задовільнити. Французький хімік Шардонне вирішив далі провести наслідування шовкопряду. Він продавлював розчин нитроцеллюлозы в спирті й ефірі через тонкі отвори в підкисленну воду. Після розведення водою спиртоэфирного розчину виходили шовковисті довгі нитки чистої нітроцеллюлози.
Відомо, як вогненебезпечна і взрывчата нітроцелюлоза. У плаття з такої тканини не погодилася б нарядитися жодна модниця. Щоб уникнути цього недоліку, отримані нитки піддавали денітрації.
Перші зразки були, звичайно, дуже дорогі, а тим часом досягнення, здавалося, було невелике. Адже штучний шовк виходив усе-таки з волокнистого матеріалу – бавовни. З бавовни легко одержувати нитки і звичайним прядінням, щоправда, вони не мають шовковистий блиск. От якби навчитися готувати штучні нитки з целюлози, що не йде на прядіння, наприклад з тієї, що знаходиться в деревині, і не застосовувати при цьому дорогу азотну кислоту.
Великим кроком у хімії було створення саме такого способу. Цей спосіб зветься віскозного і є в даний час одним з найпоширеніших.
Предмет дослідження – переробка волокон природного походження.
Об`єкт дослідження – волокна природного походження.
Мета дослідження – охарактеризувати склад, властивості та основні стадії переробки волокон природного походження.
Завдання:
1) дати характеристику складу та властивостей волокон природного походження;
2) розглянути основні стадії переробки волокон на прикладі вовни.
В сучасній текстильній промисловості впроваджуються та використовуються нові технології обробки природних волокон, з`являються нові тканини, але природні волокна все ж таки займають вагоме місце і характеризуються високими споживчими властивостями та якістю продукції.
РОЗДІЛ 1. Характеристика складу та властивостей волокон природного походження
1.1 Бавовна
Бавовна - це один з основних видів сировини текстильної промисловості.
Бавовняне волокно здобувають з однорічної кущової рослини - бавовника. Існує близько 40 ботанічних видів бавовника, які відрізняються врожайністю, строками визрівання та якістю волокна. Для волокнистої маси вирощують два види бавовника: середньо-волокнистий та тонковолокнистий.
Середньо-волокнистий бавовник дає волокно довжиною 25-34 мм, має високу урожайність, високу якість волокна. З нього виробляють найбільшу кількість бавовняних матеріалів.
Тонковолокнистий бавовник дає довге, тонке, найбільш м'яке волокно довжиною 35-51 мм. З нього виробляють тонкі напівпрозорі тканини типу батистів та маркізетів, а також швейні нитки, мереживо і таке інше.
Волокна бавовни - це тонкі волоски, які покривають поверхню насіння бавовника.
За хімічним складом - це на 95% целюлоза, решта 5% складають різні домішки: природні воски, жири, білки і таке інше.
Будова волокна (рис. 1): у поздовжньому вигляді - це тонка стрічкоподібна, звита трубочка; у поперечному розрізі - неправильної форми коло, посередині якого проходить канал, заповнений повітрям. Тобто волокно має целюлозні стінки та канал, товщина яких залежить від ступеня зрілості волокна. Найкращі якості мають зрілі волокна: вони мають розвинені стінки, товщина яких дорівнює половині ширини каналу; ступень звивання волокна складає 7-10 витків на 1 мм довжини. Зрілі волокна характеризуються добрими: міцністю, гнучкістю, чіпкістю, м'якістю, теплозахисними властивостями. Вирощують бавовну в країнах Середньої Азії, у Вірменії, Азербайджані, Казахстані. Зібране волокно називають бавовна-сирець. Воно надходить на бавовняно-очищувальні фабрики для первинної обробки [14].
Стадії первинної обробки:
1. Попереднє очищення бавовни-сирцю від залишків листя, коробочок, гілок.
2. Відділення волокон від насіння.
3. Очищення волокон від пилу, дрібних домішок та пуху.
4. Пресування волокон у кіпки та їх упаковка.
5. Відправлення на бавовняно-прядильні підприємства.
Рис. 1. Бавовняне волокно різних ступенів зрілості:
а - зовсім незріле (мертве); б - недозріле; в - зріле; г - перезріле.
Властивості бавовни
I. Механічні властивості: середня міцність - 24-36 сН/текс; низькі: видовження (7-8% - у сухому стані; 8-10% - у вологому стані), пружність та стійкість до стирання. У вологому стані міцність зростає на 15-20%.
II. Фізичні властивості: середня гігроскопічність - 8% при нормальних атмосферних умовах; високі: набухливість (об'єм збільшується на 40-45%), стійкість до нагрівання (теплостійкість 130-140°С), світлостійкість.
ІІІ. Хімічні властивості: висока хемостійкість. Концентровані кислоти руйнують бавовну. Луги, навіть концентровані, навпаки, поліпшують властивості бавовни. Короткочасна обробка волокна бавовни 18-20% розчином їдкого натрію NaOH змінює структуру волокна, збільшує його міцність, м'якість, надає блиск та шовковистість. Така обробка називається мерсеризація.
Природний колір волокна - білий або кремовий, блиск відсутній. На дотик волокна м'які, теплі.
Характер горіння: підпалене волокно горить інтенсивно, яскравим жовтим полум'ям, з іскрами; після горіння утворює сірий попіл і розповсюджує запах паленого паперу. Після виведення з полум'я виділяє димок.
Використовують бавовну для виготовлення тканин різного призначення: білизняних, сорочкових, для суконь, костюмів; трикотажу білизняного та верхнього; швейних ниток, галантерейних виробів та в технічних цілях.
1.2 Льон
Льон - це однолітня трав'яниста рослина. Для волокна вирощують два основних види льону: льон-довгунець та льон-кудряш. Волокна отримують зі стеблини рослини. Довжина волокна залежить від довжини стеблини та сорту льону. Найбільш довге та якісне волокно отримують з довгунця [14].
Вирощують льон в Україні (на Поліссі), у Поволжі, Сибіру, в Білорусії.
Первинна обробка льону складається з таких процесів:
1. Замочування лляної соломи (трести).
2. Сушіння трести.
3. Зминання трести.
4. Тріпання льону-сирцю.
Після первинної обробки виділяють з трести елементарні волокна льону, які придатні для використання у текстильному виробництві. В текстильній промисловості використовують довге волокно, коротке волокно (кудель) та очоси, які отримують при прочісуванні трьопаного льону. З коротких волокон та очосів виробляють грубі товсті полотна технічного призначення та канатно-вірьовочні вироби.
Будова волокна (рис. 2).
Технічне волокно - це довгий пучок різних за формою та товщиною волокон, які склеєні між собою по довжині природними пектиновими речовинами. Кожний пучок складається з 14-24 елементарних волокон. Довжина пучка 50-250 мм, товщина -100-300 мкм.
Рис. 2. Будова елементарного волокна льону:
а — зовнішній вид; б- вид поперечного розрізу; в — вид під мікроскопом.
Елементарне волокно у поздовжньому вигляді - довга тонка і гладенька клітина з загостреними кінцями. У поперечному розрізі волокно має вигляд багатокутника з вузьким каналом посередині.
Така структура волокна обумовлює гладкість та блиск, високу теплопровідність, високу міцність та низьке видовження [14].
Хімічний склад. Волокно льону складається з природної целюлози (80%) та домішок: пектозанів та пектинів (які надають волокну жорсткість), жирів, восків, лігніну та білків.
Властивості волокна
I. Механічні властивості: висока міцність - 54-72сНтекс, висока стійкість до стирання; низькі: пружність та видовження (2-2,5% - у сухому стані; 2,5-3,5% - у вологому стані). У вологому стані міцність зростає на 10-20%.
II. Фізичні властивості: високі: гігроскопічність (12%), набухливість (об'єм збільшується на 40-45%), теплостійкість (160-170°С) та світлостійкість (вища ніж у бавовни).
III. Хімічні властивості: висока хемостійкість. Льон стійкий до дії кислот, після кислотних обробок він пом'якшується; але чутливий до лужних обробок: при відварюванні в лужному розчині втрачає міцність [4].
Природний колір - бурий, світло-жовтий або світло-зелений.
Характер горіння. Горить так само, як бавовна: інтенсивно, жовтим полум'ям, з запахом паленого паперу.
Використовують льон для виготовлення тканин різного призначення: платтєво-костюмних, декоративних, білизняних, технічного призначення; для канатів та вірьовок, для технічних цілей.
1.3 Вовна
Вовною називають волосяний покрив тварин, який переробляють у пряжу або войлок. Звичайна вовна - це волосяний покрів овець. Вовна, яку отримують від інших тварин (лам, кіз, верблюдів), називають відповідно назві тварини.
Вівчарство поширено практично повсюди.
Вовна є коштовною сировиною, її собівартість в 2-15 разів перевищує собівартість бавовни.
Вівці різних порід дають вовну різної якості.
За складом волокон та якістю вовна поділяється на однорідну та неоднорідну. Однорідність вовни визначається показниками тоніни, довжини та змістом волокон різної будови: пуху, перехідного волосся, ості та мертвого волосся. За товщиною волокна вовни поділяються на 4 групи:
1. Тонка вовна - товщина волокна 14-25 мкм; довжина -30-80 мм;
2. Напівтонка - товщина волокна - 25-34 мкм; довжина -40-250 мм;
3. Напівгруба - товщина волокна - 34-40 мкм; довжина -50-200 мм;
4. Груба - товщина волокна - 40-67 мкм; довжина -10-250 мм. Будова волокон (рис. 3).
Рис. 3. Будова волокна вовни:
а - ості; б - пухового. 1 - лускатий шар; 2 - корковий шар; З - серцевинний шар.
1. Пух - найбільш тонкі (15-30 мкм), м'які та міцні волокна, які мають круглу форму, дрібну звитість. Пух складається з двох шарів: лускатого - верхнього та коркового - внутрішнього. Луски верхнього шару мають здібність зміщуватися, накладатися одна на одну; вони надають волокну кострубатість поверхні та здібність до валяння [4].
2. Ость - це товсті (50-90 мкм), майже не звиті волокна, які мають неправильну круглу форму та складаються з трьох шарів: лускатого, коркового та серцевинного. Останній може займати від 33 до 66% товщини волокна та надає йому жорсткість. Ость менш міцна та гнучка, ніж пух, менш здібна до валяння.
3. Перехідне волосся за своєю будовою займає проміжне місце між пухом та остю. Це якісне волокно, яке складається з трьох шарів, але внутрішній серцевинний шар в нього вузький, місцями він може перериватися. За властивостями перехідне волосся ближче до пуху і є цінною сировиною.
4. Мертве волосся - найбільш товсте, грубе, ламке та коротке волокно, яке теж складається з трьох шарів. Серцевинний шар в нього займає 90-95% його товщини. Мертве волосся має низьку міцність та стійкість до стирання, низьку здібність до валяння і вважається дефектним волокном, яке підлягає вилученню з маси волокон при сортуванні.
Хімічний склад. Вовна - це білкова сполука, яка містить в основному білок кератин, до складу якого входять водень, вуглець, кисень, сірка та азот.
Властивості волокна
I. Механічні властивості: низькі: міцність (10-14 сН/текс) та стійкість до стирання; у вологому стані міцність знижується на 25-35%; середні: пружність та видовження (25-35% у сухому стані, 30-50% - у вологому). Волокно має здібність до валяння.
II. Фізичні властивості: високі: гігроскопічність (15-17%), набухливість (об'єм збільшується на 36-40%), світлостійкість; середня теплостійкість (110-120°С).
III. Хімічні властивості: висока хемостійкість. Вовна має амфотерні якості: у лужному середовищі виявляє кислотні якості, у кислотному - лужні. При обробці вовни слабким розчином сірчаної кислоти при температурі 100°С відбувається хімічна взаємодія вовни з кислотою. Ця особливість вовни сприяє якісному та міцному фарбуванню виробів з вовни кислотними фарбниками. Концентрована сірчана кислота руйнує вовну. Луги при наі ріванні розчиняють вовну.
Природний колір вовни білий, сірий або чорний.
Характер горіння. Горить вовна інтенсивно, створюючи на кінці м'яку кульку темного кольору. При виведенні з полум'я горіння припиняється. При горінні виділяється запах паленого пір'я.
Використовують вовну як у чистому види, так і в суміші з іншими волокнами для виготовлення високоякісних тканин: платтєвих, костюмних, пальтових; трикотажних виробів та полотен; валянням вовни виготовляють войлок, фетр та деякі види нетканих матеріалів, а також валяне взуття та товсті увалені тканини типу драпів та сукон [14].
Вовна кіз буває двох видів за будовою: пухова та остьова. Найбільш високоякісну вовну дають кози ангорської породи: мохер, кашемір, кашмілон. Особливо цінним волокном є пух, його отримують чесанням. З пуху виготовляють вироби штучного верхнього трикотажу, головні хустки. Ость отримують стрижкою і використовують для виготовлення виробів верхнього трикотажу, пальтових та костюмних тканин, килимів, ковдр.
Говорячи про вовну, ми маємо на увазі в загальних випадках овечу вовну, але вовна як сировина для текстильної промисловості одержують і від інших тварин.
Мохер. Мохер одержують від ангорської кози, що розводять у Туреччині, Південній Африці, Австралії, США й Аргентині. Мохер відрізняється від овечої вовни тим, що його волокна довгі, більш гладкі і м'які. Мохер дуже мало сідає. Його використовують для одержання пряжі для рукоділля в суміші з овечою вовною і поліакрилом. Досить навіть 15-20% мохеру, щоб додати матеріалові мохеровий вид. Більш м'яка мохерова вовна виходить з Kіd mohaіr, що вироблений з вовни кіз не старше 8 місяців.
Кашемірова вовна. Від кашемірової кози тибетської породи можна при розчісуванні одержати тонку, м'яку і дорогу вовну. Найважливішої країною-виробником у даний час є Китай. Кашемірова вовна використовується для одержання розкішних виробів у суміші з вовною, шовком і синтетичним волокнами.
Верблюжа вовна. Верблюжа вовна буває двох видів: довга покривна і нижня вовна, що використовують у текстилях. Верблюжа вовна особливо тепла. Її одержують при розчісуванні верблюда, і вона досить дорога.
Альпака. Алпака нагадує кашемірову вовну, але вона тонше і м'якше. Алпака - гірська коза сімейства лам. Головним виробником алпаки є Перу. Її використовують звичайно разом з вовною мериносу або з поліакрилом.
Викунія. Викунія відноситься до сімейства лам, це парнокопитна тварина ростом з вівцю. Вовна викуній дуже тонка і коштовна. Через дорожнечу вона використовується в промисловості для виготовлення розкішних виробів, і те у виді суміші [5].
Ангора. Вовна ангорського кролика особливо м'якою і тонка, через що неї і називають ангорською вовною. Її використовують для одержання пряжі для рукоділля разом з вовною. Ангорська вовна має особливо велику здатність звалюватися. Її можна валяти навіть у сухому приміщенні.
1.4 Натуральний шовк
Натуральний шовк - це тонкі текстильні нитки, які отримують з коконів шовкопрядів: тутового та дубового. Кокони після замочування у гарячій воді розмотують та отримують нитку шовку-сирцю.
Будова волокна (рис. 4). Коконна нитка складається з двох елементарних ниток, які покриті тонким шаром клейової природної речовини сериціну. Після відварювання в мильному розчині, серицін розчиняється, і нитка шовку-сирцю розпадається на дві елементарні блискучі гладенькі шовковини. Елементарна нитка у повздовжньому вигляді має стрічкоподібну форму, у поперечному розрізі - неправильну круглу форму. Товщина нитки - 20-30 мкм. ловжина - 400-1 S00 м
Рис. 4. Будова волокон натурального шовку: а - коконна нитка; б - варений шовк
Хімічний склад - основна речовина волокна - це білкова сполука, яка містить, в основному, білок фіброїн, до складу якого входять: водень, кисень, вуглець, азот, а також серицін (22-25%) та природні домішки: воски, фарбуючі та мінеральні речовини.
Властивості волокна
I. Механічні властивості: високі: міцність (27-32 сН/текс), у вологому стані міцність знижується на 10-20%, видовження (у сухому стані - 22-25%, у вологому - 25-30%), пружність; середня стійкість до стирання [5].
II. Фізичні властивості: високі: гігроскопічність (11%) та набухливість (об'єм збільшується на 30-40%); середня теплостійкість (110°С) та низька світлостійкість (різко зменшується міцність, волокно стає крихким, жовтіє).
III. Хімічні властивості: середня хемостійкість. Неконцен-тровані кислоти практично не руйнують волокно, навпаки, вони поліпшують його якість та зовнішній вигляд, надають йому ще більшого блиску та приємного хрусту на дотик. Шовк виявляє також адсорбційні якості, тобто він мас здібність поглинати солі металів та інші речовини. Ця особливість волокна використовується при виготовленні шовкових тканин з доброю здібністю до драпірування та приємним блиском. Лужні обробки погіршують властивості шовку. Шовк не рекомендується відварювати та кип'ятити тому, що він втрачає блиск та міцність.
Природний колір шовку - білий або кремовий.
Характер горіння: горить шовк повільно, розповсюджує запах паленого пір'я, на кінці нитки створюється м'яка кулька темно - сірого кольору.
Використовують шовк для виготовлення легких платтєво-блузочних тканин, швейних ниток та штучних галантерейних виробів.
1.5 Азбест
Азбестове волокно є мінеральним натуральним волокном.
Азбест (гірський льон) - це тонковолокнистий білий або зеленувато-жовтий мінерал c шовковистим блиском, що утворить прожилки, що мають поперечно-волокниста будівля з довжиною волокон від часток міліметра до 5-6 см (зрідка до 16 см) товщиною менш 0,0001мм. По хімічному складі азбестові мінерали є водними силікатами магнію, заліза, кальцію і натрію.
Чудовою властивістю цього мінералу є здатність розпушуватися в тонковолокнисту масу, подібну лляного або бавовняного, придатної для виготовлення неспалених тканин.
Азбест має унікальні властивості: високою термостійкістю (температура плавлення 1550°С), стійкістю до дії лугів, кислот і інших агресивних рідин, еластичністю і видатними прядильними властивостями. Має високими сорбційними, тепло-, звуко- і електроізоляційні властивості. Його міцність при розтяганні уздовж волокон вище міцності стали.
Особливості горіння: не горить.
Іншого матеріалу з подібним набором властивостей у природі просто немає. Найбільш великі з розроблювальних світових родовищ азбесту: у Росії, Канаді й у Зімбабве (Південна Африка).
Азбест йде на виготовлення неспалених текстильних виробів, теплоізоляційних виробів, різних наповнювачів для пластмас, для азбестоцементу. Волокна азбесту прядуться звичайно в суміші з бавовною або хімічними волокнами [5]. Азбестова тканина використовується для пошиття жароізоляційного одягу і відноситься до первинних засобів пожежегасіння невеликих вогнищ при запаленні речовин, горіння яких не може відбуватися без доступу повітря. Температура робітничого середовища до 500°С. Асбополотно (полотнина неткане азбестове), використовується як теплоізоляційний матеріал для ізоляції гарячих поверхонь. Температура до +400°С. ЛАЛЕ (стрічка асболавсановая електроізоляційна), ткана смуга, виготовлена з азбестової пряжі, у якості сполучного застосоване поліефірне волокно - лавсан, плетиво - полотняне. Використовується як напівпровідне покриття високовольтних обмоток турбо- і гідрогенераторів, великих машин перемінного струму високої напруги; температура ізольованих поверхонь до +200°С.
РОЗДІЛ 2. Основні стадії переробки на прикладі вовни
2.1 Підготовка волокон
У залежності від виду і призначення волокнистих матеріалів, що надходять у вовнопрядильне виробництво, застосовують різноманітні плани підготовки їх до змішування.
Нормальну вовну, якщо вона не підлягає фарбуванню, розпушують на тіпальних машинах. Бур'яниста і реп'яхова вовна, що не надходить у фарбування, піддається розпушенню на тіпальних машинах, звільненню від реп`яхів - на спеціальних машинах або карбонізації з наступною нейтралізацією і висушуванням. Реп'яхова вовна, що піддається карбонізації і фарбуванню, проходить карбонізацію, роздрібнення і вибивання домішок, нейтралізацію, фарбування, віджим, висушування [10].
Сильно зваляна овеча і верблюжа вовна піддається розпушенню на спеціальних машинах - рвачах.
Відсортування вовни піддають тріпанню, карбонізації і, якщо необхідно, фарбуванню з наступними віджимом, сушінням і тріпанням.
Штапельні хімічні волокна, які не підлягають фарбуванню, вкладають у суміш після їх розпушення на щипальній машині. Розпушення рекомендується вести з піднятими валиками або без них. Якщо штапельні хімічні волокна фарбують перед змішуванням, то вони проходять послідовно операції: фарбування, віджим, розпушення на мокрому вовчку, висушування і розпушення на щипальній машині.
Відходи апаратного прядіння. Ці відходи досить різноманітні за станом і властивостях, і для їх обробки застосовують різні машини.
Ровничний брухт і мичка є обривками ровничних ниток, одержуваних в апаратному і прядильному відділах. Це найбільш дорогий вид відходів апаратного прядіння. Ровничний брухт розділяють по партіях сумішей і після розпушення на щипальній машині вкладають у суміші, однотипні із сумішами, з яких він отриманий.
Круті і кручені кінці пряжі одержують у прядильному і крутильному цехах і в ткацькому виробництві. Крутими називаються кінці від однониткової пряжі, а крученими - від крученої пряжі.
Кінці пряжі розділяють на чистошерстяні і напівшерстян, груб, напівгруб і тонкі м'які, круті і кручені. Такий поділ дозволяє вибрати найбільш доцільний спосіб розробки і використання кінців.
Круті і кручені кінці після їхнього розрізування на різальній машині розробляють на комбінованій концервальній машині або на вовчку з наступною розробкою на комбінованої концервальній машині.
Апаратні випади являють собою відходи, одержувані при чесанні у вигляді випадів з-під чесальних машин і, що збираються із шийок валиків. Апаратні випади очищають на машині для очищення відходів і прочісують на чесальній машині. Випади, сильно засмічені рослинними домішками, доцільно після розробки на машині для очищення відходів промивати, а потім карбонізувати, нейтралізувати і після висушування прочісувати на чесальній машині [12].
Апаратний сдир одержують у результаті чищення робочих органів чесальних машин. При чесанні суміші деяка частина волокон разом із брудом і сміттям, просочених жиром, забивається між голками робочих органів чесальних машин, унаслідок чого них чистять через визначений час. Сдир містить 20-50 °/про повноцінних волокон, 30-50 % мінеральних домішок і 10-20 % жиру. Сдир спочатку обробляють на машині для очищення відходів, при цьому віддаляється приблизно 15 % найбільш великих домішок. Потім його промивають у теплому мильно-содовому розчині в овальних мийних машинах, віджимають на центрифугах, висушують, знепилюють на машині для обробки відходів і прочісують на чесальних машинах.
Випади з-під тіпальних і снесмітнюючих машин одержують у результаті тріпання й вилучення реп`яхів з вовни. Це сильно засмічені волокна (з великим змістом землистих і рослинних домішок). Найбільш ефективними для таких відходів є наступні операції: обробка на машині для очищення відходів, карбонізація з наступною нейтралізацією і висушуванням, прочісування на чесальній машині.
<
Гребінний очес розділяють на тонкогребінний і грубогребінний, чистошерстяний і змішаний. Очес можна обробляти без карбонізації і з карбонізацією. У першому випадку очес спочатку проходить тріпання, а потім прочісування на чесальній машині. В другому випадку обробка здійснюється в послідовності: промивання й отжим, карбонізація, нейтралізація, віджим, висушування, чесання на чесальній машині. Найбільш ефективним є другий спосіб обробки, при якому віддаляються всі рослинні домішки [8].
Інші відходи гребінного прядіння обробляють так само, як і відходи апаратного прядіння.
Відходи оздоблювального виробництва. В оздоблювальному виробництві одержують відходи: сукновальний і промивний збій, фарбувальний і ворсувальний збій, стригальний кноп.
Збій одержують у виді волокон, що випадають у процесі валки, промивання, фарбування і ворсування тканини. Найбільш повної є обробка збою, що включає промивання, віджим, сушіння, розпушення на машині для очищення відходів, чесання на чесальній машині.
Стригальний кноп - це короткі до 3-4 мм волокна, що зрізуються в процесі стрижки тканини. Кноп - непрядимий матеріал, його збирають, упаковують і відправляють на фабрики для використання в якості набивного матеріалу.
Плани підготовки волокнистих матеріалів до змішування і норми технологічних режимів докладно викладені в довіднику по прядінню вовни й у нормах технологічного режиму.
Таким чином, щоб підготувати волокнисті матеріали до змішування, у підготовчих відділах здійснюються розпушення і тріпання вовни, її чищення, фарбування волокон і пов'язані з ним віджим і висушування, очищення і розробку відходів, розробку шматка.
2.2 Змішування
волокон
Сортування, тріпання, мийка і сушіння вовни виробляються на деяких фабриках при наявності відповідного устаткування. Звичайно ці операції виконуються на фабриках первинної обробки вовни.
Перед змішуванням миту вовну розпушують на трепально-розпушувальних агрегатах АРТ-120Ш.
Хімічне штапельне волокно підготовляють до змішування шляхом розпушення його на щипальній машині (зі знятими робочими валиками) або на тіпальній машині.
Змішування хімічних штапельних волокон з вовною перед чесанням у гребінному прядінні, як правило, не роблять, вовна і хімічні штапельні волокна проходять підготовку до чесання і чесання роздільно, з наступним змішуванням стрічок на стрічкових машинах. У гребінному прядінні в основному переробляють хімічні волокна у виді джгутів елементарних хімічних ниток шляхом штапелювання їх на штапелюючих машинах. Отримані стрічки змішують з вовняними на стрічкових машинах [12].
Мериносову вовну, якісну помісну і кросбредну, намагаються переробляти в гребінному прядінні в стрічку по сортах. Необхідність такої переробки вовни різних сортів викликана високими вимогами, пропонованими до рівномірності пряжі, і прагненням найбільше правильно організувати для вовни кожного сорту процеси чесання і гребінечесання з урахуванням лінійної щільності волокон, їх довжини, засміченості, міцності і т.д. Така переробка сировини в гребінному прядінні дозволяє використовувати його з меншими втратами у виробництві й одержувати продукцію кращої якості.
Однак вовна того самого сорту, отримана з овець тих самих порід, але різних районів збору, різних мийних партій і сортувань, має розходження у своїх властивостях. Для усунення впливу цих розходжень на рівномірність властивостей пряжі і тканини складають великі виробничі партії сумішей з вовни однойменних сортів, але відрізняються сортуванням, мийкою, районом збору і т.д. Крім того, змішування роблять з метою створення великих, рівномірних по складу виробничих партій суміші вовни і хімічного волокна.
У процесі готування ровниці на стрічкових і ровничних машинах змішують різні партії чистошерстяних гребінних стрічок або чистошерстяних гребінних стрічок зі стрічками з хімічних волокон. У результаті одержують ще більші виробничі партії однорідної ровниці і пряжі, що забезпечує стійку високу сортність готової тканини. Починають змішування на нульовому переході стрічкових машин або на меланжі. Змішування вовняних стрічок зі штапельними хімічними часто роблять перед другим гребнічесанням.
Нижче приведена класифікація сумішей для тонко-гребінного прядіння, розроблена в ЦНІІвовни:
Група суміші Склад суміші
І Вовна тонкорунних порід овець 64К
и вище
1а Те ж, з віскозними волокнами
1б Те ж, з лавсановими волокнами
1в Те ж, з нітроновими волокнами
ІІ Вовна тонкорунних порід овець 60К
, тонка помісна і кросбредна
ІІ а Те ж, з віскозними волокнами
ІІ б Те ж, з лавсановими волокнами
ІІ в Те ж, з нітроновими волокнами
ІІІ Вовна напівтонка помісна тонкорунно-грубошерстних овець, цигайська і кроссбредна
ІІІ а Те ж, з віскозними волокнами
ІІІ б Те ж, з лавсановими волокнами
ІІІ в Те ж, з нітроновими волокнами
Примітка. Вкладення в суміш 5% капронового волокна не змінює групи суміші.
Відповідно до цієї класифікації всієї суміші розділені на групи по лінійній щільності волокон вовни і змістові в суміші штапельного хімічного волокна. Це забезпечує більш стійкий режим переробки сумішей кожної групи.
Задача змішування полягає в створенні досить великої виробничої партії однорідної суміші, у кожнім малому обсязі якої був би склад волокон, можливо близький до заданого рецепта.
В даний час процес змішування перед чесанням у гребінному прядінні здійснюється на потокових лініях для виробництва чесальної стрічки, до складу яких входять розпушувально-тіпальні агрегати, механізовані лабази, чесальні машини й інше устаткування. У зв'язку зі створенням високошвидкісних стрічкових машин останнім часом з'явилася можливість включати в потокову лінію стрічкову машину. Схема потокової лінії для виробництва стрічки приведена на мал. 5.
Рис. 5. Схема потокової лінії для виробництва чесальної стрічки в гребінному прядінні
Потокова лінія складається з двох ділянок. У першу ділянку входять розпушувально-тіпальні агрегати АРТ-120Ш (1), компонентний конвеєр 2, емульгуючий пристрій 15 і механізм механізованих лабазів, що розсіює, 4.
До другої ділянки відносяться механізовані лабази 4, конвеєр-розподільник 11 з завантажувальним конденсером 12, бункери живлення 10 самоваги чесальних машин, чесальні машини 6, транспортер-стрічка 9, нагромаджувач стрічки 8 і високошвидкісна стрічкова машина 7 з авторегулятором витяжки, ланцюговим приводом гребенів і автоматичною зміною пакувань.
Керування першою ділянкою здійснюється зі станції 14, а другою - зі станції 5. Для очищення курного повітря служать фільтри 3 і 13.
Кіпи вовни після розпакування встановлюють на завантажувальний пристрій розпушувально-тіпальних агрегатів 1. Розпушена вовна з агрегатів подається на компонентний конвеєр 2, на якому утвориться компонентний настил волокнистого матеріалу, безупинно подаваний у емульгуючий пристрій 15. Після емульсування суміш по пневмопроводу подається в механізовані лабази 4, де після наповнення лабазу вона відлежується протягом певного часу. Після відлежування суміш з механізованих лабазів надходить на другу ділянку, на якому суміш переробляється в стрічку.
Механізовані лабази закріплюють за групою чесальних машин. Число чесальних машин, що приходяться на групу лабазів, розраховують виходячи з продуктивності чесальних машин, обсягу лабазу і часу відлежування суміші. Періодичне включення для подачі суміші з лабазів на конвеєр-розподільник і вимикання виробляються автоматично в залежності від рівня завантаження бункерів, які живлять самоваги.
Стрічка, вироблювана кожною чесальною машиною, випускається на стрічковий транспортер-річку 9, де виробляється додавання стрічок. Отримана товста стрічка проходить через нагромаджувач 8 і далі через стрічкову машину 7. Наявність нагромаджувача стрічки між транспортером-стрічкою 9 і стрічковою машиною дозволяє не переривати роботу другої ділянки потокової лінії при короткочасній зупинці одного з його вузлів. Для удосконалювання роботи другої ділянки доцільно мати нагромаджувачі стрічки між транспортером-річкою і чесальними машинами.
У потоковій лінії цього типу механізовані лабази розділені на групи по чотирьох лабазу в кожній. При цьому кожна група лабазів обслуговує одну лінію чесальних машин, що складає з чотирьох - шести апаратів, і над цією лінією встановлений один грабельний розподільник з одним конденсером. У групі чотири лабази працюють попарно: коли одна пара одночасно розвантажується, інша заповнюється, а після заповнення суміш відлежується.
Емульгування сумішей. Волокна в гребінному прядінні емульгують перед кардочесанням - при складанні суміші, перед гребнечесанням - на стрічкових машинах і на початку готування ровниці - на стрічкових машинах.
Необхідність кількаразового емульсування порозумівається головним чином тривалістю процесу приготування гребінної ровниці: період переробки вовни в ровницу разом з вилежуванням напівфабрикатів складає 20-30 днів. Якщо ввести емульсію відразу, як це роблять при апаратному прядінні, то в результаті тривалості процесу обробки вовни на великому числі машин емульсія буде висихати, що несприятливо відіб'ється на технологічному процесі.
Для емульсування волокон перед чесанням застосовують змішані емульсії з олеїнової кислоти, солярової і веретенної олій.
Рецепт емульсії приведений нижче % :
Олеїнова кислота 2,5-7,5
Солярова або веретенна олія 7,5-2,5
Триетаноламін 1,3
Вода 88,7
Всього 100
Витрата жиру складає від 0,6 до 3 % маси натуральної вовни в залежності від виду вовни: чим грубіше вовна, тим більше жиру використовують при емульсуванні.
Останнім часом стали застосовувати емульсію на основі препарату Б-73 наступного складу, %:
Препарат Б-73 5
Препарат ОС-20 0,5
Вода 94,5
Всього 100
Витрата емульсії складає 20 % маси суміші
2.3 Фарбування вовни
За характером фарбування вовняні тканини можуть бути гладкопофарбованими, меланжевими і яскравозабарвленими. Для вироблення гладкопофарбованих тканин застосовують фарбування у волокні або в полотнині, а для вироблення меланжевих тканин і яскраво забарвлених тканин - фарбування у волокні.
Чисту вовну і чистошерстяні тканини офарблюють кислотними, кислотно-хромовими, металовімсними й іншими барвниками, що фарбують волокна білкового походження, як правило, у кислотному середовищі. Целюлозні волокна, такі, як бавовна, віскозне волокно, можуть бути пофарбовані іншими барвниками в лужному середовищі. Щоб напівшерстяна тканина мала стійке забарвлення, вдаються до роздільного фарбування, вовни і целюлозних волокон і складають суміші з пофарбованих волокон.
Тканини, що фарбуються у волокні, мають меншу усадку; рівномірність фарбування таких тканин більш висока, вони не мають пороків, зв'язаних з фарбуванням її в полотнині. Таким чином, фарбування у волокні має ряд переваг і тому воно усі в більшому ступені впроваджується у виробництво. На сукняних фабриках вовну звичайно фарбують перед змішуванням і чесанням, а в гребінному прядінні фарбують стрічки, що змішують у стрічковому і ровничному відділах.
2.4 Чесання вовни в гребінному прядінні
Метою процесу кардочесання в гребінному прядінні є перетворення маси клаптиків волокнистого матеріалу в стрічку заданої лінійної щільності зі структурою, яка обумовлює умови руху волокон у витяжних приладах стрічкових машин. Коротко розглянемо пристрій і робота чесальних машин, застосовуваних у гребінному прядінні.
На мал. 6 приведена схема чесальної машини CS-412. Робота цієї машини складається з наступних процесів: харчування, попереднього чесання, кардочесання, формування стрічки і її укладення в таз або намотування в клубок. Відповідно до цього до складу чесальної машини входять: самоваги 1, попередній прочісував ІІІ, посилений приладами ІІ, ІV, V типу Мореля, дві чесальні машини VІ і VІІ і стрічко-укладчик VІІІ або клубковий прилад.
Рис. 6. Схема чесальної машини «Бефама» для одержання чесальної стрічки в гребінному прядінні
Самоваги відважують рівні по масі порції суміші і через рівні проміжки часу викидають їх на ґрати. Самоваги мають наступні робочі органи: бункер 1, що підводить ґрати 2, голчасті ґрати 3, зрівнюючий гребінь 4, скидний валик 6, запобіжний клапан 7, вагову коробку 9, магнітну планку 5 для виловлювання із суміші металевих предметів. Суміш автоматично завантажується в шухляду самовагів, що входить до складу потокової лінії, або вручну [5].
Працюють самоваги періодично, повний цикл його роботи складається з наступних періодів: 1) наповнення чашки вагів порцією суміші необхідної маси, 2) резервного вистою, 3) викидання порцій суміші на ґрати машини, 4) підготовки до роботи.
У першому періоді самоваги знаходяться в русі, голчасті ґрати, урівнюючий гребінь і скидний валик. Підводячі грати 2 подають суміш волокон до голчастих ґрат. Голчасті ґрати 3 захоплюють клаптики суміші і підводять їх до урівнюю чого гребеня 4. Останній, роблячи коливальний рух, розтаскує великі клаптики суміші, частину їх скидає в шухляду самовагів й у такий спосіб зрівнює шар волокон на колкових ґратах.
Скидальний валик 6 робить обертальний рух і, знімаючи волокнистий матеріал з голок ґрат, скидає його у вагову коробку 9. Коли в коробці набереться необхідна порція суміші, коробки опуститься, коромисло 8 ваг повертається по годинній стрілці і подача в коробку волокнистого матеріалу припиниться внаслідок автоматичної зупинки підводячої і голчастої ґрат. При цьому запобіжний клапан 7 повертається по годинній стрілці і займає положення, показане на малюнку пунктиром, це виключає можливість влучення клаптиків суміші у вагову коробку після того, як вона опустилася.
Другий період роботи самовагів - вистій, що виключає передчасний початок третього періоду.
У третьому періоді стулки 10 вагової коробки розкриваються і порція суміші викидається на живильні ґрати 12.
У четвертому періоді стулки коробки закриваються - включаються органи, що працюють у першому періоді.
Завдяки спільній роботі самовагів і живлячих ґрат за допомогою ущільнюючої дошки 11 і валика 13 на живлячих ґратах утворюється рівномірний шар, що безупинно підводиться до живлячих валиків 14 попереднього прочісувача.
Попередній прочісувач розділяє великі клаптики на більш дрібні, видаляє із суміші великі реп'яхові й інші бур'янисті домішки, підготовляє волокнистий матеріал до чесання на першій і другий чесальних машинах.
Попередній прочісувач включає дві пари живлячих валиків 14 і 15, що очищувальний валик 16 і прийомний валик 19, відбійний валик 18, сміттєву поличку 17, передаючий валик 20, головний барабан передпрочісу 21 з чотирма робочими парами 22, 23, три щіткових валики 24, 28, 29, два знерепіювальні валики 27 з відбійними валиками 26 і сміттєвими поличками 25.
Усі перераховані робочі органи, крім щіткових валиків, обтягнуті пильчатою стрічкою. Під валиками і головним барабаном установлені колосникові ґрати. Передпрочісувач цього апарата і три знерепіюючих прилади типу Мореля забезпечують гарне очищення волокон від сміттєвих домішок.
При взаємодії прийомного валика з живильними валиками і барабана попереднього прочісувала з робочими парами здійснюється розтаскування великих клаптиків волокон на більш дрібні. При цьому реп'яхові й інші сміттєві домішки в більшому ступені оголюються, що сприяє більш легкому їх відділенню від волокон двома наступними за головним барабаном приладами Мореля.
Відбійні валики і колосникові ґрати завдяки своєму близькому розташуванню до робочих органів вибивають з волокон бур'янисті домішки: колосникові ґрати перешкоджають у той же час випаданню прядимих волокон.
Чесання здійснюється на двох чесальних машинах, встановлених одна за іншою. Перша чесальна машина VІ включає головний барабан 32, п'ять пар робочих і знімних валиків 30, 31, бігун 34 з надбігунником 33 і підбегунником 35, знімний барабан 36 і перегінний валик 37. Біля першої пари робочих і знімних валиків установлена бур'яниста поличка [10].
Перша чесальна машина зв'язана з попереднім прочісувачем щітковим валиком 29, що знімає волокна з останнього валика попереднього прочісувачем і передає їх головному барабанові чесальної машини. Головний барабан, взаємодіючи з робочими парами, здійснює поділ пучків волокон аж до відділення волокон друг від друга, перемішування, часткове розпрямлення й орієнтацію волокон.
Бігун служить для підняття волокон, що залягають між голками барабана, на поверхню барабана, він підготовляє волокна для їхнього переходу на знімний барабан. Завдяки наявності бігуна виключається швидке забивання головного барабана волокнистим матеріалом.
Знімний барабан здійснює знімання волокон з поверхні головного барабана і додаткове прочісування волокон. Однак не усі волокна переходять з головного барабана на знімний, частина їхній залишається на головному барабані і знову бере участь у процесі чесання, змішуючи зі знову підвідними волокнами щітковим валиком 29.
Під головним барабаном і перегінним валиком установлені колосникові ґрати 45, що сприяє виділенню бур'янистих домішок і зменшує випадання прядимих волокон під машину.
Друга чесальна машина VІІ служить для ще більш ретельного поділу пучків на окремі волокна, для перемішування, очищення, часткового розпрямлення й орієнтації волокон. Друга чесальна машина має ті ж робочі органи, що і перша. Робочі органи цієї машини обтягнуті голчастою стрічкою більш високого номера і виконують ті ж функції, що і на першій машині.
Останнім робочим органом другої чесальної машини є знімний гребінь 40. Роблячи коливальні рухи до 1000 коливань у хвилину, гребінь знімає волокна у виді рівномірного тонкого кантику - ватки зі знімного барабана 38 другої чесальної машини. За допомогою лійки, що збирає, 41 цей кантик перетвориться в стрічку, що виводиться з машини валиками 42 і стрічкоукладчиком 43 укладається кільцями в таз 44.
Чесальні машини, застосовувані в гребінному прядінні, відрізняються одна від іншою конструкцією попередніх прочісувачів, пристосувань для видалення реп'яхових і інших бур'янистих домішок, розмірами робочих органів, конструкцією випускних механізмів. Усі чесальні машини закриті кожухами 39. Для чесання грубої гребінної вовни, що має волокна більшої довжини, застосовують машини з великими діаметрами робочих і знімних валиків, що забезпечує створення більшої дуги прочосу.
У залежності від конструкції випускних приладів стрічка, одержувана в результаті чесання, може намотуватися в клубок, укладатися в таз або випускатися на транспортер-річку, загальний для декількох чесальних машин.
Рис. 7. Клубковий прилад чесальної машини
Схема клубкового приладу чесального апарата приведена на мал. 7. Кантик ватки, що сходить зі знімного барабана, лійкою 1 перетвориться в стрічку, що відводиться ущільнюючими валиками, 2, проходить ущільнюючу лійку 3 і намотується в клубок 4 накопичувальними валиками 5. Валикам 5 повідомляється обертальний рух і бічний зворотно-поступальний рух, завдяки чому досягається хрестоподібне намотування стрічки.
Чесальні машини агрегують зі стрічковою машиною в потокову лінію ПЛ1-Ш (мал. 8). Стрічка, що виходить з формуючої лійки 1 чесальної машини, проходить через плющильні валики 2 і направляється в живлячі валики 3 компенсатори 4. З компенсатора стрічка проходить через кільце 5, напрямний ролик 6 і надходить у прийомні валики 7 конвеєра 8, на якому формується потік стрічок, що виходять із усіх чесальних машин. Цей потік, пройшовши направляючі валики 9, надходить у стрічкову двопільну машину 11, де послідовно проходить живильні циліндри 10, вимірювальні ролики 12 авторегулятора витяжки, передгребінну пару 13, гребінне поле 14 з ланцюговим приводом гребенів, витяжну пару 15, стрічкоукладник 16 і укладається в таз 17. У випадку використання такої потокової лінії в підготовці стрічок до гребнечесанню застосовують два переходи стрічкових машин замість трьох.
Рис. 8. Схема потокової лінії ПЛ1-Ш
Продуктивність чесального апарата складає 26- 60 кг/ч. Швидкість намотування стрічки залежить від навантаження на 1 м2
поверхні барабана.
У процесі чесання в гребінному прядінні виходять відходи: випади під машину, сдир, що знімається з робочих органів машин при їх чищенні, пух, поміть і безповоротні відходи. Загальна кількість відходів змінюється в межах 2,4-9 % маси суміші і залежить від якості вовни, її стану, стану голчастих і пильчатих поверхонь робочих органів чесальних машин і наявності ґрат під барабанами [10].
Якість стрічки, одержуваної в результаті чесання, визначають по відповідності її лінійної щільності нормативним даним.
Відхилення маси 1 пог. м стрічки від установленої по нормативах не повинне перевищувати ±2 г. Чистота прочосу визначається по наявності в стрічці мушок. Звичайно допускається не більш 20-30 мушок у 1 м стрічки.
ВИСНОВКИ
Натуральні волокна бувають рослинного, тварини, мінерального походження. Основною речовиною, що складає волокна рослинного походження, є целюлоза. Це тверде важко розчинна речовина, складається з ланок С6
Н10
О5
. Крім целюлози в рослинних волокнах присутні воски, жири, білкові, барвні речовини й ін. Найбільш розповсюдженими з рослинних волокон є бавовна і льон.
Натуральні волокна тваринного походження: вовна, натуральний шовк. Вовна - волосяний покрив ссавців, що володіє прядильними якостями. Волокна вовни складаються з молекул природного білка кератину. Шовк - продукт виділення особливих шовковидільних залоз деяких комах (шовковичний шовкопряд, дубовий шовкопряд). Нитки натурального шовку складаються з полімерів природних білків фіброзну і серицину.
Стадії первинної обробки волокон включають в себе: попереднє очищення бавовни-сирцю від залишків листя, коробочок, гілок; відділення волокон від насіння; очищення волокон від пилу, дрібних домішок та пуху; пресування волокон у кіпки та їх упаковка; відправлення на бавовняно-прядильні підприємства.
Апаратна система переробки вовни має найкоротший виробничий цикл і складається з 4 процесів: пухління і тріпання; розщипування та змішування; чесання кардне; прядіння. Апаратна пряжа пухка, пушиста, товста і надає виробам з неї добрі теплозахисні якості. За апаратною системою переробляють в пряжу короткі волокна бавовни та вовни, очоси льону, відходи шовку.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Балашова Т.Д, Булушева Н.Е.. Новорадовская Н.С., Садова С.Ф. Краткий курс химической технологии волокнистых материалов. - М.: Лег. Пром., 1984. - 200 с.
2. Беркович Н. Ю. и др. Шерстоткачество. / Беркович Н. Ю., Любимов В. А., Каинков Н. П. - М., 1985.
3. Бузов Б.А., Модестова Т.А., Алыменкова Н.Д. Материаловедение швейного производства: Учеб. для вузов. - 4-е изд., перераб и доп. - М., Легпромбытиздат, 1986
4. Войнаш Л.Г., Дудла І.О. та ін. Товарознавство непродовольчих товарів. Частина 2. – К.: НМЦ „Укросвіта, 2004. – 436 с.
5. Калмыкова Е.А. Материаловедение швейного производства: Учеб. Пособие. – Мн.: Выш. шк., 2001
6. Ковтун Л.Г. Химическая технология отделки трикотажных изделий. - М., 1989. – 232 с.
7. Ковтун. Л.Г. Технология отделки трикотажа. - М., 1990. – 400 с.
8. Кричевский Г.Е. Химическая технология текстильных материалов. Т.1., Т.2., Т.3. М.: И-во МГУ. 2000 - 2002.
9. Кричевский Г.Е., Корчагин М.В., Сенахов А.В. Химическая технология текстильных материалов. - М., 1985. – 640 с.
10. Липенков Я. Я. Оборудование и технология шерстопрядильного производства. - М., 1966.
11. Липенков Я. Я. Общая технология шерсти. - М., 1972.
12. Мальцева Е.П., Материаловедение швейного производства. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983
13. Протасова В. А. и др. Шерстопрядильное оборудование. / Протасова В. А., Панин П. М., Хутарев Д. Д. - М., 1980.
14. Патлашенко О.А. Матеріалознавство швейного виробництва. – К.: Арістей, 2007. – 288 с.