ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ НАТУРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН

Технологический план первичной обработки льна представлен на рис. 4.1.

Рис. 4.1

• 
  приготовление тресты, её отжим и сушка;
  
• 
  мятьё тресты;
  
• 
  трепание промятой тресты.
  

Известно несколько способов приготовления тресты – биологический, химический.

Существует несколько способов биологической обработки соломы: тепловая, холодноводная, водновоздушная и росяная (расстил).

Способами химической обработки являются: пропаривание, ускоренный физико-химический способ и способ получения льна-беленца.

При обработке этими способами в соломе разрушаются пектиновые вещества, связывающие древесину и покровные ткани с волокнистыми пучками. Из тресты механическим способом (мятьё, трепание, трясение) получают волокно для прядения, а также костру.

Процесс образования тресты продолжается иногда три, а иногда и шесть недель – в зависимости от погоды, и, чтобы он шел равномерно по всему слою, разостланную солому приходиться за это время 2–3 раза перевернуть.

На ряде льнозаводов льняную тресту получают методом пропаривания соломы. При пропаривании ослабляется связь между волокном и окружающими его тканями путем термохимического гидролиза пектиновых веществ, который происходит под действием пара и высокой температуры.

Пропаривают солому в горизонтальных автоклавах, где ее замачивают в холодной воде под гидравлическим давлением, а затем воздействуют паром. Паренцовое волокно светлое по цвету, но более грубое и имеет несколько пониженную прядильную способность. Вместе с тем низкая удельная вязкость целлюлозы волокна не позволяет применять интенсивные методы отбелки. В настоящее время паренцовое волокно используют только в смесках.

Полученную тресту поднимают и сушат, после чего она готова к последующей обработке на льнозаводе.

На льнозаводе для отделения волокна от костры тресту подвергают механическому воздействию, осуществляя следующие операции:

• 
  мятье: тресту пропускают через рифленые вальцы, разрушая тем самым хрупкую древесину, но сохраняя эластичное волокно;
  
• 
  трепание: многократно ударяют по тресте лопастями бильных барабанов;
  
• 
  трясение: на трясилке удаляется осыпающаяся костра.
  

• 
  длинное трепаное волокно, полученное в результате мятья и трепания длинной тресты;
  
• 
  короткое волокно, полученное при обработке отходов трепания или спутанной короткостебельной тресты.
  

В нашей стране основное количество тресты перерабатывают на волокно на государственных льнозаводах. Большую часть льна убирают и расстилают с помощью комбайнов. При работе льнокомбайна ЛК-4А без вязального аппарата очесанную солому сразу же расстилают для получения тресты на льнище.

В то же время еще около 25–30 тыс. т волокна вырабатывают на мяльно-трепальных пунктах. Здесь перерабатывают тресту на волокно льнообрабатывающим агрегатом, который комплектуется из мялки МЛКУ-6А, льнотрепальной машины ТЛ-40А, куделеприготовительной машины КЛ-25А и трясильной машины ТГ-135Л.

4.2. Первичная обработка хлопка

4.2.1. Сбор хлопка

Уход за хлопчатником до цветения состоит в прореживании всходов, в поливке и в окучивании.

Уход за хлопчатником после цветения до созревания – в этот период, когда растение развивает плоды, ему надо дать питание, поэтому поливы в этот период делаются чаще. Также удаляются сорняки.

Когда же коробочки начинают раскрываться, поливы совершенно прекращаются.

Так как коробочки на хлопчатнике созревают не сразу, то бывает не один, а несколько сборов (2–4), в зависимости от погоды. Лучшим сбором, как по количеству, так и по качеству, является первый, а последующие сборы дают волокна частично испорченные погодой – дождями, туманами, морозами.

Коробочки, убитые морозами и занесенные снегом, используются для производства хлопка, который называется «курак». Иногда во избежание замораживания или загнивания коробочек хлопок собирают недозрелым и подвергают сушке, где коробочки раскрываются и распушаются.

Хлопок, собранный на поле и еще не очищенный от семян, называется хлопком-сырцом, а после очистки – хлопком-волокном.

Сбор сырца – трудоемкая операция, на долю которой приходится около 60 % всех трудозатрат по возделыванию хлопчатника. Применяют ручной и машинный сборы. Хлопкоуборочные комбайны имеют быстровращающиеся шпиндели, представляющие собой металлические стержни со специальной насечкой, на которые наматывается выступающий из раскрытых коробочек хлопок-сырец. Со шпинделей он снимается быстровращающимися щеточными барабанами и под действием тяги воздуха передается в бункер машины. Перед машинным сбором поля очищают от сорняков и вызывают опадание 70–80 % листьев с кустов, опрыскивая их цианамидом кальция или другими ядохимикатами.

Производительность машинного сбора в 50–70 раз больше ручного, но волокно более засорено растительными примесями и требует более интенсивной очистки.

4.2.2. Первичная обработка хлопка

Поступающий на хлопкоочистительные заводы хлопок-сырец проходит следующие технологические процессы:

1. 
   очистку от сора, песка, пыли, незрелых семян, остатков стеблей, створок коробочек, камней и других примесей;
   
2. 
   отделение волокон от семян и прядильного волокна от пуха;
   
3. 
   прессование хлопкового волокна в кипы.
   

Первичная обработка хлопка-сырца включает предварительную очистку и отделение семян. Предварительную очистку от тяжелых примесей (камней, засохших комков, почвы, кусков металла и др.) осуществляют на машинах – камнеуловителях. В них поступающий хлопок-сырец откидывается под действием мощной струи воздуха к сетке, а тяжелые примеси под действием собственной массы падают в специальный канал и выводятся из машины.

Сырец по пневмопроводу передается на чистители с колковыми барабанами, окруженными колосниковыми решетками (подобные применяются для очистки волокна), для удаления мелких сорных примесей (частиц листьев, веток хлопчатника, створок коробочек и др.).

Рис. 4.2

Валичные машины примеряются для тонковолокнистого качественного хлопка, а пильчатые для средневолокнистого и тонковолокнистого низких сортов. Рабочим органом валичных джинов является валик с ворсистой поверхностью, которым волокно отрывается от семян. На пильчатых джинах эта операция осуществляется с помощью зубьев пильных дисков, образующих цилиндр, при воздействии их с колосниковыми решетками.

На пильчатом джине отделение волокон от семян происходит следующим образом: хлопок-сырец поступает в камеру, дно которой образовано металлическими колосниками. Между колосниками проходят дисковые пилы, которые закатывают волокна и протаскивают их в промежутки между колосниками. При вращении диски отрывают волокна от семян. Воздух, подаваемый вентилятором через сопло, сдувает волокна с дисков. Затем они потоком воздуха через волокноотвод выводятся из машины. Сорные примеси и незрелые семена под действием центробежной силы сбрасываются с них в камеру и выводятся. Очищенные семена выводятся из машины через семеноотвод.

При повышенной засоренности волокна требуется дополнительная очистка на чистителях с барабанами и колосниковыми решетками. Далее волокно прессуется в кипы массой 150–200 кг при плотности спрессованного волокна в кипе 0,5–0,7 г/см³.

На семенах после волокноотделения остаются короткие волокна (пух и подпушек), которые снимаются повторной обработкой семян в несколько приемов на специальных машинах, называемых пухоотделителями, или линтерами. Масса этих волокон составляет 5–8 % массы сырца.

Хлопковое волокно перерабатывают в пряжу, из которой вырабатывают ткани, трикотажные и нетканые полотна, швейные нитки, гардинно-тюлевые и галантерейные изделия (тесьму, кружева и др.), шнуры, веревки, канаты и др.

Из хлопкового пуха получают эфиры целлюлозы, используемые для выработки искусственных волокон (ацетатного, триацетатного), целлюлозу, для получения медно-аммиачного волокна, пленок, пластмасс и т. п.

4.3. Первичная обработка шерсти

Технологический план первичной обработки шерсти представлен на рис. 4.3.

Рис. 4.3

На фабрику первичной обработки шерсть поступает в грязном состоянии. Здесь она подвергается следующим операциям:

• 
  сортировке по качеству,
  
• 
  рыхлению и удалению мусора,
  
• 
  промывке от грязи и жира,
  
• 
  сушке горячим воздухом,
  
• 
  прессованию.
  

• 
  в мыльно-содовом растворе
  
• 
  с использованием синтетических моющих веществ.
  

Продуктом промывки является ланолин – сырье для парфюмерной промышленности. Выход чистой шерсти составляет 30–70 %. Выход тонкой шерсти ниже, чем грубой.

После промывки шерсть отжимают и просушивают. Просушивание шерсти производят горячим воздухом на специальных сушильных машинах. Высушенная шерсть направляется в лабазы (специальные камеры) для вылеживания, после чего она подвергается прессованию. Шерсть прессуют в кипы массой 90–180 кг. Целью прессования является уменьшение объема шерсти, что существенно снижает стоимость перевозок.

4.4. Первичная обработка шёлка

Цель первичной обработки шелка – размотать коконную нить. Для этого используют следующую совокупность процессов:

• 
  сбор коконов тутового шелкопряда;
  
• 
  обработка паром;
  
• 
  сушка горячим воздухом;
  
• 
  получение шёлка-сырца;
  
• 
  сматывание шёлковых нитей.
  

Коконы, предназначенные для размотки, морят, чтобы умертвить куколку и не допустить превращения её в бабочку, которая портит кокон, делая в нём выходное отверстие.

Для замаривания коконы отправляют в гигантскую печь, где их обрабатывают горячим паром: вначале температуру увеличивают до 110 °С, затем через каждый час снижают на 10 °С. Это необходимо для того, чтобы слои шелковой нити равномерно просохли и не испортились при хранении.

Рис. 4.4

Размотка коконов выполняется на автоматических кокономотальных станках в кокономотальных тазах при температуре 40–55 °С. Коконная нить слишком тонка для изготовления из неё текстильных изделий, поэтому шёлк разматывают, складывая вместе нити нескольких коконов (от 3 до 10 и более), которые склеиваются серицином в комплексную нить шёлка-сырца. Обычно в шелке-сырце содержится от 26 до 32 % серицина, однако при последующих обработках содержание его в готовых тканях снижается до 4–5 %.

Шелк-сырец должен обладать равномерностью по тонине, чистотой (отсутствием на коротких участках нити утолщений или расщеплений), связностью (склеенностью) шелковин.

Более половины шелка-сырца перерабатывается в кручёный шёлк. Шелк-сырец идёт на изготовление плательных тканей, швейных ниток и др. изделий.

Из всей нити кокона удается смотать только треть (верхний и внутренний слои кокона не разматываются), поэтому средняя длина размотанной нити примерно 600–1000 м.

Отходы, полученные при размотке коконов (верхние спутанные слои, остатки коконных оболочек, поврежденные коконы и коконы, не поддающиеся размотке), используют для получения шелковой пряжи.

Подготовка основы к ткачеству включает следующие технологические переходы:

1. 
   Перематывание в бобины для контроля качества нитей и увеличения длины нити на одной паковке. Переход не является обязательным. При высоком качестве нитей и достаточной длине их на паковке он может быть опущен.
   
2. 
   Снование, т. е. параллельное наматывание нескольких сотен нитей с бобин на сновальный вал.
   
3. 
   Шлихтование, или проклеивание, нитей при соединении их с нескольких сновальных валов. После шлихтования получают готовый ткацкий навой.
   
4. 
   Привязывание, т. е. последовательное соединение узлами концов нитей старой сработанной основы с концами нитей вновь подготовленной основы. В некоторых случаях вместо привязывания осуществляют пробирание концов нитей через съемные органы ткацкого станка – ламели, ремизки и бердо.
   

О необходимости увлажнять уток знали уже в Древнем Египте, а вот такие способы подготовки утка, как запаривание или эмульсирование стали применять с появлением пряжи машинного прядения. Если достаточно влажный уток поставляется на требуемых для ткацкого станка паковках, то его направляют прямо в ткацкий цех без какой-либо подготовки.

А теперь рассмотрим технологические переходы ткацкого производства более подробно.

5.1. Перематывание основных нитей

Цель технологического процесса перематывания:

1. Создание паковки, обеспечивающей проведение последующей технологической операции с наибольшей производительностью.

2. Контроль толщины нити с частичным удалением мелких пороков пряжи (сор, шишки, узелки).

Сущность процесса перематывания заключается в последовательном наматывании на мотальную паковку под определенным натяжением пряжи с прядильных початков или мотков, соединяемой узлами.

Требования к процессу перематывания:

• 
  не должны ухудшаться физико-механические свойства пряжи (упругое удлинение, прочность и крутка);
  
• 
  строение намотки должно обеспечивать мягкость схода пряжи при сновании;
  
• 
  длина нити на паковке должна быть максимальной;
  
• 
  натяжение пряжи должно быть равномерным на всех точках паковки;
  
• 
  соединение концов пряжи при ликвидации обрывов и сходе ее с паковки должно осуществляться прочным узлом, легко проходящим через устройства машин и станков и не ухудшающим вид ткани;
  
• 
  производительность процесса перематывания должна быть максимальной,
  
• 
  отходы должны быть минимальными.
  

• 
  стабильность намотки;
  
• 
  максимально возможная удельная плотность намотки;
  
• 
  возможность хорошего сматывания нити;
  
• 
  по возможности постоянная плотность по ширине намотки.
  

Современные мотальные машины классифицируют по разным параметрам:

1. 
   по строению и форме наматываемых паковок: на машины, формирующие паковки с крестовой намоткой (цилиндрические и конические) и паковки с параллельной намоткой (цилиндрические и бочкообразные);
   
2. 
   по приводу паковок: на машины с фрикционным и осевым приводом. На многих отечественных и зарубежных мотальных машинах используется фрикционный привод паковок за счет сил трения, возникающих между мотальным барабанчиком и бобиной;
   
3. 
   по конструкции раскладывающих механизмов: на машины с цилиндрическим барабанчиком с замкнутым червячным желобком и на машины с водковым нитеводителем.
   

1. Шпуледержатель на пяти початках, расположенных по окружности. Съём пустого патрона автоматический.

2. Нитепроводник установлен от конца прядильного патрона на расстоянии 10–35 мм, что исключает установку баллоногасителя.

3. Натяжение нити создается двумя тормозными приспособлениями для демпфирования натяжения.

4. Контрольная щель имеет иногда деления, соответствующие определенным номерам пряжи.

5. Механизм самоостанова измененной конструкции с гидравлическим демпфером для опускания бобины.

6. Диаметр мотального барабанчика – 90 мм. Винтовая канавка имеет переменный шаг 2,5 витка.

Рис. 5.1. Технологическая схема мотальной машины М-150-2

На рис. 5.1 представлена технологическая схема машины М-150-2. Нить сматывается с прядильной паковки 1, установленной на шпуледержателе, проходит через нитепроводник 2 и натяжной прибор 3, контрольно-очистительное устройство 4. Далее нить проходит над прутком механизма самоостанова и через винтовую канавку мотального барабанчика 5 наматывается на бобину 6.

Совершенствование процесса перематывания пряжи происходит по трем направлениям:

1) повышение степени автоматизации перематывания;

2) применение электронных средств контроля и регулирования всего процесса перематывания;

3) унификация мотальных автоматов.

Применение мотальных автоматов дает большой экономический эффект. Если на машинах мотальщица затрачивает на смену одного початка 10–12 секунд, то на автоматах затраты составляют 4–4,5 секунды на один початок и производительность труда повышается в 2,5–3 раза. Себестоимость обработки пряжи на автоматах на 20–25 % ниже, чем на машинах.

Автоматические системы выполняют следующие операции:

1) замена пустого патрона прядильным початком;

2) отыскивание конца нити на бобине и на початке;

3) подача концов нитей и их связывание;

4) заправка нити в натяжной прибор;

5) пуск головки и контроль перемотки;

6) съем наработанной бобины.

Основомотальные автоматы (ОМА) подразделяются на 2 класса:

1) неподвижный узловязатель и передвигающиеся мотальные головки;

2) неподвижные мотальные головки и движущийся узловязатель.

1) каждая мотальная головка оснащена узловязальным механизмом;

2) подвижные головки, укрепленные на цепи конвейера, движутся мимо стационарного узловязателя;

3) карусельный: мотальные головки, установлены на карусели и обслуживается стационарным узловязателем;

4) узловязатель движется по всей машине в одном направлении мимо работающих мотальных головок;

5) узловязальный механизм совершает возвратно-поступательное движение относительно машины.

Снование основных нитей производится с конических или цилиндрических бобин, реже – с вращающихся катушек. В последнее время чаще снование ведется непосредственно с паковок, сформированных на пневмомеханических и крутильных машинах.

1. Не должны ухудшаться физико-механические свойства пряжи.

2. Натяжение всех навиваемых нитей должно быть одинаковым и по возможности равномерным в течение всего времени срабатывания паковки; неправильное, неравномерное натяжение нитей основы приводит к снижению эксплуатационных свойств ткани.

3. Натяжение всех нитей должно быть оптимальным, оно должно обеспечивать правильное формирование сновальной паковки, чрезмерное натяжение повышает вытяжку нитей и ухудшает ее свойства.

4. Истирание нитей основы должно быть минимальным.

5. Поверхность сновальной паковки должна быть строго цилиндрической.

6. Скорость снования должна быть оптимальной, чтобы обеспечить наивысшую производительность труда и оборудования, высокое качество снования.

7. Отходы при сновании должны быть минимальными.

Для хлопчатобумажной, льняной, шерстяной камвольной пряжи и отдельных видов шелковой пряжи применяют партионную систему снования.

Для шелковой и шерстяной аппаратной пряжи чаще применяют ленточную систему снования.

При партионном способе снования на сновальный вал наматывается часть нитей основы, навиваемых на ткацкий навой.

В настоящее время партионный способ наиболее производителен. Он применяется при сновании основ из суконной пряжи, искусственного и синтетического шелка, приготовлении цветных основ, в том числе при сновании хлопчатобумажных, шерстяных, различных химических нитей. При этом способе снования нити наматывают на сновальный вал, при этом емкость шпулярника может быть до 1000 бобин. Сновальный вал обычно делают шире ткацкого навоя, чтобы навивать на него нити большей длины.

Различные ткани имеют неодинаковое число основных нитей. Для того чтобы приготовить основу для какой-либо ткани, ее необходимо разместить на сновальных валах. Желательно, чтобы на каждом сновальном валу было одинаковое количество нитей. В крайнем случае, целесообразно, чтобы разница в количестве нитей на сновальных валах была минимальной.

Число сновальных валов, на которых навито необходимое для изготовления данной ткани количество основных нитей, называют партией.

Навивание основы на ткацкий навой со сновальных валов осуществляется в дальнейшем или на шлихтовальных, или на перегонных машинах. В этом случае каждая соседняя нить на навое поступает с разных сновальных валиков партии, поэтому манер снования составляет лишь часть манера основы.

При непрерывном сновании машина не простаивает для смены ставки, не требуется последующее перематывание начинок бобин. Однако вследствие того, что нити сматываются с бобин различного диаметра, получается различное натяжение нитей, шпулярник имеет большие размеры, что требует дополнительной производственной площади и увеличения времени на ликвидацию обрывов, а также при переходе снования с рабочей бобины на запасную наблюдаются слеты и повышенная обрывность пряжи.

При прерывном сновании неизбежны простои машины при смене ставки бобин, а также последующее разматывание начинок бобин, так как резервируется запас пряжи на бобине в количестве примерно 5 % от расчетного – во избежание непрерывного схода пряжи с бобины. Однако натяжение нитей более равномерно, так как сматывание их происходит с бобин одинакового размера. Шпулярник имеет значительно меньшие габаритные размеры, что, помимо экономии производственной площади, значительно уменьшает время, необходимое для ликвидации обрыва нити при сновании, достигается некоторое уменьшение обрывности пряжи.

Большое значение имеет вместительность сновальных рамок, т. к. от величины ставки зависит число сновальных валов в партии или число лент. Количество же лент и сновальных валов в партии влияет на количество отходов в сновании и шлихтовании.

Шпулярники представляют собой металлический каркас, на котором размещены бобинодержатели, нитепроводники, рамки с натяжными приборами, сигнальные устройства и контактные крючки механизма автоматического останова машины при обрыве нити.

5.2.1. Технологическая схема партионного снования

Технологическая схема партионной сновальной машины представлена на рис. 5.2.

Партионные сновальные машины различают по способу приведения в движение сновального вала. Если он приводится в движение с помощью трения о барабан, то машину называют барабанная партионная сновальная. Если сновальный вал приводится в движение непосредственно от электродвигателя, то машину называют безбарабанная партионная сновальная.

Рис. 5.2. Схема заправки безбарабанной сновальной машины СП-140: 1 – рядок; 2 – мерильный валик; 3 – сновальный валик; 4 – укатывающий валик

В безбарабанных партионных сновальных машинах сновальный вал получает принудительное движение непосредственно от привода, а правильная цилиндрическая форма намотки и необходимое ее уплотнение обеспечиваются укатывающим валом, который равномерно прижимается к поверхности сновального вала.