30 Производство объемной пряжи трикотажным способом и при различном натяжении нитей.

30 Производство объемной пряжи трикотажным способом и при различном натяжении нитей.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ О ВЫРАБОТКЕ ВЫСОКООБЪЕМНОЙ ПРЯЖИ
Пряжа из синтетического штапельного волокна, полученная обычны­ми способами прядения, отличается повышенной жесткостью. Изделия из нее отличаются сравнительно низкими гигиеническими свойствами. Кроме того, переработка синтетического штапельного волокна затруд­няется вследствие его высокой электризации и сопровождается потеря­ми сырья в виде угаров.
Изменить структуру и поверхностные свойства штапельной пряжи из синтетического волокна можно путем применения особых способов ее прядения и специальной обработки. Эти способы основаны на свойстве некоторых синтетических волокон сильно вытягиваться ,в нагретом со­стоянии, а затем при последующих влажностно-термических обработ­ках— усаживаться. Пряжа, полученная этими способами, называется высокообъемной пряжей. Она отличается мягкостью, пушистостью, ма­лой объемной массой и большой пространственной извитостью. Изделия из нее приобретают хорошие теплозащитные и гигиенические свойства, так как, обладая рыхлой структурой, они лучше сохраняют тепло, хоро­шо впитывают, а затем испаряют влагу, выделяемую кожей человека. Благодаря красивому внешнему виду и высоким показателям по изно­соустойчивости изделия из высокообъемной пряжи пользуются боль­шим спросом. Производство изделий из высокообъемной пряжи быстро увеличивается во всех странах, в том числе и в Советском Союзе.
Высокообъемную пряжу из химических штапельных волокон можно вырабатывать из смеси разноусадочных волокон, предварительно наре­заемых на отрезки определенной длины, и из жгутового разноусадочного волокна [46, с. 11 — 103; 96, с. 485—528; 118].
ВЫРАБОТКА ВЫСОКООБЪЕМНОЙ ПРЯЖИ ИЗ СМЕСИ РАЗНОУСАДОЧНЫХ ШТАПЕЛЬНЫХ ВОЛОКОН
Сущность выработки высокообъемной пряжи из смеси разноусадоч­ных 'волокон заключается в том, что часть волокон приобретает способ­ность усаживаться (укорачиваться) после обработки горячей водой или паром. Для этого волокно сильно вытягивают в процессе его изго­товления или при переработке на штапелирующих машинах. При вытя­гивании нагретого волокна повышается продольная ориентация макро­молекул, которая все же сохраняет свою способность возвращаться в исходное состояние. В результате такой обработки в волокне 'возникают значительные внутренние напряжения.
Для выработки высокообъемной пряжи используют ,в основном по-лиакрилонитрильные штапельные волокна (ПАН-волокна).
Нагретые штапельные ПАН-волокна, подвергнутые вытяжке и ох­лажденные под натяжением, значительно удлиняются, а линейная плот­ность их снижается. В таком состоянии   волокно   может находиться, длительное время. Переработка его в чистом виде или в смеси с дру­гими волокнами не вызывает особых осложнений. После обработки ки­пящей водой или паром пряжа, выработанная из вытянутого волокна,~~ "-""ичивается, так как при тер---- и подвергнутая термической обработке в стость, мягкость, легкость и большой объем. Это происходит потому, что высокоусадочные волокна усаживаются в результате релаксации; мало­усадочные волокна не изменяют своей длины, но, будучи связаны си­лами трения с высокоусадочными, они изгибаются. При этом длина пря­жи уменьшается, причем все волокна благодаря крутке находятся в зажатом состоянии. В результате этого линейная плотность пряжи, а также диаметр ее значительно увеличиваются. Например, пряжа с ли­нейной плотностью 50 текс, выработанная из смеси высоко- и низкоуса­дочного волокна, после термической обработки, будет иметь линейную плотность 62,5 текс и диаметр этой пряжи будет соответствовать диамет­ру обычной пряжи с линейной плотностью 83,3 текс.
Если на производство поступает только высокоусадочное штапельное волокно, то часть его необходимо подвергнуть релаксации путем обра­ботки паром или кипячения в воде.
Для выработки высокообъемной пряжи можно применять системы прядения, используемые для выработки обычной пряжи. Наиболее це­лесообразно применять хлопкопрядильную или камвольную систему прядения шерсти, а также шелкопрядильную или льнопрядильную систему. Системы прядения шерсти, льна и шелка дают возможность перерабатывать более длинное волокно и получать пряжу с более низ­кой круткой, что положительно влияет на качество высокообъемной пря­жи (повышенная пушистость, мягкость и меньшая объемная масса). Однако высокая стоимость обработки пряжи по этим системам прядения по сравнению с хлопкопрядильной системой является их недостатком.
Наиболее эффективной является модернизированная хлопкопрядиль­ная система, по которой можно перерабатывать волокно длиной до 70 мм. Высокообъемная пряжа по этой системе может вырабатываться при примерно тех же технологических параметрах, при которых выраба­тывается обычная пряжа из химического штапельного волокна.
Высокоусадочное штапельное волокно выпускают с линейной плот­ностью от 1,1 до 0,11 текс и длиной резки от 38 до 115 мм в зависимости от того, по какой системе оно будет перерабатываться, а также от ли­нейной плотности и назначения пряжи.
Высокоусадочное штапельное волокно можно перерабатывать в чи­стом виде, в смеси с низкоусадочными штапельными волокнами того же вида, а также в смеси с другими натуральными волокнами. Высокообъ­емную пряжу рекомендуется вырабатывать из смеси, состоящей из 30—50% высокоусадочного волокна п 50—70% волокна с низкой усад­кой. Перед прядением низкоусадочное волокно можно подвергать кра­шению.
Высокоусадочное штапельное волокно с низкоусадочным необходимо смешивать на самой начальной стадии обработки. Обычно их смешивают послойным способом перед разрыхлением и трепанием. При этом необ­ходимо тщательно перемешивать штапельные -волокна, чтобы обеспечить равномерную накрашиваемость и одинаковую объемность пряжи. Волокно, используемое для выработки высокообъемной пряжи, эмульсируют обычными препаратами, применяемыми для эмульсирова­ния химических волокон.
мотки и подвергают влажностно-тепловой обработке при температуре не ниже 80 °С. При этом в результате релаксации высокоусадочного во­локна получается высокообъемная пряжа.
В качестве низкоусадочного компонента можно применять натураль­ные волокна: шерсть, шелк и др. После влажностно-тепловой обработки такой смешанной пряжи получается выеокообъемная пряжа, в которой высокоусадочное синтетическое штапельное волокно находится внутри пряжи, а натуральные волокна располагаются на ее поверхности. Та­кая пряжа по свойствам похожа на пряжу из натурального волокна, но прочнее ее и в то же время дешевле чистошерстяной или чистошелковой пряжи.
Для получения хорошего эффекта по объемности пряжи очень важ­ным является показатель усадки волокна. Чем больше разница в усад­ке смешиваемых волокон, тем лучший эффект достигается при получе­нии высокообъемной пряжи. Наибольшей усадкой (от 20 до 35%) обла­дают сополимерные, полиакрилонитрильные волокна (нитрон В, нит­рон 17 и др.).
Хорошие показатели по объемности пряжи получаются при разнице в усадке смешиваемых волокон не ниже 18—20%.
Объемность пряжи характеризуется объемом (в см3), занимаемым 1 г пряжи в свободном (распрямленном) состоянии при нормальных температуре и влажности (20°С, 65%-ная относительная влажность).
Объемность пряжи подсчитывается по формуле
Сравнительную характеристику объемности пряжи выражают в про­центах, показывающих увеличение объемности отрелаксированной пря­жи по отношению к неотрелаксированной. Пряжа релаксируется кипя­чением ее в воде в течение 20 мин.
С уменьшением линейной плотности волокна увеличивается проч­ность пряжи, уменьшаются ее жесткость и объемность и снижается устойчивость к истиранию.
В пряже, выработанной из смеси разноусадочных волокон, свойства высокоусадочного компонента проявляются только после ее кипячения в воде или запаривания.
После влажностно-тепловой обработки физико-механические свойст­ва пряжи изменяются в различной степени.
17.3. ВЫРАБОТКА BblСОКООБЪЕМНОЙ ПРЯЖИ ИЗ ЖГУТОВОГО ВОЛОКНА
Для получения пряжи из штапельного волокна без предваритель­ного его разрыхления, трепания и чесания был предложен ряд спосо­бов. Все они основаны на использовании жгутового штапельного во­локна. Штапелированная лента из жгутового волокна может быть по­лучена на разрывных или резальных штапелирующих машинах.
Для выработки высокообъемной пряжи наибольшее применение по­лучили разрывные штапелирующие машины.
Технология производства высокообъемной пряжи из полиакрило-нитрильных волокон с использованием разрывных штапелирующих машин освоена на ряде предприятий, и такая пряжа выпускается в больших объемах.
Технологическая схема получения высокообъемной пряжи с использованием разрывной штапелирующей машины приводится на рис. 17.1. Синтетическое волокно в виде ленты (жгута), предваритель­но подвергнутое вытягиванию в зоне подогрева, штапелируется путем контролируемого разрыва, для этого оно проходит гофрирующее устройство и укладывается в таз в виде ленты. Синтетическое вытяну­тое волокно является высокоусадочным компонентом при выработке высокообъемной пряжи.
Более половины (примерно 55—60%) штапелированного волокна в виде ленты подвергается обработке горячим паром в особых авто­матических запарных камерах (волокноусадочных машинах). В ре­зультате такой обработки волокно релаксирует и приобретает перво­начальную длину. Оно не усаживается даже в кипящей воде и являет­ся низкоусадочным компонентом.
Штапелированные ленты, состоящие из высокоусадочных и низко­усадочных волокон, поступают на ленточную разрывную смешивающую машину, где происходит смешивание компонентов, разрыв отдельных особо длинных волокон и выравнивание ленты по линейной плотности за счет сложения. Затем лента последовательно обрабатывается на ленточных машинах с плоскими гребнями (три перехода), на ленточ­ных машинах с круглыми игольчатыми гребнями (два перехода) и на ровничных машинах. Пряжа вырабатывается на кольцевых прядиль­ных машинах с большими паковками.
После кручения в два сложения пряжа перематывается в мотки и запаривается на волокноусадочной машине или подвергается краше­нию.
К волокну, поступающему с заводов в виде жгутов, точнее, в виде плоских лент шириной 200—220 мм и массой 50—60 г/м, предъявляют­ся следующие требования:
1.    Равномерность жгута по развесу, т. е. по количеству, а также линейной плотности элементарных волокон в каждом сечении жгута.
2.    Хорошая рассыпчатость волокна в жгуте; для этого необходимо обеспечить параллельное расположение волокон по возможно большей длине жгута и исключить его перекручивание; гофрировка волокна в
4. Максимальная длина жгута; его следует аккуратно укладывать в картонные коробки или фанерные ящики; жгут в виде плоской ленты длиной до 2000 м перед обработкой рекомендуется выдерживать в рас­крытых кипах не менее 6—8 ч при относительной влажности воздуха 55—65% и температуре 18—25 °С.
Такие условия необходимо поддерживать во всех производствен­ных помещениях.
.-3
При изготовлении высокообъемной пряжи из жгутового волокна (см. рис. 17.1) специфичными являются разрывная штапелирующая маши­на, волокноусадочная машина и разрывная смешивающая машина; остальные машины типичны для гребенной системы прядения шерсти.
Разрывная штапелирующая машина (рис. 17.2). Жгут поступает из ящика или коробки / и предварительно выравнивается при помощи неподвижных криволинейных направителей 2 и 3. Окон­чательное выравнивание жгута по структуре и натяжению происходит в секции, состоящей из неподвижных прямолинейных 4 и криволиней­ных 5 натяжнтелей.
При помощи питающих цилиндров 6" и четырех тормозных валиков 7 жгут подается к нагревательным плитам 8, а затем, обогнув четыре тормозных валика 9 и пройдя промежуточную пару цилиндров 10, он подается в разрывную секцию. Тормозные валики 9 и промежуточ­ная пара 10 имеют большую окружную скорость, чем тормозные вали­ки 7 и питающие цилиндры 6, за счет чего происходит вытягивание
Штапелирование волокна происходит между промежуч очной 10 и вытяжной 12 парами иплнплров в оезу.тьтате разности их скоростей и применения надсекающего устройства 11. При выходе из вытяжной пары штапелпрованная лента попадает на лоток 13, где она сужается и затем через направитель 14 поступает к приемным валикам гофри­рующего устройства 15\ здесь волокну придается некоторая извитость, после чего лента укладывается в таз 16.
Жгут из полиакрилонитрильного волокна обрабатывается при тем­пературе нагрева плит от 120 до 150°С, а затем охлаждается потоком воздуха, забираемого из цеха вентилятором 17 и направляемого на тормозные валики и промежуточную вытяжную пару.
Для ограничения ширины штапелированного холстика на участке между надсекающими валиками и промежуточной парой устанавли­вают направляющее устройство 18.
Для снятия с волокна электростатических зарядов на машине уста­навливают высоковольтные игольчатые ионизаторы; места их установ­ки обозначены цифрами /, //, /// (см. рис. 17.2). Средняя длина во­локна в штапелированной ленте составляет от 120 до 180 мм. Развес входящих жгутов колеблется от 30 до 60 г/м. На машине можно рабо­тать при одном или двух одновременно заправленных жгутах. Развес выходящей ленты составляет 10—12 г/м. Скорость выпуска штапелиро­ванной ленты от 60 до 90 м/мин. Производительность машины 40— 60 кг/ч.
Волокноусадочная машина. Примерно 50—60% волокна, полученного с разрывной штапелирующей машины, подвергается влаж-ностно-тепловой обработке, после которой волокно усаживается вслед­ствие снятия напряжений, возникших при вытягивании волокна в зоне подогрева на штапелирующей машине. Для получения низкоусадочно­го компонента применяются автоматизированные волокноусадочные машины, состоящие из запорной камеры, конвейеров для смены тазов, паропровода, вакуум-насоса с индивидуальным электродвигателем, из­мерительной и регулирующей аппаратуры и автоматической станции управления.
Тазы со штапелированным волокном в виде ленты загружают в за­парную камеру волокноусадочной машины сразу после штапелирова-ния или спустя несколько часов; для глубокого и равномерного запа­ривания всех волокон подачу пара следует перемежать с созданием вакуума в камере.
Технологическая схема разрывной смешивающей машины приведе­на на рис. 17.3. Перфорированные тазы / с лентой, поступающей со штапелирующей машины (высокоусадочный компонент), и такие же тазы 2 с лентой после обработки на волокноусадочной машине (низко­усадочный компонент) подают к машине в требуемом соотношении.
Число сложений на этой машине составляет от 6 до 12, поэтому мож­но варьировать соотношение между смешиваемыми компонентами в широких пределах. Обычно число сложений равно шести или восьми, и к машине подставляют по три-четыре таза с лентами каждого ком­понента. Ленты проходят через направляющие 3 и 3' и 5 и 5', между которыми установлены щупы 4 и 4' самоостановов, автоматически вы­ключающие двигатель машины при обрыве или сходе одной из лент.
Пройдя направляющую пластину 6, которая в то же время являет­ся ограничителем, холстик поступает в вытяжной прибор.
Для усиления зажима холстика в питающем механизме служат два обрезиненных валика 7 и 9 и два питающих цилиндра 8 и 10.
Вытяжной механизм состоит из нижнего стального рифленого ци­линдра 11 и такого же верхнего цилиндра 12, который при помощи деревянного цилиндра 13 огибается бесконечным кожаным рукавом 14. Для очистки питающих и вытяжного цилиндров, а также кожаного ру­кава от приставших к ним волокон установлены щетки 15.
Ограничители 16 уплотняют холстик перед входом в питающий механизм и ленту перед входом ее и вытяжной механизм. Лента про­ходит направляющую 17 и уплотнительную воронку 18, затем плющиль­ными валиками 19 она укладывается в таз 20.
Машина работает при следующих параметрах: скорость выпуска ленты 30—60 м/мин; развес входящей ленты 10—12 г/м, выходящей — 15—25 г/м; вытяжка 2,2—5; производительность машины 25—70 кг/ч.
Дальнейшая обработка смешанной ленты производится на маши­нах, типичных для гребенной системы прядения шерсти. На вновь строящихся фабриках вместо трех переходов ленточных машин с плос­кими и двух переходов с круглыми гребнями применяют четыре пере­хода машин с плоскими гребнями, из которых машины второго перехо­да оборудованы авторегулятором линейной плотности ленты.
Крученая пряжа, полученная из разноусадочных волокон, не обла­дает признаками высокой объемности. Ее необходимо подвергнуть теп­ловой обработке кипящей водой или паром, но предварительно пряжу нужно перемотать в мотки.
Для перемотки пряжи в мотки используют обычные моточные ма­шины с групповыми мотовилами.
Эффект высокой объемности пряжи из разноусадочных волокон про­является при ее тепловой обработке паром или кипящей водой. Такой обработке можно подвергнуть и готовые изделия. Однако наибольший эффект объемности достигается при обработке пряжи паром при тем­пературе 105—125°С. Эту обработку можно проводить на волокноуса-дочной машине, применяемой для релаксации волокна, т. е. получения низкоусадочного компонента. Оптимальный цикл запаривания пряжи составляет 19—20 мин.
Качество высокообъемной пряжи, полученной с использованием разрывной штапелирующей машины, по неровноте, определенной на приборе Устера, примерно на 6—10% лучше нормативов, установлен­ных для камвольной пряжи с аналогичным значением линейной плот­ности.
В результате термической обработки относительная прочность пря­жи снижается в 1,2—2,6 раза, а удлинение увеличивается в 1,8—3,7 ра­за. Несмотря на столь значительное снижение относительной прочности пряжи, ее абсолютная прочность остается достаточно высокой, так как исходное волокно обладало высокой прочностью.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫСОКООБЪЕМНОИ ПРЯЖИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Высокообъемная пряжа успешно применяется в трикотажном про­изводстве вместо шерстяной пряжи, предназначенной для выработки жакетов, свитеров, спортивных костюмов, чулочно-носочных изделий и т. д. Не менее успешно эта пряжа используется при выработке тка­ней для костюмов и пальто, искусственного меха, одеял, женского платья, теплого белья и других изделий. Эти изделия по застилистости, драпируемости, мягкости и пушистости значительно превосходят анало­гичные изделия из обычной штапельной пряжи. По внешнему виду и на ощупь изделия из высокообъемной пряжи некоторых видов похожи на изделия из чистой мериносовой шерсти или из полутонкой и полу­грубой шерсти. Полотно из высокообъемной пряжи в 1,5—2 раза толще полотна из обычной штапельной пряжи или даже из мериносовой шер­сти.
трильного волокна с использованием разрывных штапелирующих ма­шин.
При отсутствии жгутового волокна или штапелирующих машин вы­сокообъемную пряжу можно вырабатывать из разноусадочного шта­пельного волокна, предварительно нарезанного на отрезки определен­ной длины в зависимости от способа прядения.
Выработка высокообъемной пряжи по любой системе прядения позволяет значительно расширить и обогатить ассортимент изделий из синтетических волокон.
Высокая экономическая эффективность получения высокообъемной пряжи с применением разрывных штапелирующих машин по сравне­нию с производством камвольной пряжи, которую она заменяет, обус­ловлена сокращением технологического процесса и высокими выхо­дами пряжи из сырья.
Число переходов при выработке высокообъемной пряжи уменьшает­ся до 10 переходов (вместо 19, необходимых для изготовления кам­вольной пряжи). Соответственно с этим сокращаются производствен­ные площади, эксплуатационные расходы и трудовые затраты.
Трудовые затраты на выработку 1 т высокообъемной пряжи 31,3 тексХ2 на 56,4% и пряжи 19,3 тексХ2 на 55,8% ниже, чем на выработку шерстяной камвольной пряжи с такими же характеристи­ками.
Существенным недостатком применяемой в настоящее время техно­логии выработки высокообъемной пряжи из жгутового волокна явля­ется большое число переходов и трудоемкость некоторых процессов.
Существующий способ терморелаксации пряжи является трудоем­ким и дорогостоящим. Перемотка пряжи в мотки, снятие мотков с мо­товил, загрузка и выгрузка мотков в волокноусадочных машинах и дальнейшая перемотка пряжи с мотков на конические бобины, а так­же транспортировка полуфабрикатов с одного перехода на другой требуют больших затрат ручного труда. Кроме того, при перемотке увеличивается число узлов и отходов в виде рвани, что в значительной степени повышает себестоимость пряжи.
В результате применения более совершенных ленточных машин и установки авторегуляторов на них удалось сократить число переходов на этих машинах с пяти до четырех и даже до трех.
Ведутся работы по использованию прядильно-крутильных машин для выработки высокообъемной пряжи. Применение этих машин по­зволит исключать как самостоятельные процессы трощение и кручение пряжи. Число прядильных машин также уменьшится, так как произво­дительность прядильно-крутильных машин значительно выше произво­дительности обычных прядильных машин.
Большой экономический эффект дает применение машин для не­прерывной терморелаксацин высокообъемной пряжи. Сущность этого процесса заключается в том, что бобины с крученой пряжей из разно-усадочного полиакрплонитрильного волокна поступают на машину, обо­рудованную терморелаксацнонными камерами, в которую поступает выдерживается определенное время  (до 90 с); при этом происходит
единяется с перемоточной машиной для намотки пряжи на выходные паковки, пригодные для переработки в трикотажном или ткацком про­изводствах.
Машины для непрерывной терморелаксацин высокообъемной пряжи, выпускаемые некоторыми зарубежными фирмами, отличаются в основ­ном конструкцией терморелаксационных камер и их расположением на машине. Наряду с термокамерами вертикального типа (японской фир­мы «Мацубисп» и др.) применяются горизонтально устанавливаемые термокамеры (американские машины), на некоторых машинах исполь­зуются U-образные термокамеры (машина фирмы «Хакоба», ФРГ).
Разрабатывается отечественная машина для непрерывной терморе­лаксации высокообъемной пряжи.
Применение машин для непрерывной терморелаксации дает воз­можность исключить наиболее трудоемкие процессы в производстве высокообъемной пряжи (перемотку пряжи и ее терморелаксацию в ап­паратах периодического действия).