ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЇ ТЕКСТИЛЬНОГО ВИРОБНИЦТВА

ПРЯЖА ТА ТЕКСТИЛЬНІ НИТКИ

Поняття про пряжу та прядіння

Більшість текстильних матеріалів виготовляється з текстильних ниток. Зовнішній вигляд, властивості та призначення матеріалів залежать від волокнистого складу, структури, товщини ниток, які їх формірують, а також від виду ткацького переплетення, щільності розташування ниток в полотні тканини та виду її оздоблення.

Існує три основних види текстильних ниток: мононитки, комплексні нитки та пряжа.

Мононитка – це одиночна нитка, яка не може бути поділена на більш дрібні елементи у поздовжньому напрямку без її руйнування, та придатна для безпосереднього використання у текстильному виробництві.

Комплексна нитка – це нитка, яка складається з декількох монониток, які скручені між собою або склеєні.

Пряжа – це нитка, яка складається з волокон обмеженої довжини, які скручені між собою.

Сировиною для виготовлення пряжі є прядильні волокна.

Сукупність процесів з виготовлення пряжі, в ході яких з коротких волокон виготовляють довгу, безперервну нитку, називають прядінням.

Існує три основні способи – системи прядіння: кардна, гребінна та апаратна.

Волокна переробляють у пряжу в декілька стадій; послідовність та зміст окремих операцій залежать від виду волокон та зовнішнього вигляду і якостей пряжі, що виготовляється.

Кардна система прядіння складається з таких процесів:

1. Пухління та тріпання волокнистої маси з метою роз'єднання спресованої кипи волокон на дрібні жмутики. Цей процес необхідний також для змішування волокон та одночасного їх очищення від різних домішок. Після даних операцій утворюється холст волокон, який намотується у рулон.

2. Чесання кардне на чесальній машині для роз'єднання волокон та їх орієнтації уздовж холста. Основний робочий орган чесальної машини - кардострічка - багатошарова товста тканина типу брезенту з закріпленими в ній металевими голками, тобто своєрідна щітка. Після чесання утворюється неоднорідна ущільнена стрічка округлої форми.

3. Вирівнювання та витягування стрічки волокон, внаслідок чого стрічка стає більш тонкою (у 4-6 разів), волокна в ній максимально розпрямлюються та розташовуються паралельними рядами.

4. Передпрядіння – це операція, яка виконується на рівничних машинах, в ході якої ще більш закріплюються волокна в стрічці; стрічка стає більш щільною та їй надається округла форма. Після передпрядіння отримують напівфабрикат готової пряжі - рівницю (пухку, товсту, слабо скручену нитку), яка може використовуватися як текстильна нитка в трикотажній промисловості, в ручному в'язанні.

5. Прядіння – це кінцевий процес закручування рівниці у пряжу, який виконується на прядильних машинах.

За кардною системою переробляють в пряжу волокна середньо-волокнистої бавовни та штапельні волокна віскози. Кардна пряжа має середню товщину, міцність, рівномірність і використовується для виготовлення різноманітних за призначенням тканин, трикотажу, прошивних нетканих матеріалів, стрічок, тасьм, мережива.

Гребінна система, на відміну від кардної, має два додаткових процеси: підготовка до гребінного чесання та безпосередньо гребінне чесання, в ході яких з волокнистої маси вилучають короткі волокна та залишкові домішки. Довгі волокна при цьому стають ще більш розпрямленими та орієнтованими в холсті.

За гребінною системою переробляють у пряжу волокна: тонковолокнистої бавовни, льону, довгі волокна тонкої, напівтонкої та напівгрубої вовни, відходи шовку та штапельні хімічні волокна.

Гребінна пряжа має найбільшу рівномірність, найбільшу міцність, найменшу товщину. Її використовують для виготовлення тканин різноманітного призначення, панчішно-шкарпеткових виробів, бавовняних швейних ниток.

Апаратна система має найкоротший виробничий цикл і складається з 4 процесів:

1. Пухління і тріпання.

2. Розщипування та змішування.

3. Чесання кардне.

4. Прядіння.

Апаратна пряжа пухка, пушиста, товста і надає виробам з неї добрі теплозахисні якості. За апаратною системою переробляють в пряжу короткі волокна бавовни та вовни, очоси льону, відходи шовку.

Основні види пряжі

Пряжу класифікують на групи та види за такими ознаками:

1. За волокнистим складом пряжа буває однорідна та змішана.

2. За системою прядіння:

- бавовняна: кардна, гребінна та апаратна;

- лляна: гребінна та очосова (мокрого та сухого прядіння);

- вовняна: гребінна (камвольна) та апаратна (тонко - та грубосуконна);

- шовкова: гребінна, очосова, апаратна;

- штапельна: кардна, гребінна та апаратна.

3. За способом виготовлення: однониткова, трощена та скручена.

Однониткова пряжа утворюється на прядильних машинах скручуванням елементарних волокон.

Трощена пряжа складається з декількох однониткових, які складені уздовж, але не скручені між собою.

Скручена пряжа утворюється на крутильних машинах і розподіляється за способом скручування на такі види: односкручена, багатоскручена, фасона, армована, високооб'ємна.

Односкручена пряжа утворюється при скручуванні двох або трьох ниток однакової довжини, вона має гладку поверхню і використовується у ткацькому та трикотажному виробництвах переважно в два складання.

Багатоскручена пряжа утворюється внаслідок двох та більше послідовних процесів скручування.

Фасонна пряжа (пряжа фасонного скручування) складається з серцевинної нитки, яку обвиває нитка нагінна (ефектна). Остання має більшу довжину (співвідношення довжини ниток: 1:1,2; 1:2; 1:3 і т.д) та подається на скручування з більшою швидкістю. Внаслідок цього, на поверхні готової пряжі утворюються фасонні ефекти: вузлики, петельки, спіральки і т.д.

Існує 4 види фасонної пряжі: вузликова, петельна, спіральна, з непсом та епонж.

Фасонна пряжа використовується для виготовлення тканин для суконь, костюмів, пальт з так званим ефектом букле.

Армована пряжа складається з нитки-сердечника, обвитого по всій довжині прядильними волокнами. Для сердечника може бути використана одиночна або скручена нитка, а також металева нитка. Армування (обвивання) може виконуватися волокнами бавовни, вовни та різними хімічними.

Високооб'ємна пряжа має підвищену об'ємність та розтяг (30% та більше). Її виробляють з суміші хімічних волокон, які мають різний ступень усадки, або з суміші хімічних волокон з натуральними. Високоусадочні волокна, які були дуже розтягнуті в процесі прядінні, після обробки гарячою водою або паром усаджуються та надають низькоусадочним волокнам, які скручені з ними, хвилєвидну звитість, завдяки чому збільшується пористість, товщина, пушистість та м'якість пряжі. Використовується високооб'ємна пряжа для виготовлення трикотажних виробів, килимів та деяких тканин.

За напрямком скручування випускають пряжу лівого (S) та правого (Z) скручування залежно від напрямку обертання веретена.

4. За оздобленням та забарвленням пряжа поділяється на:

- сувору – неоздоблена пряжа, яка використовується в ткацькому виробництві;

- варену (лляна) – відварюють для надання м'якості;

- відбілену (лляна та бавовняна);

- мерсеризовану (бавовняна);

- обпалену (бавовняна та шовкова) – для усунення ворсу з поверхні;

- пофарбовану;

- меланжеву (неоднорідна за кольором, скручена з волокон різного кольору або відтінку);

- муліновану (неоднорідна за кольором, скручена з декількох однониткових видів пряжі різного кольору або відтінку).

5. За призначенням пряжа поділяється на пряжу для ткацького; трикотажного, гардинно-тюлевого, мереживного виробництв та для виготовлення швейних ниток.

Основні види текстильних ниток

За будовою текстильні нитки поділяються на елементарні (моно-) та комплексні.

Елементарні (мононитки) – це довгі одиночні волокна. Їх виготовляють з синтетичних волокон і використовують для тонких тканин для суконь та блуз, курток; в технічних цілях (рибальська ліска та інші). У вигляді монониток випускають також металеві та металізовані нитки, які використовують для декоративних ефектів в оформленні текстильних матеріалів.

Будова комплексних ниток визначається кількістю та порядком розташування в них елементарних ниток, а також способом їх з'єднання між собою.

Більшість комплексних ниток – це скручені нитки, які випускають: одно-; двох -; та багато-скрученими. Останні – це нитки, які підлягають повторному скручуванню: звичайному або фасонному.

Скручені нитки поділяють на види за такими ознаками:

1. За ступенем скручування нитки поділяються на 4 групи:

- нитки слабкого (пологого) скручування – до 230 об/м, використовуються для виготовлення підкладкових та деяких видів платтєвих тканин, в трикотажному виробництві;

- нитки середнього скручування – Основа, Муслін та інші – 230-900 об/м, використовуються в ткацтві для виготовлення деяких платтєвих тканин;

- нитки підвищеного скручування – Гренадін – 900-1500 об/м, використовуються для виготовлення платтєво-костюмних тканин;

- нитки високого – крепового скручування – Креп – 1500-2500 об/м. Нитки Креп мають щільну структуру, високу пружність та жорсткість, використовуються для виготовлення крепових тканин крепдешин, крепшифон та інших.

2. За способом скручування розрізняють нитки фасонного скручування та москреп.

Нитки фасонного скручування (вузликові, петельні, спіральні та епонж) утворюються при скручуванні 2-х – 4-х ниток, одна- дві з яких – стержневі, одна – нагінна (ефектна) і одна – закріплювальна.

Процес виготовлення фасонних ниток подібний процесу виготовлення фасонної пряжі: нагінна та ефектна нитки мають різну довжину і подаються на скручування з різною швидкістю. Співвідношення довжини нагінної та стержневої ниток – 1:1,2; 1:2; 1:3. Використовуються такі нитки при виготовлення платтєво-костюмних тканин з фактурними ефектами на поверхні.

Москреп – це нитка, яка утворюється при скручуванні крепової нитки (з натурального шовку або штучного) з ниткою пологого скручування, яка має протилежний напрямок скручування.

Загальне скручування на 500 об/м здійснюють у напрямку скручування крепової нитки. Внаслідок цього, креп надбає ще більшу жорсткість та пружність, а нитка пологого скручування, яка розкручується, стає більш м'якою та пухкою і обвиває крепову по спіралі. Нитки москрепу мають поверхневу пушистість та м'якість, високу товщину і пружність і використовуються для виготовлення платтєво-костюмних тканин, які зовне нагадують вовняні.

Подвійний москреп утворюється скручуванням ліворуч на 220 об/м двох ниток москрепу лівого та правого скручування. Використовують такі нитки для виготовлення важких м'яких костюмних шовкових тканин.

3. За способом виготовлення розрізняють такі види ниток: текстуровані, комбіновані, профільовані.

Текстуровані нитки – це нитки, структура та якості яких були змінені додатковими обробками. Такі нитки мають високу розтяжність та об'ємність; вони характеризуються також пушистістю, м'якістю, пружністю та звитістю. Вироби з текстурованих ниток мають високу еластичність та формостійкість. їх виготовляють з синтетичних волокон.

За структурою (ступенем розтяжності) вони розподіляються на 3 види:

- нитки з високою розтяжністю – 100% та більше – Еластик, Рілон, Акон та інші.

- нитки з підвищеною розтяжністю – до 100% - Мерон, Мелан, Белан та інші.

- нитки зі звичайною розтяжністю - до 30% - Аерон.

Використовують текстуровані нитки переважно у трикотажному виробництві.

Комбіновані нитки - це нитки, які утворюються скручуванням різних текстурованих ниток зі звичайними або з пряжею. Це такі нитки, як Трикон, Такон, Комелан та інші, які використовують в ткацькому та трикотажному виробництвах.

Профільовані нитки формують за допомогою філь'єр з некруглим профілем отворів. Такі нитки мають підвищені: цупкість, гігроскопічність, стійкість до стирання, добрі теплозахисні якості, знижений блиск. Профільованими випускають ацетатні, поліамідні (капронові та анідні), поліефірні (лавсанові) нитки.

За оздобленням та забарвленням нитки випускають: підбіленими, пофарбованими, блискучими або матовими та типу муліне.

Основні властивості пряжі та ниток

Пряжа та нитки характеризуються такими властивостями:

- лінійна щільність;

- розривне навантаження (міцність);

- розривне видовження;

- скручування;

- нерівномірність ниток по цих характеристиках.

Лінійна щільність скрученої пряжі та комплексних ниток визначається як номінально-розрахункова величина за формулою:

Т_р = (Т1 + Т₂ + Т₃.... + Тn) n,

Де: Т1, Т2, Тз, Тn – це лінійна щільність ниток (однониткової пряжі), які скручені між собою,

n – коефіцієнт скручування.

Лінійну щільність однониткової пряжі та монониток визначають за допомогою вагового текстильного квадранту або технічних терезів з наступним розрахунком за формулою:

T= 1000 * £m/Ln

де: £m – сума мас відрізків ниток, г;

1 – довжина відрізку нитки (пряжі), м;

1000 – коефіцієнт для переводу довжини ниток в кілометри; 

n – число відрізків ниток.

Розривне навантаження (міцність) – це найважливішій показник якості пряжі та ниток. Міцність визначається якістю волокнистої сировини, ступенем скручування пряжі (нитки), її лінійною щільністю та характером оздоблення. Визначають міцність за допомогою розривних машин і вимірюють в сН/текс.

Розривне видовження показує приріст довжини нитки в момент її розриву, визначається видовження видом сировини та структурою ниток. Вимірюється в % від початкової довжини або в мм.

Скручування визначається числом обертів нитки навколо власної осі на 1 метр її довжини. Ступень скручування визначається лінійною щільністю та призначенням пряжі та ниток, а також залежить від виду та якості волокон. Ступень скручування впливає на міцність пряжі: при збільшенні скручування міцність зростає, зростає також і пружність.

Визначають ступень скручування за допомогою спеціального приладу – круткоміру.

Волокна

Основу всіх матеріалів і тканин складають волокна. 

Один від одного волокна відрізняються за хімічним складом, будовою та властивостями. В основу існуючої класифікації текстильних волокон покладено дві основні ознаки – спосіб їх отримання (походження) і хімічний склад, тому що саме вони визначають основні фізико-механічні та хімічні властивості не тільки самих волокон, але і виробів, отриманих з них.

Класифікація волокон

З урахуванням класифікаційних ознак волокна діляться на:

- Натуральні

- Хімічні.

До натуральних волокон відносять волокна природного (рослинного, тваринного, мінерального) походження: бавовна, льон, вовна і шовк. До хімічних волокон – волокна, виготовлені в заводських умовах. При цьому хімічні волокна поділяються на штучні й синтетичні.

Штучні волокна отримують з природних високомолекулярних сполук, які утворюються в процесі розвитку і росту волокон (целюлоза, фиброин, кератин). До тканин зі штучних волокон належать: ацетат, віскоза, штапель, модалом. Ці тканини прекрасно пропускають повітря, дуже довго залишаються сухими і приємні на дотик. Сьогодні всі ці тканини активно використовуються виробниками білизни, а, завдяки новітнім технологіям, здатні замінювати натуральні.

Синтетичні волокна отримують шляхом синтезу з природних низькомолекулярних сполук (фенолу, етилену, ацетилену, метану та ін) в результаті реакції полімеризації або поліконденсації в основному з продуктів переробки нафти, кам'яного вугілля і природніх газів. 

Текстильні волокна

Натуральні волокна рослинного походження

Бавовною називають волокна, що ростуть на поверхні насіння однорічних рослин бавовнику.

 Він є основним видом сировини текстильної промисловості. Зібраний з полів бавовна-сирець (насіння бавовнику, вкриті волокнами) надходить на бавовноочисні заводи. 

Там відбувається його первинна обробка, яка включає в себе такі процеси: очищення бавовни-сирцю від сторонніх бур'янистих домішок (від частинок стебел, коробочок, каменів тощо), а також відділення волокна від насіння, пресування волокон бавовни в стоси і їх упаковку. У стосах бавовна надходить на подальшу переробку на бавовнопрядильні фабрики.

Бавовняне волокно являє собою тонкостінну трубочку з каналом всередині. Волокно кілька разів скручено навколо своєї осі. 

Поперечний зріз його має досить різноманітну форму і залежить від зрілості волокна.

Для бавовни характерні відносно висока міцність, теплостійкість

(130-140 ° С), середня гігроскопічність (18-20%) і мала частка пружної деформації, внаслідок чого вироби з бавовни сильно мнуть. Бавовна відрізняється високою стійкістю до дії лугів. Стійкість бавовни до стирання невелика.

Лляне волокно отримують із стебла трав'янистої рослини – льону. 

Для одержання волокна стебла льону замочують з метою роз'єднати луб'яних пучків один від одного і від сусідніх тканин стебла шляхом руйнування пектинових речовин мікроорганізмами, що розвиваються при намоканні стебла, а потім мнуть для розм'якшення деревної частини стебла. У результаті такої обробки отримують льон-сирець, або м'ятий льон, який піддають трепаном і чесання, після чого отримують технічне лляне волокно.  Елементарне волокно льону має шарувату будову, що є результатом поступового відкладення целюлози на стінках волокна, з вузьким каналом посередині і поперечними зрушеннями по довжині волокна, які утворюються в процесі утворення і росту волокна, а також у процесі механічних впливів при первинній обробці льону. 

У поперечному перерізі елементарне волокно льону має п'яти-і шестикутну форму із закругленими кутами.

Натуральні волокна тваринного походження

Шерстю називають волосяний покрив овець, кіз, верблюдів та інших тварин. 

Основну масу вовни (94-96%) для підприємств текстильної промисловості поставляє вівчарство. Вовна, знята з овець, зазвичай дуже сильно забруднена і, крім того, дуже неоднорідна за якістю. Тому, перш ніж відправити шерсть на текстильне підприємство, її піддають первинній обробці. 

Первинна обробка вовни включає наступні процеси: сортування за якістю, розпушення і тіпання, мийку, сушіння і упаковку в стоси.

Овеча шерсть складається з волокон чотирьох типів:                                             - пуху – дуже тонкого, м'якого і міцного волокна, круглого в поперечному перерізі перехідного волосини – більш товстого і грубого волокна, ніж пухості – волокна, більш жорсткого, ніж перехідне волосся мертвої волосини – дуже товстого в поперечнику волокна, покритого великими пластинчастими лусочками.

Вовна, яка складається переважно з волокон одного типу (пуху, перехідного волосу), називають однорідною. 

Шерсть, що містить волокна всіх зазначених типів, називають неоднорідною. 

Особливістю вовни є її здатність до звалювання, що пояснюється наявністю на її поверхні лускатого шару, значною звитістю і м'якістю волокон. Завдяки цій властивості з вовни виробляють досить щільні тканини, сукна, драпи, фетр, а також повстяні і валяні вироби. Вовна має малу теплопровідність, що робить її незамінною при виробленні пальтових, костюмно-платтяних тканин і трикотажних виробів зимового асортименту. 

Штучні волокна

Віскозні волокна – це волокна з лужного розчину ксантогената. За своєю будовою віскозне волокно нерівномірне: зовнішня його оболонка має кращу орієнтацію макромолекул, ніж внутрішня, де вони розташовуються хаотично. 

Віскозне волокно являє собою циліндр з поздовжніми штрихами, що утворюються при нерівномірному твердінні прядильного розчину. Віскозне волокно володіє хорошою гігроскопічністю (35-40%), світлостійкістю і м'якістю. 

Віскозне волокно застосовується при виробництві тканин для одягу, білизняного та верхнього трикотажу, як у чистому вигляді, так і в суміші з іншими волокнами і нитками.

Полінозное волокно  –  це модифіковане віскозне волокно. 

За властивостями воно наближається до бавовни. Полінозное волокно відрізняється однорідною структурою поперечного перерізу, має більшу, ніж віскозне волокно міцність. Волокно має підвищену пружністю. Область використання його аналогічна віскозному.

Ацетатне і триацетатне волокна за своєю будовою аналогічні віскозному, але мають більші борозенки вздовж волокна. 

Міцність ацетатного волокна нижче віскозного. Зазначені волокна достатньо пружні, відрізняються стійкістю до дії мікроорганізмів, світлостійкі, мають діелектричні властивості. Область їх використання аналогічна галузі використання віскозного волокна.

Синтетичні волокна

Поліамідні волокна – капрон, анид, енант – найбільш широко поширені. 

Початковою сировиною для нього є продукти переробки кам'яного вугілля чи нафти – бензол і фенол. 

Волокна мають циліндричну форму, поперечний переріз їх залежить від форми отвору фільєри, через яке продавлюються полімери. 

Поліамідні волокна відрізняються високою міцністю при розтягуванні, стійкі до стирання, багаторазовому вигину, володіють високою хімічною стійкістю, морозостійкістю, стійкістю до дії мікроорганізмів. 

Основними їх недоліками є низька гігроскопічність і світлостійкість, мала термостійкість. У результаті швидкого "старіння" вони на світлі жовтіють, стають ламкими і жорсткими. Поліамідні волокна і нитки широко використовуються при виробленні панчішно-шкарпеткових та трикотажних виробів, швейних ниток, галантерейних виробів, мережив, канатів, рибальських сіток, конвеєрних стрічок, корду, тканин технічного призначення, а також при виробленні тканин побутового призначення в суміші з іншими волокнами і нитками.

Поліестер – лавсан, виробляються із продуктів переробки нафти. 

У поперечному перерізі лавсан має форму кола. Одним з характерних властивостей лавсану є його висока пружність, при подовженні до 8% деформації повністю оборотні. 

На відміну від капрону лавсан руйнується при дії на нього кислот і лугів, гігроскопічність його нижче, ніж капрону (0,4%), тому для вироблення тканин побутового призначення лавсан в чистому вигляді не застосовується. 

Волокно є термостійким, має низьку теплопровідність і велику пружністю, що дозволяє отримувати з нього вироби, добре зберігають форму; мають малу усадку. 

Недоліками волокна є його підвищена жорсткість, здатність до утворення пиллинга на поверхні виробів. 

Лавсан широко застосовується при виробленні тканин побутового призначення в суміші з вовною, бавовною, льоном і віскозним волокном, що надає виробам підвищену стійкість до стирання і пружність. Він також з успіхом застосовується при виробництві нетканих полотен, швейних ниток, гардинно-тюлевих виробів, технічних тканин і корду. Крім того, волокно використовується в медицині для виготовлення хірургічних ниток і кровоносних судин.

Поліакрилонітрильні волокна виробляються з акрилонітрилу – продукту переробки кам'яного вугілля, нафти чи газу. 

Акрилонітрил полімеризацією перетворюється на поліакрилонітрил, з розчину якого формується волокно. Потім волокна витягають, промивають, замаслюють, гофріруют і сушать. 

Волокна виробляються у вигляді довгих ниток і штапель. За зовнішнім виглядом і на дотик довгі волокна схожі на натуральний шовк, а штапельні – на натуральну вовну. 

Вироби з цього волокна після прання повністю зберігають форму, не вимагають прасування. 

Волокно нітрон має низку цінних властивостей: по теплозахисних властивостях воно перевершує шерсть, має низьку гігроскопічність (1,5%), м'якше капрону і лавсану, стійкий до дії мінеральних кислот, лугів, органічних розчинників, бактерій, цвілі, молі, ядерним випромінюванням.

Використовується нітрон при виробництві верхнього трикотажу, платтяних тканин, а також хутра на трикотажній і тканинній основі, килимових виробів, ковдр і тканин технічного призначення.

Поліуретанові волокно – спандекс. Волокно, що володіє низькою гігроскопічністю. Особливістю всіх поліуретанових волокон є їх висока еластичність – розривне подовження їх досягає 800%, частка пружною і еластичною деформації – 92-98%. Саме ця особливість і визначає сферу їх використання. 

Спандекс застосовується в основному при виготовленні еластичних виробів. 

З використанням цього волокна виробляють тканини та трикотажні полотна для предметів жіночого туалету, спортивного одягу, а також панчішно-шкарпеткові вироби.