Нетканые текстильные материалы. Учебное пособие

УДК 677.026(075) ББК 37.234.1я7

Антонова М. В.

Нетканые текстильные материалы : учебное пособие / М. В. Антонова, И. В. Красина; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2016. – 80 с.

ISBN 978-5-7882-1905-9

Содержит описание традиционных и современных способов производства нетканых материалов.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 29.03.02 «Технология и проектирование текстильных изделий», профиль «Технология текстильных изделий».

Подготовлено на кафедре технологии химических, натуральных волокон и изделий.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты: ген. директор ООО «Квинта» канд. техн. наук

А. С. Парсанов

канд. техн. наук, доц. каф. материаловедения, сварки и производственной безопасности КНИТУ им. А. Н. Туполева В. А. Абдуллина

ISBN 978-5-7882-1905-9 © Антонова М. В., Красина И. В., 2016

©Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2016

2

ВВЕДЕНИЕ

Нетканые материалы представляют все больший интерес для текстильной промышленности. Формирование текстильных полотен нетрадиционными способами и возможность использования в них всех известных видов волокон придают нетканым материалам новые качества. Нетканые материалы на сегодняшний день используются в самых различных областях: от медицины и бытового применения до строительства зданий и автодорог.

Одновременно с развитием производства нетканых материалов стало развиваться и оборудование для их производства. Современные технологии позволяют получать материалы с повышенными прочностными свойствами и одновременно мягкие, не уступающие по качеству тканым материалам.

В учебном пособии описаны традиционные технологии производства нетканых материалов, а также современные модификации этих технологий. Представлена классификация нетканых материалов и систематизированы их характеристики. На современном теоретическом уровне и практическом применении рассмотрены основные стадии технологических процессов производства нетканых материалов, начиная с подготовки сырья и заканчивая отделочными операциями.

Учебное пособие содержит теоретическое обоснование и рекомендации по изучению и реализации технологий, основанных на все возрастающем влиянии прогрессивных технологических процессов.

3

1. КЛАССИФИКАЦИЯ НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО СПОСОБАМ ПРОИЗВОДСТВА

Нетканые материалы – это полотна и изделия, изготовляемые из волокон, нитей или других видов материалов (текстильных и сочетаний их с нетекстильными, например пленками) без применения прядения и ткачества. Свойства нетканых материалов зависят от их структуры и способа производства, а также от природы используемого сырья.

Различают нетканые материалы типа тканей (холстопрошивные, нитепрошивные, тканепрошивные, иглопробивные, клееные, комбинированные) и ватины (холстопрошивные, иглопробивные, клееные), а также бытового и технического назначения.

По назначению нетканые материалы можно разделить на две основные группы:

-долгосрочного пользования (ковры, искусственный мех, тканеподобные нетканые материалы, прокладки, фильтры и др.);

-краткосрочного и разового пользования (пластыри, бинты, постельное больничное белье, полотенца, халаты, детские пеленки, салфетки для стирания пыли, обтирочные материалы и т. п.).

Различают следующие основные технологические операции получения нетканых материалов:

1)подготовка сырья (рыхление, очистка от примесей и смешивание волокон, перемотка пряжи и нитей, приготовление связующих, растворов химикатов, например отвердителей, агентов набухания волокон, ПАВ, и т. д.);

2)формирование волокнистой основы (например, холста, системы нитей);

3)скрепление волокнистой основы в единую систему (непосредственно получение нетканых материалов);

4)отделка нетканых материалов.

4

Нетканые материалы в зависимости от методов скрепления подразделяются на три класса:

1)скрепленные механическим способом;

2)скрепленные физико-химическим способом;

3)скрепленные комбинированным способом.

Обширная классификация составлена И.Н. Стерлиговым

(рис. 1) [1].

По механической технологии получают вязальнопрошивные нетканые полотна (холсто-, ните-, ткане- и пленкопрошивные полотна), а также иглопробивные нетканые полотна, изготовленные иглопрокалыванием волокнистого холста или в сочетании его с тканью или полимерной пленкой.

Рис.1. Классификация способов производства нетканых материалов

По физико-химической технологии вырабатывают клееные полотна из волокнистого холста, холста из элементарных нитей и (или) ткани, скрепляя структуру дисперсиями и растворами полимеров. Термоскрепленные полотна изготовляют из волокнистого холста, холста из элементарных нитей, скрепляя их с помощью термоплавких

5

волокон, нитей, порошков путем высокотемпературного воздействия, а иногда и давления. Фильерные полотна - это полотна, изготовленные из волокнистого холста в процессе непосредственного формирования непрерывных нитей из расплавов полимеров. К бумагоделательным полотнам относят полотна, изготовленные с использованием текстильных волокон, диспергированных в водной среде с применением связующих веществ.

По комбинированной технологии вырабатывают тафтинговые, электрофлокированные, иглопробивные с пропиткой нетканые материалы и войлоки. Технология предусматривает механическое формирование структуры материала с последующим ее упрочнением связующими.

6

2. СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для производства нетканых материалов используют натуральные и химические волокна, их смеси и отходы отраслей текстильной и трикотажной промышленности, отходы химического производства и отходы бытового и производственно-технического потребления. К натуральным относятся волокна природного происхождения - растительные (хлопок, лен, койр, капок, джут и др.), животные (шерсть различных видов животных и натуральный шелк) и минеральные (асбест). Химическими называют волокна, изготовленные из природных или синтетических высокомолекулярных веществ, полученные разрезанием или разрывом комплекса элементарных химических нитей или другими способами. Химические волокна подразделяют на искусственные, полученные из природных высокомолекулярных веществ, и синтетические, полученные из синтетических высокомолекулярных веществ [2].

Подробная классификация волокон представлена на рис.2. В основу классификации текстильных волокон положено два основных признака – химический состав волокон и способ их получения (происхождение).

Натуральные волокна.

Хлопковое волокно получают из хлопка-сырца, собираемого машинами или вручную с технического растения хлопчатника. В процессе первичной обработки хлопка-сырца от семян последовательно отделяют хлопковое волокно длиной более 20 мм, пух (линт) длиной 20—13 мм и подпушек (долинт) длиной менее 5 мм.

7

8

Рис. 2 . Классификация сырья, используемого для производства нетканых материалов

Хлопок - это волоски на семенах хлопчатника. Внешний вид волокон: мягкие, тонкие, матовые, белые с легким кремовым оттенком (существуют сорта хлопчатника, дающие волокна зеленоватого или бежевого цвета). Хлопковое волокно тонкое (средняя толщина - 20-22 мкм), но очень прочное.

Хлопок обладает ценными свойствами. Он гигроскопичен, легко отбеливается, устойчив к веществам, применяемым при химчистке, хорошо окрашивается. Недостатками хлопка являются неравномерность по длине и степени зрелости, высокое содержание сорных примесей. Хлопковое волокно требует тщательной предварительной очистки до формирования волокнистого холста. Из хлопка получают тонкую, равномерную и прочную пряжу и делают из нее самые разнообразные ткани - от тончайших батиста и маркизета до толстых обивочных тканей [3].

Койр - волокно из оболочек плодов кокосовой пальмы. Койр - одревесневшие сосудистые пучки красно-коричневого цвета, длиной 15—33 см, толщиной 0,05—0,3 мм. Лучший койр получают из недозревших орехов, которые вымачивают в морской воде, затем волокна вычёсывают. Самые длинные (25,4—30,5 см) и средние (20,3— 25,4 см) волокна идут на изготовление койровой нити, из которой делают маты, циновки, не намокающие и не тонущие в воде верёвки и канаты, рыболовные сети. Грубое одревесневшее волокно зрелых орехов идёт на изготовление щёточных изделий, короткое и запутанное волокно — на набивку матрацев и подушек. Из волокон листьев изготовляют канаты, циновки, щётки и прочее. Производят койр главным образом в Индии и на острове Шри-Ланка (Цейлон).

Капок - волоски из плодов сейбы (Ceiba pentandra). Сейбу по-другому еще называют хлопчатое дерево или хлопковое дерево. Культивируют сейбу в тропических странах обоих полушарий, особенно в Азии. Волокна образуются на внутренней стороне створок плодов — коробочек (не на семенах). Длина волокон 10—35 мм, диаметр 0,02—0,04мм.

9

Внешний вид: мягкие, белые или буроватые. Они не смачиваются водой и не сваливаются. В воде капок в несколько раз более стоек, чем пробка. Капок применяют для набивки спасательных кругов и жилетов, мягкой мебели, матрацев и подушек, а также как звуко- и теплоизоляционный материал [4].

Льняное волокно. Комплексное волокно, выделяемое из стеблей льна при первичной его обработке в виде длинного и короткого волокна, представляет собой сложный комплекс пучков элементарных волокон, соединенных между собой. Длина комплексного волокна 170—250 мм, средний поперечник 150—200 мкм. В поперечном сечении стебля льна имеется 20— 32 волокнистых пучка, содержащих 14—24 элементарных волокна каждый, а общее число элементарных волокон 350— 650. Характерным свойством комплексного волокна является его способность к дроблению на более мелкие комплексы, вследствие чего его размеры при дальнейшей обработке изменяются. Прочность комплексного волокна зависит от прочности, длины, числа элементарных во локон и от прочности их спаек в пучке. Лен применяют для получения нетканых материалов в чистом виде и в смеси с химическими волокнами. Преимущество льняного волокна заключается в его высокой прочности. Недостатками являются неравномерность по длине, низкая устойчивость к гниению [3].

Шерстяные волокна. Шерстью называют волосяной покров млекопитающих, обладающий прядильными качествами. Волокна шерсти состоят из молекул природного белка кератина. Основную массу шерсти (до 95%) дают овцы. По своему значению для народного хозяйства шерсть занимает второе место после хлопка. У нее много весьма ценных свойств: она легка, плохо проводит тепло и хорошо поглощает влагу [2]. Различают натуральную, заводскую, овчинно-шубную и восстановленную шерсть. Натуральной называют шерсть, получаемую состриганием шерсти с живых животных (овечья, козья и др.), вычёсыванием (верблюжья, собачья, козий и кроличий пух) или собиранием при линьке (коровья, конская,

10