Контрольная работа по "Материаловедению"

1. Полиэфирные волокна: исходное сырьё, способы получения, строение, свойства и применение.

 

К полиэфирным волокнам относят такие волокна как лавсан.

Производство волокна лавсан. Сырьем для выработки лавсана служат диметиловый эфир терефталевой кислоты (сокращенно диметилтерефталат, или ДМТ) и этиленгликоль.

 Процесс получения  смолы лавсан идет в две  стадии. Сначала при взаимодействии ДМТ с этиленгликолем получают дигликолевый эфир терефталевой кислоты, а затем реакцией поликонденсации последнего получают полиэтилентерефталат или смолу лавсан молекулярной массой 15000 - 20000. Для формования комплексных нитей используют фильеры с 8 - 40 отверстиями диаметром 0,5 - 0,6 мм. Скорость формования волокна 500 - 1200 м/мин. Для формования штапельного волокна используют фильеры с 80 - 175 отверстиями. Полученное волокно состоит из аморфного полимера и не обладает свойствами, необходимыми для выработки изделий. В связи с этим волокно вытягивают на 400 % при температуре 70 - 95'С. При этом макромолекулы полимера ориентируются вдоль оси волокна и образуют кристаллическую структуру полимера. Волокно приобретает большую прочность, эластичность, его усадочность снижается до 9 - 15 %.

 Вытянутое волокно  подвергают термофиксации горячим воздухом при температуре 130 - 155'С в течение 1 - 3 мин. В результате фиксируется форма волокна, усадка в кипящей воде снижается до 1 - 5 %.

 Штапельное волокно  длиной 40 - 120 мм получают разрезанием  жгута после вытягивания, гофрирования  и термофиксации.

 В зависимости от  назначения лавсановое волокно  может быть получено блестящим или матированным, суровым или окрашенным в массе.

Строение лавсанового волокна. Как и капроновые волокна, лавсан имеет гладкую поверхность с круглым поперечным сечением (см. рис, г), вследствие чего он обладает большим блеском и пониженной цепкостью. Изделия из лавсанового волокна пиллингуются. Для устранения этого недостатка лавсановые волокна вырабатывают извитыми и профилированными.

Свойства лавсановых волокон. По сравнению с полиамидными волокнами лавсановое волокно обладает меньшей гигроскопичностью, большей устойчивостью к действию воды и высокими теплостойкостью, светостойкостью и хемостойкостью.

 Механические свойства  лавсана примерно такие же, как  у капрона. Очень высока упругость лавсана. Складки и плиссе на изделиях чрезвычайно стабильны, сохраняются при стирке и чистке. Добавив в смесь любых волокон лавсан, можно увеличить устойчивость плиссировки тканей из них. Однако устойчивость к истиранию у лавсана в 4 - 4,5 раза ниже, чем у капрона, но выше, чем у искусственных волокон, хлопка, шерсти и нитрона.

 По теплопроводности  и несминаемости волокно лавсан  похоже на шерсть.

 Волокно не подвержено  повреждению молью, действию плесени  и гнилостных микроорганизмов.

 В обычных условиях  лавсан плохо окрашивается, что  объясняется высокой кристалличностью  и малыми размерами пор. Наилучший  эффект окрашиваемости достигается  крашением волокна в массе (до  формования волокна) или крашением  при повышенной температуре (около 200'С) и повышенном давлении.

 Лавсановое волокно  не отличается по внешнему  виду от других химических  волокон. Горит оно слабо, желтоватым  пламенем, выделяя черную копоть. После затухания пламени застывает твердый шарик черного цвета.

 Лавсан благодаря целому ряду положительных свойств находит широкое применение для изготовления изделий народного потребления и для технических целей.

 Штапельное волокно  используют в чистом виде, в  смеси с шерстью, хлопком, льном, с разными химическими волокнами. Из пряжи с лавсаном изготавливают  разнообразные ткани, нетканые материалы, трикотаж, искусственный мех.

 Лавсановые нити используют  в основном для изготовления  тканей технического назначения, швейных ниток, а также текстурированной нити мэлан (бэлан).

 За рубежом из полиэфирных  нитей изготовляют ткани (сорочечные, блузочные, галстучные и др.) и трикотажные изделия.

 

2. Производство нетканых полотен по физико-химической технологии

 

Нетканые материалы представляют собой текстильные изделия, по внешнему виду напоминающие ткань. Их вырабатывают непосредственно из волокнистой массы без процессов прядения и ткачества или из пряжи без процесса ткачества.

 Производство нетканых  материалов бурно развивается. Это  объясняется возможностью использования различного волокнистого сырья, в т. ч. отходов производства (около 30 тыс. т. в год), а также большой производительностью оборудования при меньшей потребности в производственных площадях, при значительном снижении трудовых затрат (в 5 - 7 раз по сравнению с затратами труда в производстве тканей) и меньшей потребности капиталовложений. В результате себестоимость производства нетканых материалов значительно ниже себестоимости производства тканей, что особенно важно для изготовления дешевой детской одежды и одежды на один-два сезона.

 Преимущественный рост  производства нетканых материалов  приходится на материалы технического  назначения (86 % всего выпуска). Однако  предусматривается развитие нетканых материалов и бытового назначения.

 Нетканые материалы  бытового назначения уже сейчас  успешно заменяют многие виды  тканей: прокладочные, одежные, полотенца, ткани для постельного белья и др.

 Нетканые материалы  вырабатывают следующими способами: механическим, физико-химическим и комбинированным.

Физико-химический (клеевой) способ производства нетканых материалов отличается тем, что в нем почти полностью исключены трудоемкие процессы прядения и ткачества.

 Известны следующие  способы скрепления волокнистого  слоя с помощью связующих веществ: мокрый способ склеивания волокон путем пропитки жидкими веществами; сухой способ склеивания волокон термопластическими веществами; склеивание волокон связующими веществами, вводимыми в суспензию волокон.

 Наиболее распространенным  клеевым способом скрепления  волокон в холсте является  сплошная пропитка в ванне  жидкими связующими. По этому  способу волокнистый слой пропускают через ванну, содержащую склеивающее вещество, затем отжимают, сушат, подвергают каландрованию и термофиксации при температуре 120 - 130 'С в течение 10 - 15 мин.

 В качестве связующего  вещества используют водные эмульсии  синтетических продуктов (латекс  СКН-40-1ГП, латекс Л-4, дисперсию поливинилацетатную).

 Производят нетканые  клееные полотна на агрегатах  АНМ-110, АНК-100 производительностью до 600 пог. м/ч.

 Волокнистое сырье  поступает в агрегат в виде  неоднородного холста, полученного на разрыхлительно-трепальном агрегате. Сначала этот холст прочесывается, а затем подается в аэродинамическую холстообразующую машину, в которой воздушным потоком на сетчатой поверхности формируется однородный по толщине холст с неориентированным расположением волокон. Материал такой структуры обладает равномерной прочностью во всех направлениях.

 В зависимости от  назначения нетканое клееное  полотно можно выпускать в  суровом виде (бортовка, полотно  объемное теплоизоляционное) или  окрашенным, напечатанным (декоративный, одежный материал).

 Нетканые клееные полотна  отличаются разнообразной поверхностной  плотностью (30 - 300 г/м²) и толщиной (0,25 - 1 мм). В зависимости от волокнистого состава свойства их могут быть различными. Полотна из хлопка мягкие, эластичные, но недостаточно прочные. Добавление в смесь капроновых волокон повышает упругость и прочность полотна.

 Таким образом, используя  в смеси те или иные волокна, можно получить полотно, обладающее нужными свойствами.

 Клеевым способом вырабатывают  следующие нетканые полотна: флизелин арт. 915502, 935502, изо арт. 925504, прокламилин арт. 93550б, 935507, 935508, полотно прокладочное арт. 935509, 935517, полотно объемное теплоизоляционное арт. 935510.

Также применяется сухой способ склеивания массы волокон термопластическими веществами. В сформированную ватку вводят легкоплавкие волокна или порошок, которые при горячем прессовании расплавляются, склеивая окружающие волокна. Можно получить нетканый материал из ватки прочеса, полностью состоящей из термоплавких волокон (лавсан, капрон и др.). Горячее прессование в этом случае следует производить на отдельных участках (точечная сварка) во избежание превращения ватки в сплошную пленку.

 Получают подобные  нетканые материалы на агрегате  АНТ-100. Производительность этого способа в 1,5 - 2 раза выше производительности склеивания волокон жидкими связующими.

 Нетканые материалы, полученные  склеиванием термопластическими  веществами, могут быть использованы как для технических, так и для бытовых целей в качестве прокладочного материала и материала для верхней одежды.

 В последние годы разработан перспективный высокопроизводительный способ получения нетканых материалов для прокладки в одежду и другого назначения из расплава поликапроамида с аэродинамическим вытягиванием комплексных нитей и одновременным формованием их в холст в вертикальной плоскости. Производительность оборудования в 3 - 30 раз больше, чем при выработке нетканого материала на вязально-прошивных машинах. Поверхностная плотность материала 76±5 г/м², толщина 0,6 мм, ширина 110 - 120 см.

 Нетканые материалы, состоящие  из термопластичных волокон, можно  соединять не только нитками, но и токами высокой частоты с помощью специальных аппаратов МСТ-ЗМ, ЛГСП-04 и др.

 Большое развитие за  рубежом получает способ склеивания  волокон связующими веществами, вводимыми в суспензию волокон (бумагоделательный способ). Нетканые материалы по этому способу вырабатываются на оборудовании бумажной промышленности. Этот способ в 30 раз производительнее, чем способ склеивания волокон жидкими связующими.

 При изготовлении нетканых  материалов этим способом связующее вводится непосредственно в суспензию волокон. В качестве связующего могут быть использованы легкоплавкие волокна (фибриды) или растворы полимеров. Производственный цикл слагается из следующих основных операций: приготовление суспензии волокон, введение связующего, образование полотна на сетке бумагоделательной машины, обезвоживание, сушка и горячее прессование.

 Нетканые материалы, изготовленные  с применением фибридов, называют текстрилами. Из таких материалов изготовляют женские платья, мужские сорочки, постельное и нательное белье, полотенца, скатерти, салфетки одноразового пользования.

3. Сложные и крупноузорчатые переплетения тканей

 

Переплетением нитей в ткани называют порядок взаимного перекрытия нитей основы нитями утка.При выроботке тканей используют разнообразные переплетения. От вида переплетения зависят характер и рисунок лицевой поверхности ткани, наличие блеска, продольных и поперечных полос. Вид переплетения влияет на прочность ткани, её растяжимость, толщину, жёсткость, осыпаемость, усадку, способность сутюживатся и оттягиватся в процессе влажно-тепловой обработки и на другие свойства.

Все переплетения подразделяются на следующие классы: главные (простые: полотнянное, саржевое и сатиновое переплетения); мелкоузорчатые, включающие производные отглавных и комбинированные; сложные; крупноузорчатые (жаккардовые).

Сложные переплетения. Образуются из трёх и более систем нитей. К сложным переплетениям относятся: полутораслойные, двухслойные,пике, ворсовые, петельные, перевивочные.

Полуторослойные и двухслойные переплетения применяются для выработки хлопчатобумажных тканей ( сатин-трико, байка) и драпов. Эти ткани отличаются большой толщиной, плотностью, массой, хорошими теплозащитными свойствами и высокой износостойкостью.

Полутораслойные переплетения образуются из трёх систем нитей: две основы и один уток или два утка и одна основа (рис. а)

Рис.а. Двухуточное переплетение

 

Двухслойные переплетения образуются из четырёх или пяти систем нитей: две основы и два утка, две основы и три утка, три основы и два утка (рис. б).

Рис.б. Двухслойное переплетение

 

Такие переплетения образуют два самостоятельных полотна ткани,расположенных одно над другим и связанных между собой одной из систем нитей, образующих эти полотна, или специальной нитью основы или утка. Этими переплетениями вырабатывают наиболее толстые, плотные и тяжёлые ткани, при этом в качестве подкладочных основных и кточных могут использоватся более дешевые нити.

Двухслойными переплетениями выробатывают износостойкие и теплозащитные тонкосуконные пальтовые ткани, а также некоторые шелковые костбмно-платьевые ткани.

Ворсовые переплетения образуют на поверхности ткани ворс. Ворсовая поверхность может быть образована нитями утка (уточно-ворсовые переплетения) или нитями основы (основоворсовые переплетения).

Уточно-ворсовое переплетение образуется из трёх систем нитей: основы и утка, образующих грунт ткани обычно полотняного переплетения, и ворсового утка, образующего удлиннёные перекрытия по утку, которые  затем в процессе отделки разрезаются и образуют ворсовую поверхность. Таким переплетением вырабатывабют хлопчатобумажные ткани с ворсом высотой около 1 мм, равномерно расположенным по всей поверхности ткани (полубархат) и в виде рубчиков различной ширины ( виливет-корд, вильвет-рубчик) (рис.г).