- •Глава 4. Закономерности функционирования технологических процессов ... 42
- •Глава 5. Закономерности формирования, функционирования и развития технологических и технических систем производства 67
- •Глава 9. Основы технологии химической и нефтехимической промыш ленности 231
- •Глава 10. Основы технологии строительного производства и изготовления строительных материалов и изделий ... 271
- •Глава 11. Основы технологии пищевой
- •Предисловие
- •Раздел I. Теоретические основы производственных технологий
- •Глава 1. Введение в технологию
- •1.1. Место технологии в современном обществе и производстве
- •1.2. Понятие и цель изучения технологии
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Закономерности формирования технологических процессов
- •2.1. Понятие технологического процесса
- •2.2. Структура и организация технологических процессов
- •2.3. Затраты труда в ходе осуществления технологического процесса. Понятие идеальной технологии
- •2.4. Параметры (показатели) техпологического процесса
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Закономерности развития технологических процессов
- •3.1. Технологическое развитие как ключевое звепо совершенствования промышленного производства и развития общества
- •3.2. Динамика трудозатрат при развитии техпологических процессов
- •3.3. Рационалистическое развитие технологических процессов
- •3.4. Эволюционное развитие технологических процессов
- •3.5. Революционное развитие технологических процессов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Закономерности функционирования технологических процессов
- •4.1. Общие принципы классификации технологических процессов
- •4.2. Физические процессы, используемые в технологии 4.2.1. Механические процессы
- •4.2.2. Гидромеханические процессы
- •4.2.3. Тепловые процессы
- •4.2.4. Массообменные процессы
- •4.3. Химические процессы в технологии
- •4.4. Биологические процессы в технологии
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Закономерности формирования,
- •5.2. Классификация технологических систем
- •И функционирования
- •5.3. Закономерности развития и оптимизации технологических систем
- •5.4. Понятие технических систем, законы строения и развития технических систем
- •5.5. Методы и модели оценки научно-технологического развития производства
- •Раздел II. Практические основы производственных технологий
- •Глава 6. Общие сведения о технологической структуре хозяйственного комплекса республики беларусь
- •Глава 7. Основы технологии машиностроительного производства
- •7.1. Общие сведения о машиностроении
- •7.2. Важнейшие технологические процессы заготовительного производства в машиностроении
- •7.3. Важнейшие технологические процессы обрабатывающего производства в машиностроении
- •7.4. Важнейшие технологические процессы сборочного производства в машиностроении
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8. Основы технологии легкой промышленности
- •8.1. Общие сведения о легкой промышленности
- •8.2. Общие сведения о текстильных материалах
- •8.3. Основы производства текстильных волокон и нитей
- •8.3.1. Основы производства и характеристика натуральных текстильных волокон
- •8.3.2. Основы производства и характеристика химических текстильных волокон и нитей
- •8.3.3. Классификация, виды и строение текстильных нитей
- •8.3.4. Основные этапы производства пряжи
- •8.4. Основы производства ткани
- •8.4.1. Основы ткачества
- •8.4.2. Отделка тканей
- •8.5. Основы трикотажного производства 8.5.1. Понятие о трикотаже
- •8.5.2. Общие сведения о трикотажных машинах
- •8.5.3. Производство бельевых трикотажных изделий
- •8.5.4. Производство верхних трикотажных изделий
- •8.5.5. Производство чулочно-носочных изделий
- •8.6. Основы производства неткапых текстильных материалов
- •8.6.1. Техпологический процесс производства петканых текстильных материалов
- •8.6.2. Характеристика ассортимента нетканых текстильпых материалов
- •8.7. Основы производства швейных изделий
- •8.7.1. Материалы для изготовления одежды
- •8.7.2. Технологический процесс изготовления швейных изделий
- •8.8. Основы производства пушно-меховых изделий
- •8.8.2. Технология скорняжно-пошивочного производства меховых изделий
- •8.9. Основы производства обуви 8.9.1. Общее понятие об обувных товарах
- •8.9.2. Материалы, используемые при изготовлении обуви
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9. Основы технологии химической и нефтехимической промышленности
- •9.1. Общие сведения о химической и нефтехимической промышленности
- •9.2. Основы технологии минеральных удобрений
- •9.2.1. Основы технологии азотных удобрений
- •9.2.2. Основы технологии фосфорных удобрений
- •9.2.3. Основы технологии калийных удобрений
- •9.3. Основы технологии переработки топлива
- •9.3.1. Основы технологии прямой перегонки нефти
- •9.3.2. Основы технологии крекинга нефтепродуктов
- •9.4. Основы технологии производства и переработки полимерных материалов
- •9.4.2. Основные методы производства синтетических полимеров
- •9.4.3. Основы технологии производства изделий из пластмасс
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10. Основы технологии строительного производства и изготовления строительных материалов и изделий
- •10.1. Общие сведения о капитальном строительстве и производстве строительных материалов и изделий
- •10.2. Важнейшие технологические процессы капитального строительства
- •10.3. Основы технологии важнейших строительных материалов
- •10.3.1. Классификация и свойства строительных материалов
- •10.3.2. Основы технологии керамики
- •10.3.3. Осповы технологии стекла
- •10.3.4. Основы технологии бетона и железобетона
- •10.3.5. Основы технологии производства древесных строительных материалов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. Основы технологии пищевой промышленности
- •11.2. Важнейшие технологические процессы пищевой промышленности
- •11.3. Технологические основы важнейших пищевых производств
- •11.3.1. Основы технологии мукомольного производства
- •11.3.2. Основы технологии свеклосахарпого производства
- •11.3.3. Основы технологии кисломолочных продуктов
- •11.3.4. Основы технологии этанола
- •Контрольные вопросы
- •Раздел III. Научные основы производственных технологий
- •Глава 12. Технологический прогресс — основа развития производственной деятельности и общества
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13. Экологические проблемы технологического прогресса
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14. Прогрессивные технологии автоматизации и информатизации производства
- •14.1. Основы гибкой автоматизированной технологии
- •14.2. Основы робототехники и роботизации промышленного производства
- •14.3. Основы роторной технологии обработки изделий
- •14.4. Программное управление и его системы в промышленном производстве
- •14.5. Основы информационной технологии в управленческой и проектно-конструкторской деятельности
- •Контрольные вопросы
- •Глава 15. Прогрессивные технологии производства и обработки новых конструкционных материалов и изделий
- •15.1. Основы технологии производства композициопных
- •Материалов
- •15.2. Основы технологии порошковой металлургии
- •15.3. Электрические методы обработки изделий
- •15.4. Основы лазерной технологии
- •15.5. Основы ультразвуковой технологии
- •15.6. Основы мембранной технологии
- •15.7. Основы радиациопно-химическои технологии
- •15.8. Основы плазменной и элиоппой технологии
- •15.9. Основы современной биотехпологии
- •Контрольные вопросы
- •Литература
8.3.2. Основы производства и характеристика химических текстильных волокон и нитей
Общая схема производства химических волокон состоит из следующих этапов: получение и предварительная обработка сырья; приготовление прядильного раствора или расплава; формование нитей; отделка; текстильная переработка.
1. Получение и предварительная обработка сырья. Сырье для производства искусственных волокон, состоящее из природных полимеров, обычно получают на предприятиях других отраслей промышленности (целлюлозных заводах, заводах пищевой промышленности) путем его выделения из древесины, семян, молока и т.д. Предварительная обработка сырья состоит в его очистке или химическом превращении в новые полимерные соединения.
Сырье для производства синтетических волокон получают путем синтеза полимеров из простых веществ на заводах искусственного волокна или химических заводах. Предварительная обработка этого вида сырья не проводится.
153
2. Приготовление прядильного раствора, или расплава.
При изготовлении химических волокон необходимо из твердого исходного полимера получить длинные тонкие текстильные нити или волокна с продольной ориентацией макромолекул, т.е. провести переориентацию макромолекул. Для этого следует перевести полимер в жидкое (растворение) или размягченное (расплавление) состояние, при котором нарушается межмолекулярное взаимодействие, увеличивается расстояние между макромолекулами и появляется возможность их свободного перемещения относительно друг друга.
3. Формование волокон или нитей состоит в дозированном продавливании прядильного раствора или расплава через от верстия фильеры (рис. 8.2), затвердевании вытекающих струек и наматывании полученных нитей на приемные устройства. Формование струек в элементарные нити осуществляется раз личными методами: из расплава (рис. 8.3), из раствора сухим (рис. 8.4) и мокрым (рис. 8.5) способами и др.
При формовании химические волокна получают в виде комплексных нитей, состоящих из нескольких длинных элементарных волокон, и в виде штапельных волокон — отрезков нити небольшой длины.
4. Отделка. Химические волокна и нити непосредственно после формования не могут быть использованы для производства текстильных материалов без дополнительной отделки. Она включает в себя следующие операции: удаление примесей и загрязнений путем промывания волокон в различных растворах; беление волокон оптическими отбеливателями; вытягивание и термообработка волокон для упорядочивания их первичной структуры; поверхностная обработка (аппретирование, замасливание), необходимая для придания нитям способности к последующим текстильным переработкам.
155
5. Текстильная переработка проводится с целью соединения элементарных нитей в комплексные и повышения их прочности (скручивание и фиксация крутки), увеличения объема паковок нитей (перематывание), оценки качества полученных нитей (сортировка).
Химические волокна по существующей классификации подразделяются на искусственные и синтетические.
К искусственным относят волокна, получаемые из природных высокомолекулярных соединений (полимеров — целлюлозы, белков), металлов, их сплавов, силикатных стекол. Более 99,5 % всех таких волокон вырабатывают из целлюлозы. Известны три способа получения искусственных волокон из целлюлозы: вискозный, ацетатный и медно-аммиачный, в соответствии с которыми они и получили свои наименования.
Вискозное волокно — одно из первых химических волокон, которые начали вырабатывать в промышленных масштабах. Для его изготовления обычно используют древесную, преимущественно еловую, целлюлозу, которую путем обработки химическими реагентами превращают в прядильный раствор — вискозу. Для получения окрашенных в массе волокон и нитей в раствор вводят высокопрочный краситель, для получения матированных волокон — двуокись титана.
Вискозные волокна отличаются высокой гигроскопичностью (11—12 %), поэтому изделия из них хороню впитывают влагу и гигиеничны. В воде вискозные волокна сильно набухают, при этом площадь их поперечного сечения увеличивается в 2 раза. Они достаточно устойчивы к истиранию, поэтому вискозные волокна целесообразно использовать для выработки изделий, для которых важными характеристиками являются высокие износостойкость и гигиенические свойства (например, подкладочных и сорочечных тканей).
Вискозное волокно имеет высокую термостойкость, средние прочность (относительная разрывная нагрузка волокна — 21—22 сН/текс, нити — 13—18 сН/текс) и удлинение при разрыве (волокна — 19—26 % , нити — 14—16 %), на воздействие кислот и щелочей оно реагирует аналогично хлопку и льну.
Однако вискозное волокно имеет существенные недостатки, проявляющиеся в изделиях из него, — сильную сминаемость из-за низкой упругости и высокую усадку (6—8 %). Поэтому для. изготовления платьевого, костюмного, пальтового ассортимента тканей вискозное волокно в чистом виде применять нецелесообразно. Еще одним недостатком вискозного волокна является большая потеря прочности в мокром состоянии (до 50—60 %).
Вискозные волокна вырабатывают в виде комплексных нитей и волокон. Применение тех и других различное. Так, напри-
156
мер, из комплексных нитей (в чистом виде и в сочетании с други-< ми волокнами или нитями) вырабатывают подкладочные, платьевые, сорочечные, бельевые, декоративные ткани, верхний и бельевой трикотаж, чулочно-носочные, текстильно-галантерейные изделия (ленты, тесьма, галстуки). Волокна чаще применяв ют в смеси с другими волокнами — для изготовления платье-во-костюмных, сорочечных тканей, верхнего трикотажа.
Ацетатные волокна получают из хлопкового пуха и облагороженной древесной целлюлозы (содержание целлюлозы —t не менее 98 %). При воздействии на целлюлозу уксусным ангидридом, уксусной и серной кислотами образуется ацетилцел-люлоза, из раствора которой получают ацетатные волокна или нити. В зависимости от применяемых растворителей и других химических реагентов вырабатывают диацетатные (ацетатные), и триацетатные волокна.
Некоторые свойства ацетатных и триацетатных волокон общие, а некоторые различаются. К общим положительным свой-, ствам данных видов ацетатного волокна относят малые сминаем мость и усадку (до 1,5 %), а также способность сохранять в изделиях эффекты гофре, плиссе даже после мокрых обработок; ю недостаткам, сдерживающим их применение в ассортименте изделий, — низкую устойчивость к истиранию, в силу чего их применение в ассортименте подкладочных, сорочечных, кос-? тюмных тканей нецелесообразно. Эти волокна лучше использовать в ассортименте галстучных тканей, для которых износостойкость большого значения не имеет. К другим общим недостаткам ацетатных и триацетатных волокон относят высокую электризуемость и склонность изделий к образованию заломов в мокром состоянии.
Различия в свойствах ацетатного и триацетатного волокон состоят в следующем. Гигроскопичность у ацетатных волокон выше (6,2 %), чем у триацетатных (4,5 %), однако последние лучше окрашиваются и имеют большие свето- и термостойкость (180 °С против 140—150 °С).
Ацетатные и триацетатные волокна выпускают в виде комплексных и текстурированных нитей (повышенной объемности), волокон. Нити (в чистом виде и в сочетании с другими нитями, волокнами) используют в ассортименте шелковых платьевых, блузочных, сорочечных тканей, верхнего трикотажа, галстуков, шарфов, кружев.
Медно-аммиачные волокна. Значительным преимуществом производства медно-аммиачных волокон и нитей по сравнению с производством вискозных волокон является резкое уменьшение вредности вследствие отсутствия выделения газов
157
и меньшей загрязняемости водоемов. Однако для производства медно-аммиачных волокон и нитей требуется менее распространенное сырье и более дефицитные медные соединения и аммиак. Поэтому их доля в производстве химических волокон составляет около 1 % .
Исходным сырьем является хлопковый пух или облагороженная древесная целлюлоза.
Медно-аммиачное волокно повышенной линейной плотности (1—1,5 текс) используется в смеси с другими химическими волокнами или шерстью (для изготовления ковров). Более тонкие волокна и нити применяют для выработки того же ассортимента, что и вискозные.
Металлосодержащие волокна (нити) могут быть металлическими или металлизированными (пленочными с металлическим покрытием).
Металлические нити представляют собой мононити круглого или плоского сечения из алюминиевой фольги, меди и ее сплавов, серебра, золота и других металлов.
Металлизированные нити представляют собой двухслойные пленочные нити с внутренним алюминиевым покрытием. Для упрочения их обкручивают одной или двумя капроновыми нитями.
Введение металлосодержащих нитей в ткани, трикотаж, нетканые полотна придает им нарядность, и поэтому они применяются при изготовлении материалов, предназначенных для нарядной одежды.
Синтетические волокна получают из природных низкомолекулярных веществ (мономеров), которые путем химического синтеза превращаются в высокомолекулярные (полимеры).
В качестве низкомолекулярных веществ часто используют продукты переработки нефти, природного газа, каменного угля.
Синтетические волокна по сравнению с искусственными обладают высокой износостойкостью, малыми сминаемостью и усадкой, но их гигиенические свойства невысоки. Поэтому для бельевого ассортимента эти волокна не применяют, а для изделий одежного назначения их чаще используют в смеси с натуральными и искусственными волокнами и нитями, так как в этом случае отрицательные гигиенические свойства синтетических волокон компенсируются положительными гигиеничес-. кими свойствами других компонентных волокон. Таким образом, для получения изделий с необходимыми положительными свойствами важным является выбор рациональной смески волокон и их процентного соотношения.
Основными представителями синтетических волокон являются полиамидные (капроновые), полиэфирные (лавсановые),
158
полиакрилонитрильные (нитроновые), полиолефиновые (полипропиленовые, полиэтиленовые), полигалогеновые (поливи-нилхлоридные (ПВХ), хлориновые), поливинил спиртовые (ви-ноловые).
Полиамидные (капроновые) волокна получают из полимера капролактама —- низкомолекулярного кристаллического вещества, которое в свою очередь добывают из продуктов химической переработки каменного угля или нефти.
К положительным свойствам капронового волокна относят: высокую прочность, самую большую среди текстильных волокон устойчивость к истиранию и изгибам, малую сминаемость и усадку, устойчивость к действию микроорганизмов.
Однако капроновое волокно малогигроскопично, поэтому гигиенические свойства изделий из таких волокон невысоки. Кроме этого, капроновое волокно жесткое, сильно электризуется, неустойчиво к действию света, щелочей, минеральных кислот, имеет низкую термостойкость. На поверхности изделий, выработанных из капроновых волокон, образуются пилли, которые из-за высокой прочности волокон сохраняются в изделии и в процессе носки не исчезают.
Капроновые волокна используют главным образом в смеси (обычно 10—20 %) с шерстью, хлопком в ассортименте костюмных, пальтовых тканей. Из тонких комплексных, текстуриро-ванных и мононитей изготавливают легкие блузочные, платьевые, плащевые ткани, бельевой трикотаж, чулочно-носочные изделия, кружева. Иа толстых комплексных нитей получают корд для автопокрышек, крученые изделия (канаты, веревки), ме-бельно-декоративные ткани. Монопити используют для изготовления ситовых тканей, в качестве заменителя щетины, лески.
Полиэфирные (лавсановые) волокна получают из продуктов переработки нефти (полиэтилентерефталата) и каменноугольной смолы (терефталевой кислоты и этиленгликоля).
Лавсановое волокно характеризуется высокой несминаемо-стью, превосходя в этом все текстильные волокна, в том числе и шерсть.
Лавсановое волокно обладает очень высокой стойкостью к свету и атмосферным воздействиям (уступая только нитроновому волокну). По этой причине его целесообразно использовать в гардинно-тюлевых> тентовых, палаточных изделиях. Лавсановое волокно является термостойким. Оно термопластично, благодаря чему изделия из него хорошо сохраняют эффекты плиссе и гофре. По стойкости к истиранию и изгибам лавсановое волокно несколько уступает капроновому, имеет на разрыв высокую прочность. Оно устойчиво к разбавленным кислотам, ще-
159
лочам, но разрушается при воздействии концентрированной серной кислотой и горячей щелочью.
К недостаткам лавсанового волокна относятся низкая гигроскопичность (до 1 %), плохая окрашиваемость, повышенная жесткость, электризуемость и пиллингуемость. Образующиеся пилли длительно сохраняются на поверхности изделий.
Для снижения сминаемости изделий лавсановое волокно чаще используют в смеси с шерстью, хлопком, льном, вискозным волокном для выработки тканей, трикотажа, искусственного меха. Из текстурированных нитей получают верхний трикотаж, из комплексных нитей — тюлевые изделия, из мононитей — сетки, щетину.
Полиакрилонитрилъные (нитроновые) волокна вырабатывают из сополимеров полиакрилонитрила, содержащих один или два других компонента.
Извитое нитроновое волокно по внешнему виду схоже с тонким шерстяным волокном. По многим свойствам нитроновое волокно близко к лавсановому. Так же, как и лавсановое, нитроновое волокно обладает высокими теплозащитными свойствами, малой сминаемостыо и усадкой. По светостойкости нитроновое волокно превосходит все текстильные волокна, и поэтому из него изготовляют гардинно-тюлевые, тентовые и другие изделия. Нитроновое волокно имеет очень высокие термостойкость (180—200 ° С) и устойчивость к действию микроорганизмов, но малую гигроскопичность (0,7—0,9 %), что делает изделия из него негигиеничными. Из синтетических волокон оно обладает самой низкой устойчивостью к истиранию, но сравнительно небольшой прочностью.
Нитроновые волокна в чистом виде и в смеси с шерстью используют для выработки платьево-костюмных тканей, искусственного меха, различных трикотажных изделий — главным образом верхнего трикотажа, головных уборов, шарфов, перчаточных изделий. Из комплексных нитей вырабатывают изделия, подвергающиеся действию светопогоды, — гардинно-тюлевые изделия, рыболовные снасти.
Полиолефиновые (полипропиленовые, полиэтиленовые) волокна получают из продуктов переработки нефти и природного газа — полипропилена и полиэтилена. Это самые легкие текстильные волокна, изделия из них не тонут в воде. Они устойчивы к истиранию, действию химических реагентов, микроорганизмов, достаточно прочные. Основные недостатки полио-лефиновых волокон — низкая гигроскопичность (0,02 %) и малые свето- и термостойкость (при температуре 50—60 °С происходит значительная усадка волокон).
160
Моно- и комплексные нити используют для выработки парусных тканей, веревок, канатов. Полиолефиновые волокна в чистом виде или в смеси с шерстью, хлопком применяют для изготовления ковров, мебельно-декоративных тканей, скатертей, одеял.
Полигалогеновые (поливинилхлоридные (ПВХ), хлори-новые) волокна вырабатывают из раствора поливинилхлорид-ной смолы в диметилформамиде (ПВХ) и из хлорированного по-ливинилхлорида (хлориновое волокно). По своим свойствам эти волокна значительно отличаются от других синтетических волокон тем, что они в результате малой теплопроводности обладают высокой теплоизоляционной способностью, не горят, не гниют, очень стойки к действию различных химических реагентов (щелочей, кислот, окислителей). На белье из полигало-геновых волокон вследствие их высокой электризации о кожу человека накапливаются электростатические заряды, имеющие лечебный эффект при болезнях суставов. Однако ПВХ и хлориновое волокно имеют низкую гигроскопичность (0,2—0,3 и 0,1—0,15 % соответственно), плохую окрашиваемость.
Полигалогеновые волокна чаще всего используют в смеси с другими волокнами для производства трикотажного белья, фильтровальных тканей, сукна.
Поливинилспиртовые (виноловые) волокна изготавливают из поливинилового спирта, получаемого из поливинилаце-тата, являющегося продуктом переработки ацетилена и уксусной кислоты.
Виноловое волокно по сравнению с другими синтетическими волокнами имеет самую высокую гигроскопичность (5 %), высокие термостойкость (180—190 °С) и устойчивость к исти-ранию, обладает достаточной прочностью, устойчивостью к действию света, химических реагентов (кислот и щелочей, кроме концентрированных минеральных кислот), микроорганизм мов, хорошо окрашивается.
Виноловое волокно в смеси с хлопковым, вискозным и гпер-стяным волокнами используют для выработки сорочечных' платьево-костюмных тканей, бельевого и верхнего трикотажа, ковров, одеял. Из комплексных нитей вырабатывают сети, крученые изделия (канаты и др.).