книги из ГПНТБ / Кулагина, М. И. Новые способы прядения шерстяных и химических волокон

В результате проведенного расчета технико-экономической эф­ фективности по двум сравниваемым способам можно сделать вы­ вод, что стоимость производства 1 кг пряжи иа машинах Repco во всех случаях меньше, чем при обычном способе.

Для ткацкой пряжи снижение себестоимости от внедрения ма­ шин Repco составит 21—27% в зависимости от линейной плот­ ности вырабатываемой-пряжи.

Производство самокрученой пряжи в настоящее время являет­ ся реальной перспективой резкого увеличения производитель­ ности оборудования и труда в прядении.

Область применения ST-машин должна быть определена при широкой производственной проверке их, однако по принципу сооб­ щения крутки, волокнам эти машины наиболее пригодны для кам­ вольного производства, перерабатывающего легко ссучиваемые шерстяные волокна.

При переработке плохо ссучиваемых волокон, в частности хлоп­ ка, полушерстяных смесей с большим вложением химических воло­ кон, а также чисто химических смесей, эти машины необходимо дополнительно усовершенствовать.

Специфические свойства самокрученой пряжи (при обязатель­ ном докручивании на крутильных машинах) определяют ее назна­ чение, в первую очередь для ткацкого производства для выработки определенного плательного и костюмного ассортимента.

Самокрученую пряжу возможно будет использовать для изго­ товления некоторых трикотажных изделий при соответствующей релаксационной обработке.

Уровень освоения и внедрения машин для производства само­ крученой пряжи в настоящее время зависит от удачного решения ряда проблем по технологии и конструкции машины:

1) исследования технологии процесса с целью увеличения прочности, улучшения равномерности по крутке и снижения струк­ турной неровноты самокрученой пряжи;

2)изыскания оптимальных условий формирования пряжи лю­ бой линейной плотности, обеспечивающих максимальную проч­ ность самокрученой пряжи при минимальной крутке и максималь­ ной производительности;

3)разработки стандартных методов оценки крутки составляю­ щих стренг и самокрученой пряжи и изготовления приборов для стандартных испытаний;

4)изыскания методов обработки пряжи, исключающих необхо­ димость дополнительного кручения на крутильной машине;

5)разработки оптимальной технологии кручения ST-пряжи на крутильных машинах;

6)изыскания надежной долговечной конструкции крутильных цилиндров и привода к ним;

7)выбора долговечных опор для крутильных цилиндров;

8)создания компрессорного хозяйства для обеспечения машин сжатым воздухом;

9)увеличения скорости крутильного устройства.

ПО

Распространение крахмала и высушивание осуществляются на бобинах. Такая пряжа разматывается изнутри, что не вызывает трудностей.

Пряжа с нулевой круткой, получаемая способом TNO, по своей структуре отличается от обычной пряжи.

Новая пряжа имеет плоское лентообразное поперечное сечение и обладает недостаточной прочностью по сравнению с пряжей, по­ лученной обычным способом.

Когда эта пряжа перерабатывается в ткань, волокна основы зажимаются пряжей утка, и ткань оказывается достаточно прочной даже после стирки (150 циклов дают потерю прочности 10%). Ткани из новой пряжи более пушисты, так как пряжа обладает большей кроющей способностью и должна предназначаться для специального ассортимента.

Другой особенностью является больший блеск тканей, так как волокна абсолютно параллельны друг другу, что вызывает боль­ шое отражение света при малом рассеянии.

Переработка новых видов пряжи сложна. Экономику этого способа трудно оценить; пока не ясны все преимущества и недо­ статки. Неизвестны уровень обрывности, норма обслуживания и другие параметры. Но способ TNO имеет свои перспективы и воз­ можно его сосуществование с другими новыми способами.

СПОСОБ PAVENA

В одном из научно-исследовательских институтов Голландии были проведены многочисленные исследования [43, 50, 51] способа получения бескруточной пряжи. Вытянутая ровница, полученная обычным способом, после пропитки суспензией крахмала поступает в зону высоких температур. Содержащийся в пряже крахмал на­ столько сильно склеивает волокна, что образуется прочная пряжа без скручивания. Скорость выпуска пряжи при этом спосо­ бе прядения в настоящее время составляет 125 м/мин, но может быть достигнута скорость до 300 м/мин.

Бескруточную пряжу можно перерабатывать в ткачестве без шлихтования. После ткачества производят расшлихтовку суровой ткани.

Ткани, выработанные из бескруточной пряжи, отличаются вы­ сокой равномерностью и повышенным блеском. Такие ткани лучше поглощают пот, чем ткани из обычной пряжи с кольцевых пря­ дильных машин.

Облагораживание свойств пряжи проводят главным образом комбинированием процессов плюсования с мерсеризацией или кра­ шением.

Пряжа с нулевой круткой, получаемая способом Pavena, наш дет широкое применение при изготовлении одежных, бельевых тканей и позволит значительно повысить эффективность процесса прядения.

112

С П О С О Б Ы П О Л УЧ Е Н И Я П РЯ Ж И И З П Л Е Н О Ч Н Ы Х М А Т Е Р И А Л О В

Несомненно, одним из интереснейших достижений в последнее время является производство тканей и корда из разрезной или фибриллированной пленки [44—49].

Промышленным сырьем для получения пленочных нитей или волокон являются полиолефины, высокоплотный полиэтилен, поли­ пропилен.

При применении нитей из пленок снижается себестоимость из­ делий, улучшаются их свойства.

Пленочные материалы широко используют для производства веревок, корда, мешков, упаковочных материалов, основы ковров, автомобильных покрышек, напольных покрытий, мебельных тка­ ней и т. д. Эти материалы могут быть использованы и для изго­ товления спецодежды.

Основным свойством волокон из разрезной пленки является их грубость —■большая линейная плотность, что ограничивает их про­ мышленное применение.

Использование полимерных пленок в текстильной промышлен­ ности ведется в двух направлениях:

1)получение непрерывных нитей плоского сечения методом разрезания пленок;

2)получение волокнистой ленты расщеплением пленочных ма­ териалов на фибриллы, подобные волокнам, и получение из этой

ленты пряжи, подобной пряже из одиночных волокон.

Первое направление осуществляется с помощью следующих технологических процессов: экструзии пленки; разделения пленки на полоски; вытягивания полосок под воздействием нагрева; тер­ мофиксации плоских нитей и наматывания.

Конечным продуктом в данном случае является комплексная нить, которая без дополнительной обработки может быть исполь­ зована в ткачестве для изготовления определенного ассортимента (мешкотары, основы для ковров и т. д.).

Второе направление представляет интерес с точки зрения вы­ сокой производительности оборудования для получения чисто хи­ мической пряжи с нулевой круткой.

Технология получения пряжи из пленочных материалов осно­ вана на способности термопластичных пленок превращаться в во­ локнистую структуру под влиянием механических, термических, пневматических, химических и даже акустических обработок. Эта операция получила название фибрилляции. Фибриллы, на которые расщепляется пленка, имеют конечную длину и соединены друг с другом в поперечных точках.

Технология получения, например, прядей Barfilex из полипропи­ лена такова:

экструзия пленки (пленочных полосок) профилированного се­ чения;

вытягивание пленки с одновременным подогревом;

расщепление капилляров прямоугольного сечения с утонением в 10—14 раз;

термофиксация; наматывание.

Линейная плотность получаемых элементарных волокон состав­ ляет 1,67 текс. Нить похожа на обычную шелковую нить.

Вытягивание осуществляется как непрерывный процесс со ско­ ростью 215 м/мин. При достаточно высоких вытяжках вытянутая пленка может быть расщеплена на тонкие волокна одним из про­ стых механических способов: изгибанием, трением или тиснением (трепанием). Такие волокна имеют прямоугольное поперечное се­ чение: одна сторона, равная толщине пленки после вытягивания, составляет от 0,5 до 5,0 мк, другая — от 5 до 40 мк. Волокна раз­ личны по линейной плотности, но в среднем они значительно тонь­ ше, чем нити, которые можно получить при разрезании обычной пленки. Пряжа выглядит как непрерывный продукт, но обладает большей мягкостью, объемностью и меньшим блеском, так как фибриллированные волокна не параллельны оси пряжи.

Этот способ имеет недостатки: некрученая пряжа имеет малую прочность — при скручивании в две нити прочность повышается; для получения пряжи могут быть использованы только полипро­ пилен и полиэтилен с высокой плотностью.

В настоящее время известны два промышленных способа по­ лучения тонких волокон методом фибрилляции: Plasticisers и LIRA.

Прочность вытянутых пленок намного выше прочности нату­ ральных волокон и к тому же масса полиолефина на 50% ниже.

Фирма Plasticisers (Англия) сконструировала поточные линии для производства пряжи или волокон Fibrite из полипропиленовой пленки.

1.Линия МК НА, заканчивающаяся штапелнрующей машиной,, выпускает ленту из извитого волокна определенной длины. На этой же линии можно получать нить, намотанную в конические,, цилиндрические или двухконусные бобины.

2.Линия МК III позволяет вырабатывать пряжу 100—222 текс

скруткой 50 кр/м, используемую в ковровом производстве в ка­

честве основы. Эта пряжа отличается высокой прочностью, хоро­ шо перерабатывается на сновальных машинах и в ткацком произ­ водстве. Ею можно заменить хлопчатобумажную и вискозную пря­ жу при изготовлении многих технических изделий, которые будут иметь высокую стойкость к истиранию и смятию.

Волокно Fibrite можно использовать в смеси с искусственными,, синтетическими и натуральными волокнами для получения объем­ ной пряжи.

Пряжа из пленочных материалов по сравнению с пряжей из натуральных и искусственных волокон обладает рядом ценных свойств: малый удельный вес; высокая прочность в сухом и мок­ ром состояниях; устойчивость к действию кислот, ультрафиолето­ вых лучей при добавлении специальных светостабилизаторов; от­

114

сутствие крашения при непрерывном прядении из гранулирован­ ного окрашенного сырья; высокая стойкость к истиранию, смятию, гниению; физиологическая безвредность; неизменность свойств в мокрой среде.

К недостаткам пряжи из пленочных материалов относятся: по­ теря прочности под действием светопогоды; негигроскопичность; наличие трудноустранимых электрических зарядов, приобретаемых при технологической обработке.

Экономическая эффективность способов получения пряжи с нулевой круткой из чисто химического сырья пока не установлена окончательно, так как она зависит от себестоимости получаемой пленки (в одних странах она ниже, чем себестоимость синтети­ ческих волокон, в других — выше).

Однако перспективы применения пряжи из пленочных материа­ лов довольно широки.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ПРЯЖИ

Производство комбинированной пряжи занимает промежуточ­ ное место между производствами пряжи из одиночных волокон и комплексных нитей. Комбинированная пряжа состоит из двух ком­ понентов: как правило, из бесконечного моноволокна и составляю­ щей штапельного строения. Комбинированную пряжу можно ис­ пользовать вместо пряжи, получаемой из смеси волокон по клас­ сической технологии гребенного или аппаратного прядения.

Производство комбинированной пряжи можно отнести к физи­ ко-механическим или химико-механическим способам прядения в зависимости от того, какими средствами формируется пряжа.

Такую пряжу можно вырабатывать с нулевой круткой, так как прочность пряжи создается не только механическими силами при кручении, но и химическими или другими средствами.

В настоящее время известны два таких способа, находящихся на стадии опытно-промышленного освоения: химико-механический способ Bobtex, разработанный в Канаде, и физико-механический способ Rotofill — в США.

Способ ВоЬтех

Технологический процесс получения комбинированной пряжи Bobyarn известен около 15 лет [52—55]. Разработан он фирмой

Bobtex Согр. и известен под названием Bobtex Integrated Compo­ site Spinning (ICS).

В стадии разработки находится процесс производства комби­ нированной пряжи с использованием аэродинамического пряде­ ния — Aerodinamic Brake Spinning (ABS) [54].

Сущность способа Bobtex (ICS) состоит в сочетании техноло­ гии получения химического волокна и обычной технологии пряде­ ния одиночных волокон, из которых формируют наружную оболоч­

ку за счет взаимодействия их с расплавленной стержневой нитью. Пряжа приобретает прочность в результате взаимодействия затвер­ девшего расплава с волокном.

При получении такой пряжи исключается длительная обработ­ ка полимерных волокон. Для наружной оболочки могут быть ис­ пользованы как химические штапельные волокна, так и натураль­ ные, в частности шерстяные.

Способ термофиксации штапельных волокон при последующем

.затвердевании полимера позволяет разделить механизмы форми­ рования пряжи и наматывания, что дает возможность вырабаты­ вать пряжу при высокой скорости. В качестве пластификатора может быть использован любой полимерный материал, подвергаю­ щийся экструзии. Фирма использует семь полимеров, включая по­ лиамид и полиолефин.

Способ Bobtex состоит из следующих процессов: экструзия полимерного моноволокна;

формирование прядильной мычки посредством утоиеиия питаю­ щего продукта;

соединение полимерной и волокнистой составляющих; ложное кручение двухкомпонентной прядильной мычки;

лостность продукта в I зоне нарушена, во II зоне кручения пряжа получает действительную крутку. Моноволокно к этому времени успевает охладиться и застыть. Сформированная таким образом пряжа отводится выпускными валиками 6 и наматывается в па­ ковку 7.

116

Фирма Bobtex разработала опытную установку ICSOMAT, яв­ ляющуюся прототипом промышленной машины.

Для подачи волокон в зону формирования пряжи использован высокоскоростной двухремешковый вытяжной прибор. Машина максимально упрощена, оснащена взаимозаменяющимися узлами п ее легко перезаправлять при изменении компонентов пряжи. Для подачи в зону формирования коротких волокон может быть использован расчесывающий валик.

На свойства получаемой комбинированной пряжи влияют вид и количество волокон, входящих в ее состав. Предпочтительным является соотношение компонентов 50 : 50. Структура пряжи от­ личается от структуры обычной штапельной пряжи. Комбиниро­ ванная пряжа состоит из волокон, распределенных в связующей массе полимерного материала так, что их кончики выступают на поверхность нити. Затвердевающий полимер создает дополни­ тельные связи между волокнами, увеличивает силы внутреннего сцепления, образовавшиеся при кручении и предотвращающие скольжение волокон относительно друг друга. Взаимовлияние по­ лимерного пластификатора и волокон приводит к появлению у пряжи новых прочностных свойств, более высоких, чем у полимер­ ного моноволокна и любой штапельной пряжи.

Соотношение содержания полимерной смолы и волокон значи­ тельно влияет на жесткость пряжи: чем меньше пластификатора,

тем пряжа более гибкая.

Благодаря хорошей контролируемости процесса формования моноволокна получаемая комбинированная пряжа обладает высо­

Физико-механические свойства одного из видов пряжи, состоя­ щей из полиэтиленового моноволокна (47%) и полиэфирного во­ локна i(53%) следующие:

117

Принципиально на установке ICSOMAT можно вырабатывать пряжу различных видов и даже пряжу с заранее заданными свой­ ствами, но фирма Bobtex вырабатывает пряжу только для тканей специального назначения (фильтры, прокладки, технические сук­ на, брезенты и др.).

Из пряжи Bobyarn можно изготовлять ковры, спецодежду, обивочные, мебельные, мешочные и упаковочные ткани, изоляци­ онные и дублированные изделия, т. е. большой ассортимент пря­ жи, вырабатываемой в СССР по аппаратной системе прядения.

Экономичность нового способа получения комбинированной пряжи достигается за счет сокращения затрат на оборудование и обработку в прядении в среднем около 50% волокнистого материа­ ла, вместо которого используют химические волокна (в качестве пластификатора), и увеличения скоростей прядения до 300 м/мин. Волокнистый материал, используемый на установке Bobtex в ка­ честве наполнителя, можно обрабатывать до стадии получения ленты. Таким образом, замена обычных кольцевых прядильных машин установками фирмы Bobtex (одинаковыми по стоимости с прядильными машинами) приведет к снижению затрат на 1 кг вырабатываемой пряжи примерно вдвое. Более точно экономиче­ скую эффективность применения нового способа можно будет оп­ ределить после промышленного его освоения.

Производство фасциированной пряжи

Новый способ получения комбинированной фасциированной* пряжи, разработанный в США фирмой Du Pont, получил название Rotofill [56]. Он относится к физико-механическим способам непре­ рывного прядения, но вместо обычного крутильно-мотального ме­ ханизма здесь использован механизм ложного кручения, в котором стержневая нить соединяется с обкруточной нитью и при этом происходит эффект самоскручивания, аналогичный эффекту при производстве самокрученой пряжи. Кручение при этом способе — двухзонное. Получаемая фасциированная пряжа имеет действи­ тельную крутку и состоит из сердечника (стержня) в виде парал­ лельных штапельных волокон и нитей крученой пряжи, обвиваю­ щих этот сердечник.

Использование аэродинамического механизма ложного круче­ ния позволило достигнуть высоких скоростей прядения за счет разделения узлов формирования пряжи и наматывания.

* Название фасциированная происходит от латинского слова facssia, что оз­ начает пучок связанных прутьев (в данном случае волокон, связанных обкруточнон нитью).

118

Применяемая технология отличается от обычной только в зоне формирования пряжи и состоит из следующих операций:

вытягивание питающего продукта; транспортировка вытянутого полупродукта в зону кручения;

,сообщение ложного кручения стержневой составляющей; соединение стержневой составляющей с обкруточной;

формирование пряжи (преобразование ложной крутки в дейст­ вительную) ;

наматывание.

Технологическая схема получения фасциироваиной пряжи по­ казана на рис. 51. Вытянутая обычным способом лента 1 подается

Рис. 51. Технологическая схема получения фасциированной пряжи

в устройство 2, создающее всасывающий воздушный поток. Под действием этого потока сформированная мычка стержневой со­ ставляющей поступает в камеру пневмовыорка 3, имеющего высо­ кую скорость воздушной струи. Под действием воздушной струи стержневая мычка на участке 4 (I зона кручения) получает лож­ ную крутку, причем из-за большой ширины мычки краевые и цент­ ральные волокна скручиваются неодинаково. Согласно теории гео­ метрического строения (см. гл. I) реализация крутящего момента неравномерна: центральному пучку сообщается максимальное чис­ ло витков, краевым — минимальное.

В воздушный крутильный зажим подается в тангенциальном направлении обкруточная составляющая 5, соединяющаяся со стержневой мычкой, стремящейся раскрутиться после выхода из крутильного зажима. Неравномерность наложения ложной крутки

в/ зоне приводит при соединении во II зоне с обкруточной нитью

кобразованию действительной крутки, так как иа недокрученные (краевые) пряди распространяется во II зоне общий крутящий

момент, приобретенный всей прядью в I зоне, но противополож­ ного знака. Внутренние волокна пряди полностью раскручиваются, а краевые вместе с обкруточной нитью приобретают действитель­ ную крутку в направлении, противоположном крутке в / зоне.

Приемными цилиндрами 6 готовая комбинированная пряжа от­ водится к механизму мотки.

119