Севостьянов А.Г. и др. Механическая технология текстильных материалов

Подождите немного. Документ загружается.

>лт

для ВУЗОВ

МЕХАНИЧЕСКАЯ

ТЕХНОЛОГИЯ

ТЕКСТИЛЬНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

"is

Под редакцией

д-ра техн. наук А. Г. Севостьянова

Допущено Государственным комите-

том СССР по народному образова-

нию в качестве учебника для сту-

дентов высших учебных заведений,

обучающихся по технологическим

специшьностям, тёкстйльного про-

изеодства

Москва

Легпромбытиздат

1989

ББК 37.23

М55

УДК 677.02(075.8)

A. Г. Севостьянов,

Н. А. Осьмин,

B. П. Щербаков,

В. Ф. Галкин,

В. Г. Козлов,

В. С. Гиляревский,

М. С. Литвинов

Рецензенты: кафедра механической технологии текстильных материалов

Витебского технологического института (зав. кафедрой д-р

техн. наук, проф. А. Г. Коган), Р. А. Чаянов (ГКНТ СССР)

Механическая технология текстильных материа-

М 55 лов: Учеб. для вузов/А. Г. Севостьянов, Н. А. Ось-

мин, В. П. Щербаков и др.—М.: Легпромбытиздат,

1989.—512 е.: ил.—ISBN 5-7088-0118-2.

Изложены сущность технологических процессов, их тео-

ретические основы. Описаны системы прядения, технологиче-

ские процессы и машины для выработки пряжи из хлопкового,

шерстяного, льняного, химических волокон и их смесей, тех-

нологиями оборудование крутильного производства и произ-

жеа1^ваЖЙТ0вка пряжи к тка-

воде

честв

ния

такж

риал

30020000

W"JUtijpu

строение "

кани; строен

, . :е -тР'

1Я

студентов'т^сЛ^ЙнЬх вузов

ни, новые кпособы формирова-

а, анализ |процесса вязания, а

" текстильных мате-

ISBN 5-7088-0118-2

ББК 37.23

Издательство «Легкая промыш-

ленность и бытовое обслужива-

ние», 1989

Введение

Технология текстильных материалов представляет совокупность знаний

о процессах и оборудовании, обеспечивающих производство пряжи, круче-

ных нитей, ткани, трикотажа, нетканых материалов и других текстильных

изделий из волокон и нитей.

По характеру технологических процессов технологию делят на механи-

ческую и химическую.

Предприятия текстильной промышленности производят пряжу, круче-

ные нити, ткани, трикотаж, нетканые полотна и другие изделия из текстиль-

ных натуральных и химических волокон и нитей.

В зависимости от базисного (наибольшей доли) вида перерабатываемых

текстильных волокон и химических нитей текстильную промышленность под-

разделяют на отрасли:

хлопчатобумажную, вырабатывающую хлопчатобумажные и полухлопчато-

бумажные ткани из однониточной или крученой пряжи, полученной из хлоп-

кового волокна или смесей его с химическими волокнами;

шерстяную, вырабатывающую шерстяные и полушерстяные тканй из

однониточной или крученой пряжи, полученной из шерстяного волокна раз-

личных видов (шерсти овец, коз, верблюдов и других животных) или из

смесей его с химическими волокнами;

лубяную, вырабатывающую льняные, полульняные ткани, ткани из дру-

гих лубяных волокон, а также лубяные крученые изделия;

шелковую, вырабатывающую шелковые ткани из крученых нитей нату-

рального шелка, шелковой пряжи, химических крученых нитей, пряжи из

химических волокон И' др.

Любая из перечисленных отраслей текстильной промышленности вклю-

чает следующие виды производства.

1. Производство по первичной обработке текстильных волокон (сырья):

хлопкоочистительные заводы для очистки хлопка-сырца и для отделения

волокон хлопка от семян и упаковки их в кипы;

фабрики для мытья шерсти (шерстомойки), ее сортировки, удаления

примесей, жиропота и упаковки волокна в кипы;

заводы по первичной обработке лубяных волокон, где производится вы-

деление волокон из стеблей и их очистка, упаковка в кипы;

заводы по первичной обработке коконов, включающей запаривание коко-

нов, их высушивание и упаковку в ящики.

2. Прядильное производство — совокупность в основном механических и

пневматических технологических процессов, обеспечивающих формирование

пряжи из натуральных и химических волокон. В зависимости от вида пере-

рабатываемых волокон имеются хлопко-, шерсто-, льно-, пенько-, джуто- и

шелкопрядильное производства.

3. Кокономотальное производство, где осуществляется разматывание ко-

конов и соединение при этом нескольких коконных нитей в одну комплекс-

ную нить (шелк-сырец).

4. Ткацкое производство — совокупность, в. основном механических тех-

нологических процессов, обеспечивающих сформирование ткани из однониточ-

ной или крученой пряжи, шелковых и химических нитей. Различают хлопко-,

шерсто-, льно- и шелкоткацкие производствд. - . ..

5. Трикотажное производство — совокупность гларным ;образом механи-

ческих технологических процессов, обеспечивающих, формирование трикотаж-

ного полотна или трикотажных изделий из пряжи и химических нитей. Это

производство по принятой в СССР организационной системе является само-

стоятельной отраслью промышленности.

6. Красильно-отделочное производство — совокупность химических, теп-

ловых и механических технологических процессов, обеспечивающих окраску,

печатание и отделку тканей и трикотажа. ,

Кроме перечисленных наиболее распространенных видов производств тек-

стильная промышленность имеет производства нетканых материалов, круче-

ной пряжи и нитей, швейных ниток, объемной пряжи и нитей, ваты, корда,

гардинно-тюлевое, сетей, фасонной пряжи и нитей.

В текстильной промышленности широко используются два понятия: про-

изводственный процесс и технологический процесс. Производственный про-

цесс — совокупность технологических процессов (на машине или агрегате,

или поточной линии); в результате которых исходные текстильные материалы

и полуфабрикаты превращаются в продукты определенного назначения.

Технологический процесс — механическая обработка или обработка дру-

гого вида, направленная на изменение качественного состояния, свойств, раз-

меров и формы материалов. Технологический процесс может быть непрерыв-

ным и циклическим. Циклический процесс включает ряд операций.

При изучении технологических процессов обращается внимание студен-

тов на сущность процесса или операции, их назначение, известные способы

осуществления, а также на принятые оценки интенсивности, эффективности и

вредного действия процесса, устройство и работу машин, их обслуживание

и управление с целью достижения высокого качества продукции и повышения

производительности труда.

В настоящий учебник включены только важнейшие по задачам и объ-

ему производства, а также типовые процессы и современные машины и агре-

гаты, после изучения которых молодой специалист мог бы самостоятельно

разобраться в технологии производств, которые не включены в учебник.

Цель учебника — дать специалистам-технологам текстильной промышлен-

ности независимо от их будущей специальности основы знаний по прядению

различных волокон, по Производству крученых нитей, тканей, трикотажа и

нетканых материалов. Это позволит им более квалифицированно решать комп-

лексные задачи производства, стоящие перед текстильной промышленностью.

^ t

Раздел I. Производство пряжи и нитей

В прядильном производстве вырабатывают пряжу различных

составов, свойств и назначения. Прядильнйм производством

называют совокупность в основном механических технологиче-

ских процессов, обеспечивающих формирование пряжи из на-

туральных и химических волокон.

Пряжей называют нить неопределенно большой длины и

малого поперечного сечения, состоящую из сравнительно ко-

ротких волокон, соединенных скручиванием или склеиванием,

и обладающую определенной прочностью и равномерностью.

Для изготовления пряжи использун5т натуральные тек-

стильные волокна (хлопок, шерсть, лубяные волокна, отходы

натурального шелка, абест и др.), штапельные химические во-

локна и жгуты элементарных химических нитей.

Геометрические свойства пряжи (линейная плотность, сред-

няя плотность, гладкость, пушистость), ее структура (располо-

жение волокон, крутка) и физические свойства (разрывная на-

грузка, растяжимость, упругость, теплопроводность, гигроско-

пичность) зависят не только от свойств волокон, но и системы

прядения. Система прядения определяется совокупностью тех-

нологических процессов и машин, применяемых в производстве

пряжи. Системы прядения классифицируют по способу чесания

волокнистого материала (кардочесание или гребнечесание) "й

по способу утойения потока волокон (деление или вытяги-

вание).

В хлопкопрядильном производстве для переработки хлопко-

вого волокна и его смесей с химическими волокнами приме-

няют обычно две системы прядения — кардную и гребенную.

В кардной системе прядения чесание волокнистого материала

производят на шляпочных кардочесальных машинах, утонение

продукта —й вытяжных приборах. В гребенной системе пряде-

ния чесание волокон осуществляется на шляпочных кардоче-

сальных и гребнечесальных периодического действия машинах,

утонение продукта также —в вытяжных приборах.

В шерстопрядильном производстве для переработки чисто-

шерстяных и полушерстяных смесей волокон применяют три

системы прядения —аппаратную, гребенную (камвольную) и

кардную. В аппаратной системе прядения чесание волокон осу-

ществляется на валичных кардочесальных машинах, а утонение

полуфабрикатов методом деления —на ровничных каретках

кардочесальных аппаратов и вытягивание —на прядильных

машинах.

В льнопрядильном производстве в зависимости от свойств

сырья и назначения пряжи ее можно вырабатывать по четырем

различным системам прядения: система прядения длинного

льна (гребенная система без кардочесания), очесочная (кард-

ная система прядения), очесочно-гребенная (гребенная система

с кардочесанием) и аппаратная.

Схема прядильного производства для волокон всех видов

в основном одинакова. Прядильное производство включает три

главных этапа:

подготовка текстильных волокон к прядению — изготовле-

ние ленты;

предпрядение— изготовление ровницы;

прядение — изготовление пряжи.

В настоящее время широко используются способы пряде-

ния, в которых исключается второй этап и пряжа вырабаты-

вается непосредственно из ленты (например, кардная пряжа

на машинах безверетенных способов прядения). Ведутся ра-

боты по созданию однопереходной системы прядения хлопчато-

бумажной пряжи.

В каждой системе прядения пряжу изготавливают по опре-

деленному плану прядения. Планом прядения называется сово-

купность данных о линейной плотности полуфабрикатов, вы-

тяжке и числе сложений при выработке пряжи с заданными

свойствами. План прядения часто дополняется данными о ско-

ростном режиме машины, крутке и др.

План прядения устанавливается в зависимости от линейной

плотности пряжи, ее назначения и свойств перерабатываемого

сырья.

Качество пряжи в большой степени зависит от свойств и

вида сырья. Следует иметь в виду, что 60—90 %. себестоимости

пряжи составляет стоимость сырья. Пряжу каждого вида (оп-

ределенного назначения, качества и линейной плотности) сле-

дует вырабатывать из соответствующего волокна. Правильный

выбор сырья и рациональное его использование влияет на тех-

нико-экономические показатели работы предприятия и качество

выпускаемой продукции.

Используемое сырье характеризуется прядильной способ-

HocTbjo волокна. Прядильная способность волокна определяет,

какой минимально возможной линейной плотности может' быть

получена пряжа из данного волокна при нормальном состоянии

оборудования, соответствующего требованиям современной тех-

ники и технологии, причем по качеству вырабатываемая пряжа

должна удовлетворять требованиям стандарта, а по обрывно-

сти не превышать допустимые пределы.

Прядильная способность волокна оценивается и с количест-

венной стороны. Таким показателем является выход пряжи из

волокна, показывающий, сколько пряжи можно получить из

данного волокна в процентах его массы. Если учесть, что ли-

нейная плотность пряжи Гпр выражается в тексах, а выход

пряжи Впр в процентах, то прядильная способность волокна L

определяется максимальной длиной пряжи в километрах, полу-

чаемой из 1 кг волокна.

L = ЮБПР/ТПР.

Зависимость свойств пряжи от свойств волокна устанавли-

вают различными методами. Одним из них является пробное

прядение, для этого отбирают пробу волокна или смеси волокон

массой 100 кг, вырабатывают пряжу определенной линейной

плотности и устанавливают ее качественные показатели, нахо-

дят выход пряжи.

Прядильную способность волокна можно установить и мето-

дом малых проб, экспрессным способом на лабораторных уста-

новках, когда перерабатывается масса волокна до 1 кг.

Широкое распространение получил расчетный метод (по

формулам). Он позволяет определять качество пряжи по дан-

ному качеству волокна с учетом системы прядения и состояния

оборудования. Для хлопчатобумажной пряжи используют фор-

мулы А. Н. Соловьева и К. И. Корицкого, льняной пряжи —

В. Г. Комарова, пряжи из вискозного штапельного волокна —

В. А. Усенко, шерстяной пряжи — А. А. Синицына.

Глава 1. ПРОИЗВОДСТВО ПРЯЖИ ИЗ ХЛОПКОВОГО

И ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

Хлопчатобумажная отрасль является ведущей отраслью тек-

стильной промышленности. Число занятых рабочих, количество

работающего оборудования и объем выпускаемой продукции

в хлопчатобумажной отрасли во много, раз больше, чем в дру-

гих отраслях текстильной промышленности. Хлопковое волокно

является основным видом сырья текстильной промышленности.

В нашей стране оно составляет более 60 % общего баланса

текстильного сырья.

Из хлопкового волокна вырабатывают самые разнообраз-

ные изделия: костюмные, платьевые, рубашечные и бельевые

ткани» трикотажные изделия, ткани для обуви, технические

ткани, швейные нитки, шнуры и другие изделия. В меланже-

вом производстве используется; суровое и крашеное хлопковое

волокно. В хлопчатобумажной отрасли применяются и химиче-

ские волокна в смеси с хлопковым, что позволяет расширить

ассортимент выпускаемой продукции. Добавление химических

волокон в смеси хлопка до 10 % не снижает свойств ткани, при-

сущих тканям из натуральных волокон, а даже улучшает их

(например, придает тканям большую несминаемость, стойкость

к истиранию и многократным изгибам).

При переработке хлопкового волокна в пряжу получается

15—30 % отходов, которые содержат короткое волокно, сорные

примеси и другие включения. Эти отходы после соответствую-

щей обработки представляют собой ценное сырье и могут быть

использованы для получения кардной и аппаратной пряжи, из

которой вырабатывают байковые одеяла, байку, бумазею-корд

и другие ткани. Отходы перерабатывают также в производстве

нетканых материалов, одежной и гигроскопичной ваты. Широ-

кое применение отходов прядильного производства позволяет

полнее использовать ценное натуральное волокно и создать

безотходную технологию хлопкопрядильного производства. '

1. ВЫБОР СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРЯЖИ

Хлопок подразделяется на тонковолокнистые и средневолокни-

стые сорта ручного и машинного сбора. В зависимости от об-

работки хлопка-сцрца на пильных или валичных джинах в це-

хах хлопкоочистительных заводов

получаемое хлопковое во-

локно подразделяют на волокно пильной или валичной очистки.

По разрывной нагрузке и степени зрелости хлопковое волокно

подразделяют на семь сортов —О (отборный) I, II, III и т. д.

В зависимости от штапельной массодлины волокна и его отно-

сительной разрывной нагрузки хлопковое волокно подразде- j

ляют на семь типов—1, 2, 3 и т.-д. Хлопковое волокно У и VI

сортов на типы не подразделяют.

Для хлопчатобумажной и смешанной пряжи различного на- ,

значения, линейной плотности и сорта разработаны типовые

сортировки. На предприятиях выбор той или иной типовой сор- \

тировки для производства пряжи осуществляют исходя из на- *

личия хлопкового волокна на складах предприятия по партиям, |

селекционным и промышленным сортам. Число кип одной и |

той же селекции хлопка, одного периода сбора, отправляемое f

одновременно с хлопкоочистительного завода, называется пар- |

тией. ^ i

Для обеспечения стабильной работы предприятия сорти-

ровку составляют из достаточно большого количества партий, !

чтобы при замене в ставке одной партии хлопкового волокна

новой средневзвешенные показатели свойств смеси изменялись

как можно меньше. На предприятиях обычно используют в сор-

тировках 8—10 партий. Новая партия вводится в сортировку i

постепенно в соответствии с графиком. Новый компонент не |

должен отличаться но показателям качества от заменяемой I

партии, и средневзвешенные свойства волокна смеси (разрыв- i,

ная нагрузка, длина, линейная плотность, влажность, содержа-

ние пороков и сорных примесей) должны быть постоянными.

Это достигается при изменении количества кип в ставке той

или иной партии волокна.

Для поддержания постоянства средневзвешенных показате-

лей свойств смеси прядильная фабрика должна иметь трехме-

сячный (не менее) запас хлопкового волокна.

Качество пряжи в большой мере зависит от свойств сырья,

а также и от условий ее формирования, поэтому необходимо

выбрать сырье с такими свойствами, которые обеспечат требуе-

мое качество пряжи и наименьшую ее себестоимость.

Исследования советских ученых-текстильщиков позволили

установить расчетно-эмпирическим методом взаимосвязь между

разрывной нагрузкой пряжи и разрывной нагрузкой волокна,

из которого изготовлена эта пряжа, при определенных усло-

виях производства. Для расчета относительной разрывной

нагрузки хлопчатобумажной пряжи широко применяется фор-

мула А. Н. Соловьева, а пряжи, выработанной из смеси хлоп-

кового и химических штапельных волокон с различным разрыв-

ным удлинением,— формула А. Н. Ванчикова.

Формула А. Н- Соловьева имеет вид

Ро = (рв/П) (I - 0,037бЯ — 2,бЫл/ТТГ\) (1 - 5//шт) ki],

где Ро — относительная разривная нагрузка пряжи, сН/текс; р» — разрывная

нагрузка хлопкового волокна, сН; Я — удельная неровнота пряжи, характе-

ризую111ая качество технологического процесса (для кардной пряжи — 4,5—

5%; гребенной —3,5—4 %); Г» и Т — линейная плотность соответственно во-

локна и пряжи, текс; /штштапельная длина хлопкового волокна, мм; tj —

коэффициент, учитывающий состояние оборудования (0,95—1,1; для нормаль-

ного состояния •п=1); fe — поправочный коэффициент, определяемый по раз-

ности фактического и критического коэффициентов крутки (а—акр).

Для нахождения k сначала вычисляют критический коэффи-

циент крутки по формуле А. Н. Соловьева:

акр = 0,316 [(1120-^ 70р»)р,//шг + 57.2/Vr].

Фактический коэффициент крутки а выбирают по таблицам

справочной литературы в зависимости от назначения пряжи, ее

Таблица 1.1

«-«кр

—15,80

0,7 —3,16 0,98 9,48 0,94

—12,60

0,8

-1,58 0,99

12,6 0,91

—9,48

0,86 0

15,8

0,88

—7,90

0,91 . 3,16 0,99 18,9 0,85

—6,32

0,94

4,74

0,98

22,1

0,82

--4,74

0,96

6,32

0,96 25,3 0,79

линейной плотности и длины волокна. Вычисляют разность

а—Окр и определяют поправочный коэффициент k по табл. 1.1.

При расчете относительной разрывной нагрузки пряжи, вы-

рабатываемой из смеси хлопковых волокон разных сортов, все

значения свойств волокон должны быть взяты как средневзве-

шенные, т. е. с учетом долевого участия каждого компонента

в смеси.

При прогнозировании свойств пряжи, выработанной на

пневмомеханических прядильных машинах, разрывную на-

грузку рассчитывают по приведенным формулам, а затем ре-

зультаты уменьшают на 15—20 %•

Расчет характеристик свойств волокон в смеси

Состав смеси можно оптимизировать в два этапа. На первом

этапе подбирают компоненты с такой характеристикой и с та-

кой долей участия в смеси, чтобы неравномерность волокон по

длине в. смеси не превышала неровноту базовых компонентов.

На втором этапе приближенно расчетным путем определяют

ожидаемую относительную разрывную нагрузку пряжи из

смеси, полученной на первом этапе. Состав смеси по ее стои-

мости оптимизируют методом линейного или нелинейного про-

граммирования. Зная характеристики свойств компонентов

смеси, можно определять свойства волокон смеси в соответст-

вии с требуемыми свойствами пряжи.

Используя методы математической статистики, А. Г. Се-

востьянов комплексно рассмотрел вопрос подбора волокон при

составлении смесей. Примем следующие обозначения:

X, Хи . •Xk — средневзвешенные значения свойств волокон

смеси и компонентов;

а^, oi^, ...,

Oft^

— дисперсия свойств волокон смеси и компо-

нентов;

' С, Сь ..., Ch — квадратическая неровнота волокон смеси и

компонентов;

f{x), fi{x), ..., f/e(д:) — ординаты кривой распределения во-

локон по какому-либо свойству в смеси и компонентах;

оь 02, ...,

Oft

— доли компонентов смеси по числу волокон;

Рь р2, •••, Pft —доли компонентов смеси по массе.

Доли а компонентов смеси по числу волокон связаны с до-

лями р компонентов по массе следующими соотношениями:

fi{=={ctilifi)l{aiiiTi+ . . . +aklkfk).

Средневзвешенное значение свойств волокон (длина /,

площадь поперечного сечения волокон F, разрывная нагрузка