Садыкова Ф.Х. и др. Текстильное материаловедение и основы текстильных производств

Подождите немного. Документ загружается.

ББК 37.23

С14

УДК 677.014/.017.(075.8)

Рецензенты: кафедра текстильного материаловедения ИвТИ им. М. В. Фрун-

зе (канд. техн. наук Н. В. Васильчикова); д-р техн. паук Н. Н. Триевцев

(ЛИТЛП им. С. М. Кирова)

Садыкова Ф. X. и др.

С14 Текстильное материаловедение и основы текстильных

производств: Учеб. для вузов/Ф. X. Садыкова, Д. М. Са-

дыкова, Н. И. Кудряшова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.:

Легпромбытиздат, 1989,—288 е.: ил —ISBN 5—7088—

0148—4.

Приведены сведения о классификации текстильных материалов (волокон, ни-

тей, тканей, трикотажных и нетканых полотен), свойствах и особенностях нату-

ральных и химических волокон пряжи и нитей, а также способах их получения:

способах выработки и свойствах текстильных полотен (тканей, трикотажных и

нетканых) и оценке их качества по стандартам.

По сравнению с 1-м изданием (1967 г.) включены новые сведения как в

области механической технологии текстильных материалов, так и по текстиль-

ному материаловедению.

Для студентов химико-технологических специальностей текстильных инсти-

тутов.

3002000000—069 „„

оп

ББК 37.23

о»—о9

044(01)—89

ISBN 5—7088—0148—4 © Издательство „Легкая промышлен-

ность и бытовое обслуживание",

1989

ПРЕДИСЛОВИЕ

Высшей целью экономической стратегии КПСС был и остается неуклонный

подъем материального благосостояния и культурного уровня жизни народа.

Комплексная программа развития производства товаров народного потребле-

ния и сферы услуг на 1986—2000 гг. предусматривает удовлетворение по-

требности населения на новом, качественно более высоком уровне.

Текстильная промышленность выпускает разнообразные текстильные мате-

риалы, широко используемые в быту (белье, одежда, ткани, в том числе обув-

ные и декоративные швейные нитки, ковры, гардины, галантерейные изделия

и др.), в технике (канаты, веревки, конвейерные ленты, приводные ремни,

изоляционные материалы, корд для автомобильных и авиационных шин, сита,

фильтры, рыболовные снасти, прокладочные материалы и др.).

Основными задачами текстильной промышленности, поставленными

XXVII съездом КПСС, являются увеличение объема производства текстиль-

ных материалов, обновление и расширение ассортимента товаров народного

потребления и особенно улучшение их качества. Для решения этих задач

необходимо развитие и совершенствование сырьевой базы за счет направлен-

ной селекционной работы по выведению новых высокоурожайных сортов

хлопчатника, льна, выведению высокопродуктивных пород овец; частичного

увеличения посевных площадей и поголовья овец, а также использования

модифицированных химических волокон и нитей.

Основными направлениями экономического и социального развития

СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года в двенадцатой пяти-

летке предусмотрены увеличение объема продукции легкой промышленности

на 18—20 % и прирост производительности труда на 23—25 %. Производство

товаров для населения должно базироваться на использовании достижений

научно-технического прогресса.

В текстильной промышленности намечен ряд мер по неуклонному на-

ращиванию выпуска продукции за счет интенсификации производства на базе

разработки и внедрения высокоэффективных технологических процессов, ав-

томатизированных линий, оснащенных регуляторами технологических пара-

метров-с использованием микроЭВМ и робототехническими средствами, что

в конечном итоге послужит основой создания фабрик-автоматов.

Например, пневмомеханические прядильные машины будут оснащены

автоматическими манипуляторами для ликвидации обрывов пряжи и чистки

камер, микропроцессорными регуляторами скорости прядильных камер в за-

висимости от уровня обрывности на машине. Внедрение технологии штапели-

рования химических жгутов на ленточных резально-штапелирующих маши-

нах с производительностью до 120 м-мин

-1

позволит повысить производи-

тельность оборудования на 30—35 %.

В ткацких производствах будут внедрены автоматизированные технологи-

ческие комплексы снования пряжи, которые обеспечат регулирование натя-

жения нитей, контроль скорости снования, плотное,™ намотки и обрывности;

автоматизированные технологические комплексы шлихтования с контролем

температуры поверхности сушильных барабанов, температуры и уровня

шлихты, регулирующие влажность основы, приклея и вытяжки; ткацкие станки

с устройствами, обеспечивающими контроль выработки, обрывности, схода

основы, наработки куска и регулирование натяжения основы, и многозевные

ткацкие станки.

В отделочных производствах получат распространение автоматизирован-

ные линии для подготовки и беления тканей в расправку, работающие со

скоростью 150—200 м-мин

-1

; линии для стабилизации и термофиксации; ро-

тационные фотофильмопечатные машины со скоростью печати до ЮОм-мин

-1

;

универсальные линии для несминаемой отделки, обеспечивающей улучшение

качества текстильных полотен. Предусматривается широкое внедрение про-

цесса мерсеризации отбеленных тканей во влажном состоянии, что позволит

снизить усадку после стирки и сократить расход химических материалов.

Широкое внедрение совмещенных процессов мерсеризации и отварки хлоп-

чатобумажных тканей позволит повысить производительность труда и обо-

рудования при отделке тканей в 1,5—2 раза при одновременном снижении

расхода воды, пара и энергии.

При заключительной отделке более широкое применение получат новые

отделки улучшенного вида: придание несминаемости в мокром состоянии,

безусадочности, необходимой жесткости и эластичности. Все это даст не

только существенный экономический эффект, но будет способствовать зна-

чительному повышению качества текстильных полотен.

Авторы выражают глубокую благодарность рецензентам за их большой

труд, ценные замечания и предложения.

Раздел Текстильные волокна и нити

первый

Глава I. ТЕКСТИЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЛОКОН

И НИТЕЙ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛОКОН

Текстильными называются материалы, состоящие из текстиль-

ных волокон. К ним относятся сами волокна, нити, а также из-

делия, изготовляемые из тех и других.

Текстильные волокна представляют собой протяженные, гиб-

кие и прочные тела ограниченной длины, с очень малыми по-

перечными размерами, пригодные для изготовления из них тек-

стильных изделий.

Для изготовления текстильных материалов используют са-

мые разнообразные волокна, поэтому целесообразно классифи-

цировать их с учетом происхождения, химического состава

и других признаков.

В зависимости от происхождения текстильные волокна делят

на натуральные и химические.

К натуральным относятся волокна, формируемые в природе

без непосредственного участия человека, и состоящие (за иск-

лючением асбеста) из органических гетероцепных природных

высокомолекулярных соединений (ВМС).

Рассмотрим классификацию натуральных волокон (схема 1).

К волокнам из высших углеводов относятся волокна расти-

тельного происхождения из различных частей растений: на по-

верхности семян — хлопок; в стенках стеблей — лен, пенька,

джут, кенаф и др.; в листьях — манильская пенька, сизаль, ге-

некен; в оболочках плодов — в частности, кокосового ореха —

койр и др. К белковым волокнам относятся шерсть и шелк; к

минеральным — асбест, залегающий в виде жил и прожилок в

горных породах.

Хлопок и шерсть получают в виде элементарных волокон,

т. е. не делящихся без разрушения в продольном направлении

на более тонкие. Лубяные волокна, как правило, получают в

виде комплексных (технических) волокон, состоящих из эле-

ментарных, склеенных растительными клеящими веществами.

Волокно асбест получают в виде компактной массы, способной

расщепляться на очень тонкие (доли микрометра) гибкие и

прочные волокна небольшой длины

— 1$ мм).

Натуральные Салонна

Ю природных

органических вмс

Из природных

неорганичес-

ких соединений

Из высших углеЗадод

(из

ЦСЛЛЮЛОЗЬ/!

Из

дел ноS

Минерального

происхождения

Растительного

происхождения

Животного

происхождения

Силикатные facdecm)

II!

И!

Ш1

111

Из кератина

ёолосянога

понрода жидотнь/х

/шерсть

ofcvM,

КОЗЬЯ,

Иер&ртжья и др)

Из

tputfраина,

вд/деляех/ого

железами

шелш/ряда

(и/еж

тг/тоЗвгв г/

дуШсгс шешпряда}

Схема 1

Химические волокна и комплексные нити получают из высо-

комолекулярных соединений: природных органических гетеро-

цепных ВМС и частично из природных неорганических ВМС и

НМС — низкомолекулярных соединений (искусственные), а так-

же из синтетических органических гетероцепных и карбоцепных

ВМС (синтетические).

К искусственным (схема 2) относятся волокна, главным об-

разом, из целлюлозы и ее производных (например, сложных

эфиров целлюлозы), а также из белков животного и раститель-

Схема 2

Схема 3

ного происхождения. К волокнам из природных неорганических

ВМС и НМС относятся стеклянные, металлические и др.

К синтетическим гетероцепным относятся полиамидные, по-

лиэфирные и полиуретановые волокна (схема 3), а к карбо-

цепным — из полиакрилонитрила и его сополимеров, поливини-

лового спирта, углеводородных полимеров и др. (схема 4).

Химическая промышленность выпускает следующие основ-

ные виды продукции: жгут; волокна, получаемые разрезанием

на отрезки заданной длины или разрывом большого числа про-

дольно соединенных элементарных нитей (штапельные); моно-

нити; комплексные нити.

В последние годы для устранения недостатков и направлен-

ного изменения свойств химических волокон проводят химиче-

скую модификацию их прививкой на готовые волокна боковых

цепей и введением при синтезе наряду с исходным сырьем дру-

гих компонентов, изменяют процесс формования и др.

В целях расширения применения химических волокон и ни-

тей в различных областях техники созданы высокопрочные, вы-

сокомодульные (малорастяжимые), термостойкие, негорючие,

светостойкие и другие виды волокон со специальными свойства-

ми. Так, в СССР введением в цепную молекулу полиамида аро-

матических звеньев (бензольных колец) получены высокопроч-

ные и термостойкие волокна типа фенилон, внивлон (или сверх-

высокомодульное — СВМ), сульфон Т, оксалон и др.

Более трех десятков волокон используется для выработки

бытовых тканей, трикотажных и нетканых полотен: натураль-

ные — хлопок, лен, шерсть, шелк; искусственные — вискозные,

ацетатные, триацетатные; синтетические — капроновые, лавса-

новые, нитроновые, хлориновые и др.

Природные высокомолекулярные соединения, из которых со-

стоят натуральные и искусственные волокна, встречаются глав-

ным образом в растительном и животном мире. Синтетические

ВМС получают из природных низкомолекулярных веществ (мо-

номеров), чаще всего из продуктов переработки нефти и камен-

ного угля.

ВМС, составляющие текстильные волокна, обладают рядом

особенностей:

образованы из больших макромолекул с многократно повто-

ряющимися элементарными звеньями из групп атомов;

имеют большую среднюю молекулярную массу, превышаю-

щую 10

кислородных единиц;

обладают полидисперсностью, т. е. молекулы их состоят из

разного числа элементарных звеньев.

Поэтому они не имеют четко выраженной температуры плав-

ления и не переходят в газообразное состояние, в процессе на-

гревания чаще всего размягчаются и далее плавятся или раз-

лагаются до плавления; к тому же они труднорастворимы. Рас-

творы их имеют высокую вязкость, что позволяет формовать из

них химические волокна и нити.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ НИТЕИ

Текстильные нити — гибкие и прочные" тела с малыми попереч-

ными размерами и сколь угодно большой длиной, состоящие из

продольно соединенных волокон или элементарных нитей.

Они чрезвычайно разнообразны. Их классифицируют по раз-

ным признакам: по структуре, волокнистому составу, способу

производства, виду отделки и назначению.

Структура текстильных материалов, в частности нитей,

определяется формой и размерами элементов, из которых

они состоят, их взаимным расположением и связями между

ними.

По структуре их делят на два типа: первичные и вторичные.

Первичные — это нити, получаемые сразу после процесса пря-

дения (при выработке пряжи) или формования (при выработке

химических нитей). К ним относятся пряжа, мононити, элемен-

тарные разрезные, комплексные нити и жгутик.

Элементарные и мононити не делятся без разрушения в про-

дольном направлении. Элементарные нити используются непо-

средственно редко и являются составной частью комплексных

нитей и жгутика, а мононити пригодны для непосредственного

изготовления из них изделий.

По форме поперечного сечения элементарные нити бывают

простые (круглого сечения) и профилированные * (разнооб-

разной формы). Мононити обычно круглого или четырехуголь-

ного сечения.

Разрезные нити получают скручиванием узких, тонких, про-

тяженных отрезков бумаги, пленок и других материалов.

Комплексные нити, состоящие из некоторого числа продоль-

но сложенных элементарных, соединенных вместе, бывают скру-

ченные, компактированные (обработанные струей сжатого воз-

духа, перепутывающей элементарные нити) и склеенные. К; про-

стым скрученным или компактированным относятся химические

нити различных видов, а к склеенным — нити шелка-сырца, по-

лучаемого одновременной размоткой нескольких коконов.

Жгутик подобен комплексным нитям, но состоит из большо-

го числа (нескольких сотен) элементарных нитей, скрученных

или компактированных, предназначен для получения волокон

или непосредственного изготовления изделий.

Пряжа состоит из продольно и последовательно расположен-

ных, более или менее распрямленных волокон ограниченной

длины, соединенных в непрерывную нить скручиванием.

Пряжу различают следующую:

простую, имеющую одинаковую (однородную) структуру по

всей длине;

фасонную, имеющую на различных участках по длине мест-

ные эффекты, полученные в процессе прядения за счет создания

периодически повторяющихся заметных утонений или утолще-

ний, иногда отличных по цвету;

армированную, состоящую из осевой (стержневой) нити, об-

витой по всей длине волокнами или нитями другого вида.

Вторичные — это нити, получаемые из первичных путем

дальнейшей переработки с целью изменения их внешнего вида

* При продавливании раствора или расплава через фильеры с отвер-

стиями разнообразной формы.

Рис. I. Некоторые виды

нитей фасонной крутки

и свойств. К ним относятся крученые и текстурированные

нити.

Кручеными называют нити, состоящие из нескольких про-

дольно сложенных вместе первичных нитей, соединенных скру-

чиванием в одну. К ним относятся крученая пряжа и круче-

ные комплексные нити.

Крученая пряжа бывает однокруточная, полученная скручи-

ванием в один прием двух, трех и более пряж с одинаковой

длиной, и многокруточная, полученная в результате двух или

более следующих друг за другом процессов скручивания. Так,

для получения двухкруточной пряжи сначала скручивают часть

нитей, а затем, складывая их вместе, скручивают вторично. Та-

кой способ широко применяют при выработке швейных ниток и

кордных нитей.

При любом из этих случаев можно получить:

а) простую крученую пряжу, когда отдельные складываемые

нити, подаваемые с одинаковым натяжением, образуют одно-

родную структуру крученой нити по всей ее длине;

б) фасонную крученую пряжу, состоящую из стержневой

нити, обвиваемой нагонной (или эффектной), имеющей большую

длину, чем стержневая. Последняя образует на пряже спирали,

узелки разнообразной формы и протяженности, кольцеобразные

петли и др. (рис.

,а—в). Фиксация на стержневой нити петель,

узелков и других эффектов осуществляется закрепительной

нитью, подаваемой в зону кручения со скоростью стержневой

нити. Применение нитей фасонной крутки позволяет получать

ткани с красивым внешним эффектом;

в) армированную, имеющую сердечник (одиночная пряжа,

крученая пряжа, комплексные нити и др.), обволакиваемый

разными волокнами (хлопком, шерстью, льном, разными хими-

ческими волокнами) или нитями, прочно соединенными с сер-

дечником за счет скручивания.

Крученые комплексные нити аналогично крученой пряже

бывают одно-, двух- и многокруточными. При этом можно по-

лучить простые комплексные крученые нити, фасонные и комби-

нированные, содержащие первичные, вторичные нити, или те

и другие вместе.

Большое влияние на свойства крученой пряжи и комплекс-

ных нитей оказывает величина крутки, а также сочетание на-

правления крутки первичной нити с направлением последующих

круток. Лучшие свойства имеют крученые нити, в которых на-

правления первичной крутки и последующих круток не со-

впадают.

Текстурированными называют первичные нити, внешний вид,

структура и свойства которых изменены путем дополнительных

физико-механических, физико-химических и других обработок.

К ним относятся текстурированные пряжа и комплексные нити.

Нити имеют увеличенный объем, рыхлую структуру, повышен-

ную пористость и растяжимость. Указанные особенности явля-

ются следствием повышенной извитости элементов их струк-

туры.

По волокнистому составу различают нити однородные, сме-

шанные и неоднородные.

Мононити, как правило, однородны; элементарные нити бы-

вают однородные и неоднородные, если при формовании были

использованы два вида полимера (бикомпонентные). Разрезные

нити — простые и дублированные, т. е. склеенные из несколь-

ких полосок одного (однородные) или нескольких видов (неод-

нородные). Например, алюнит представляет собой полоски из

алюминиевой фольги с разноцветными покрытиями из поли-

эфирной пленки, пластилекс •— полоски из полиэтиленовой плен-

ки с напыленным на них металлом и др.

Комплексные крученые, компактированные, склеенные нити

и жгутик, как правило, однородные, т. е. состоят из элементар-

ных нитей одного вида.

Пряжа бывает однородная, состоящая из волокон одного

вида (хлопка, льна, шерсти, шелка, химических волокон), сме-

шанная — из смеси волокон разного вида, равномерно распре-

деленных по всему поперечному сечению по длине (например,

из смеси хлопкового и лавсанового волокна, шерсти и капроно-

вого волокна и др.).

Крученые простые нити бывают однородные (крученая хлоп-

чатобумажная пряжа, крученая вискозная нить и др.), неодно-

родные, содержащие однородные нити разного волокнистого со-

става (например, шерстяная пряжа, скрученная с капроновой

комплексной нитью), и смешанно-неоднородные (например, по-

лушерстяная пряжа из смеси хлопка и шерсти, скрученная с

капроновой комплексной нитью).

При окончательной отделке изделий (тканей, трикотажных

или нетканых полотен), выработанных из смешанных, неодно-

родных или смешанно-неоднородных нитей, процесс крашения

усложняется ввиду необходимости разных красителей для воло-

кон разной природы.

Текстурированные нити бывают однородные (эластик из

капроновой нити, мелан из лавсановой нити) и комбинирован-

ные, содержащие разные виды текстурированных нитей и

обычные химические комплексные нити (комбинированная