тема 3. Общие сведения о текстильных нитях

Материаловедение
Тема 3
Общие сведения о текстильных нитях
Вопросы, рассматриваемые в теме 3
•Пряжа. Получение, строение и свойства пряжи
•Классификация пряжи и нитей. Строение и свойства
различных видов текстильных нитей
•Свойства текстильных нитей
Пряжа. Получение, строение и
свойства пряжи
Пряжа – это текстильная нить, изготовленная из штапельных
волокон, обычно скручиванием (под штапельным волокном в
данном случае понимают любые волокна, имеющие
определенную ограниченную длину).
Пряжа образуется из волокнистой массы в процессе прядения.
Общая характеристика процесса
прядения
Прядение -это совокупность технологических процессов, в
результате которых из волокнистой массы получается пряжа,
должна иметь определенную (заданную) толщину, прочность на
разрыв и ровноту.
В пряже связь между отдельными волокнами
осуществляется силами трения, которые возникают при
уплотнении волокон посредством скручивания.
Волокна, используемые для прядения, называют
прядильными.
К ним относятся хлопок, лен, шерсть, отходы шелкомотания
или натуральный шелк – волокно, получаемое при разрыхлении
коконов, различные химические, штапельные волокна.
Сущность процесса прядения.
Волокнистое сырье поступает на прядильные предприятия в виде плотно
спрессованных кип. Волокна в волокнистой массе расположены хаотично, мало
распрямлены и плотно прилегают друг к другу.
Для того, чтобы исходное сырье превратить в пряжу, необходимо:
• уменьшить плотность волокнистой массы, разделив ее на отдельные волокна;
• удалить примеси;
• придать волокнам необходимую степень ориентации;
• прочно соединить их между собой.
Общей задачей прядильного производства является постепенное
утонение волокнистой массы и преобразование ее в пряжу, которая
должна обладать определенными механическими свойствами при
заданной толщине.
Этапы процесса прядения
Процесс прядения осуществляется в три этапа:
-подготовка волокнистой массы к прядению;
-предпрядение;
-собственно прядение (скручивание и наматывание пряжи).
Подготовка волокнистой массы к прядению (первый этап
прядения), включает в себя следующие операции: рыхление,
трепание, смешивание, чесание.
Рыхление . Целью процесса рыхления является разделение плотно спрессованной
волокнистой массы на отдельные клочки для уменьшения объемной массы. Чем больше
разрыхлена волокнистая масса, тем легче удалить из нее сорные примеси и волокнистые
пороки, тем лучше могут быть перемешаны волокна для получения однородной смеси.
Смешивание. Сущность процесса смешивания состоит в том, чтобы из различных
компонентов, взятых в определенном процентном соотношении, получить однородную
волокнистую массу
Трепание. Цель данной технологической операции – дальнейшее разрыхление
волокнистого материала для очистки его от сорных примесей и волокнистых пороков. На
данной операции волокнистая масса интенсивно очищается от примесей.
Чесание . Целью технологической операции является разъединение мелких клочков
или пучков на отдельные волокна. Чесание производится для окончательного удаления
примесей из волокнистой массы и ее разделения на отдельные волокна, а также для
придания волокнам ориентации. В результате процесса чесания из тонкого слоя
прочесанных волокон формируется лента или ровница. Различают кардочесание и
гребнечесание.
Предпрядение
- это процесс приготовления из ленты более тонкого
продукта – ровницы, предназначенной для прядения.
Ровница образуется путем вытягивания, крутки или ссучивания на
ровничных машинах, при этом волокна распрямляются и парализуются.
Осуществляется данная операция на ровничных машинах.
Собственно прядение
происходит на прядильных машинах и
включает в себя окончательное вытягивание ровницы, скручивание ее в пряжу
и наматывание пряжи.
Существует несколько способов прядения.
Традиционным способом прядения является веретенный способ,
осуществляемый на кольцепрядильных машинах. В настоящее время
разработаны и применяются безверетенные (нетрадиционные) способы
прядения: пневмомеханический, роторный и др., которые позволяют
увеличить производительность труда примерно в два раза, а также получать
пряжу более равномерную по толщине и прочности.
Различают также сухое и мокрое прядение. Мокрый способ прядения
применяется только при прядении льна для получения более плотной и
тонкой льняной пряжи.
Системы прядения и особенности
получаемый пряжи.
Количество операций, входящих в процесс прядения, зависит
от системы прядения.
Системой прядения называется совокупность процессов и
машин (последовательность переходов прядильного
производства), с помощью которых волокнистая масса
перерабатывается в пряжу.
Существует три основных системы прядения.
• кардная,
• гребенная,
• аппаратная.
Они отличаются друг от друга, в основном, способами
осуществления двух основных процессов: чесания волокнистой
массы и утонения продукта.
Аппаратная система прядения - наиболее простая, короткая и
экономичная. При данной системе ватка-прочес после процесса кардочесания не
формируется в ленту, а разделяется на узкие полоски, которые после уплотнения
ссучиванием превращаются в ровницу, то есть отсутствуют операции вытягивания и
выравнивания, а также предпрядение. Получаемая при этом пряжа рыхлая, ворсистая,
пушистая, волокна в ней мало распрямлены и ориентированны вдоль нити, она
имеет низкую прочность. Благодаря высокой объемности и пористости аппаратная
пряжа придает изделиям высокие теплозащитные свойства.
Гребенная система - наиболее сложная и наименее экономичная.
Получаемая при этом гребенная пряжа прочная, гладкая, чистая и тонкая. Волокна
в ней равномерно распределены по длине и поперечному сечению пряжи.
По гребенной системе перерабатывают тонковолокнистый хлопок, тонкую и грубую
длинную шерсть, льняные волокна.
Кардная система прядения - самая распространенная. По ней получают
пряжу из средневолокнистого хлопка, химических волокон и коротких льняных волокон.
При кардной системе пряжа образуется либо на кольцепрядильных машинах, либо
безверетенным способом, чаще всего пневмомеханическим на машинах БД
По прочности кардная пряжа уступает гребенной, но прочнее аппаратной пряжи.
Строение пряжи: а – аппаратной; б – кардной;
в – пневмомеханической
а
б
в
Классификация пряжи и нитей.
Строение и свойства различных видов
текстильных нитей
При производстве готовых текстильных материалов
используются различные виды текстильных нитей:
пряжа, комплексные нити, комбинированные нити,
мононити и другие.
Классификация текстильных нитей.
Пряжа.
Пряжа может классифицироваться по различным признакам::составу волокон, отделке и
колористическому оформлению, строению.
В зависимости от отделки и колористического оформления пряжу подразделяют на:
- суровую (пряжа, которая не подвергалась операциям отделки);
- отбеленную (пряжа, подвергнутая отбеливанию для обеспечения необходимой степени
белизны);
- окрашенную (пряжа, прошедшая операцию крашения в процессе отделочного
производства);
- меланжевую (пряжа, полученная из смеси волокон, окрашенных в различные цвета).
По составу волокон пряжа может быть:
- однородной (состоящая из волокон одного вида);
- смешанной (состоящая из смеси двух или более видов волокон).
По строению (конструкции) различают пряжу:
- одиночную;
- трощенную;
- крученную;
- высокообъемную
Особенности строения пряжи различной
конструкции
Одиночная пряжа образуется на прядильных машинах при скручивании
элементарных волокон.
Трощенная пряжа состоит из двух и более сложенных нитей, не
соединенных между собой круткой. Это придает нитям большую
уравновешенность, чем у однониточной или крученной пряжи
Крученая пряжа получается скручиванием двух и более нитей:
Однокруточная пряжа скручивается из двух или трех одиночных нитей
одинаковой длины за один прием.
Многокруточная пряжа получается в результате двух или более следующих друг
за другом процессов кручения; чаще соединяют две однокруточные пряжи.
Высокообъемная пряжа получается из смеси разноусадочных волокон,
повышенная растяжимость (30% и более), объемность, пушистость и мягкость
которой достигается за счет усаживания части волокон в результате
химической или тепловой обработки. Высокообъемная пряжа может быть
получена при аэродинамической обработке, в результате которой потоком
воздуха разрыхляется структура и увеличивается ее объем.
Комплексные нити.
Комплексная нить (мультифиламент) – текстильная нить,
состоящая из двух и более элементарных нитей.
Различают комплексные нити из натурального шелка и химические комплексные
нити.
К комплексным нитям из натурального шелка относятся шелк-сырец, шелк-уток,
шелк-муслин, шелк-креп, шелк-основа.
В структуре простых (одиночных) химичяеских комплексных нитей
элементарные нити располагаются более или менее параллельно друг другу,
поэтому поверхность нитей ровная и гладкая
Трощенные химические комплексные нити – это первичные комплексные
нити, состоящие из параллельных или слабо скрученных элементарных нитей. Они
имеют гладкую ровную поверхность.
Крученные комплексные нити бывают однокруточными и многокруточными.
Текстурированные комплексные нити представляют собой химические
комплексные нити с измененной путем дополнительной обработки структурой.
Элементарные и комплексные нити в них имеют устойчивую извитость, благодаря
которой текстурированные нити отличаются повышен-ной объемностью,
рыхлостью и пористостью. К группе текстурированных нитей можно отнести
комплексные нити, получаемые из бикомпонентных элементарных нитей, имеющих
устойчивую извитость.
Строение комплексных нитей: а – одиночная
нить;
б – одиночная нить; текстурированные нити:
в – эластик; г - мэлан; д - аэрон
а
б
в
г
д
Комбинированные нити
Комбинированные нити получают соединением составляющих нитей
примерно одинаковой длины. Различные сочетания составляющих
нитей позволяют создать многообразие комбинированных нитей,
различающихся структурными параметрами, показателями физико-механических
свойств и внешним видом, что, в свою очередь, расширяет ассортимент текстильных
материалов, вырабатываемых из этих нитей. Особое место среди комбинированных
нитей занимают эластановые нити, содержащие в своей структуре полиуретановые
волокна типа спандекс или лайкра.
К комбинированным нитям относятся армированные, фасонные и другие.
Армированные нити Классическим видом армированной нити является
стержневая нить любого вида, обкрученная в один или два слоя покровной нитью
другого состава. Это позволяет сочетать в одной нити свойства, присущие
составляющим нитям. Разновидностями армированных нитей являются велюровые и
флокированные нити.
Велюровые нити, или синель, состоят из сердцевинной однокруточной нити, в
которой перпендикулярно продольной оси закреплено множество волокон,
создающих бархатистую поверхность нити.
Флокированные нити получают путем нанесения в электростатическом поле на
стержневую нить, предварительно покрытую клеем, нарезанного ворса. Регулировкой
натяжения стержневой нити и напряжения на электродах можно добиться
равномерного радиального расположения ворсинок на поверхности нити.
Строение армированных нитей
.
:
а – с внешней оболочкой; б – с эластичным стержнем; в – синель
Фасонные нити - текстильные нити, имеющие периодически
повторяющиеся местные изменения структуры или окраски.
Благодаря фасонным нитям получают текстильные материалы с
разнообразной фактурой поверхности.
.
Фасонные нити: а – петлистая; б – спиральная; в – с ровничным эффектом;
г – эпонж; д – узелковая
Мононити
Текстильная мононить, или монофиламентная нить – это нить достаточной
толщины и прочности, чтобы быть пригодной для изготовления текстильного
материала.
Натуральной мононитью является конский волос, который используется при
изготовлении прокладочных материалов.
Химические мононити изготовляют из синтетических полимеров
К мононитям относятся металлические нити.
Наиболее известные металлические нити
- волока – нить круглого сечения;
- плющенка – плоская нить в виде ленточки
- канитель – спиральная нить, полученная из волоки или плющенки;
- люрекс, или алюнит, - ленточки шириной 1-2 мм из алюминиевой фольги с
цветным покрытием (часто под золото или серебро) полиэтиленовой пленкой.
К мононитям относят также пленочные нити. Они могут быть прозрачными и
непрозрачными, цветными и с металлическим напылением (под золото, серебро,
бронзу, перламутр и т.п)
Фибриллированная пленочная нить представляет собой пленочную текстильную
нить с продольным расслоением на фибриллы, имеющие между собой связи. Структура
таких нитей отличается объемностью и пушистостью.
Свойства текстильных нитей
К основным характеристикам свойств текстильных нитей
относятся:
линейная плотность (толщина);
крутка;
разрывная нагрузка, разрывное удлинение;
неравномерность.
Линейная плотность
Является характеристикой толщины нитей.
Линейная плотность нитей, Т, характеризуется массой, приходящейся
на единицу длины и определяется:
m
Т 
L
где m – масса нити, г;
L – длина нити, км.
Различают фактическую линейную плотность, номинальную линейную плотность,
номинально-расчетную линейную плотность, нормальную линейную плотность.
Фактическую линейную плотность, Тф, определяют методом взвешивания при
определенных атмосферных условиях.
Номинальная линейная плотность, Тн – это запроектированная к выработке
линейная плотность.
Номинально-расчетная линейная плотность, Тр – определяется для трощенных и
крученых нитей
Нормальная линейная плотность определяется для крученых нитей с учетом
укрутки (уменьшения длины нити при скручивании).
Крутка
Крутка нитей характеризуется числом кручений (витков) периферийного слоя нити
на единицу длины (1 метр).
Крутка нитей определяет интенсивность скрученности нити, от которой зависят
прочность и упругость нити. В зависимости от направления витков различают правую
(Z) крутку и левую (S) крутку
а
б
Расположение витков в пряже: а – правая крутка, б – левая крутка
С увеличением крутки повышается прочность и жесткость нити. Однако это
происходит лишь до определенного предела, называемого критической
круткой.
Механические свойства нитей
Механические свойства нитей принято характеризовать такими
показателями как разрывная нагрузка и разрывное удлинение.
Разрывная нагрузка, Рр, [сН] – максимальное усилие,
выдерживаемое нитью до разрыва.
Разрывное удлинение , έp, [%] – приращение длины нити к
моменту разрыва
Прочность и удлинение пряжи зависят прежде всего от
механических свойств составляющих их волокон, а также от
степени их ориентации, распрямленности и закрепления в
структуре
Неравномерность нитей
Характеризуется величиной отклонения отдельных
показателей свойств (линейная плотность, крутка, разрывная
нагрузка и разрывное удлинение) от средней величины.
Равномерность нитей по свойствам зависит от качества и
однородности сырья и от регулировки работы механизмов
прядильно-крутильного оборудования.