Towaroznawstwo artykułów przemysłowych

Towaroznawstwo artykułów przemysłowych

Towaroznawstwo artykułów przemysłowych
Wykład 7
Włókna i materiały włókiennicze
Surowce
• Naturalne włókna celulozowe: bawełna, len, konopie, ramia, juta, sizal, wł. kokosowe, itp.
• Naturalne włókna proteinowe: wełna, jedwab naturalny
• Włókna sztuczne:
– celulozowe: jedwab wiskozowy, lyocell, octanowy, kolodionowy
– proteinowe: wł. kazeinowe, z białka roślinnego
• Włókna syntetyczne: poliamidowe (nylon, stilon, perlon itp.), poliestrowe (terylen, elana itp.), poliakrylonitrylowe
(dakron, anilana itp.), poliuretanowe (lycra), aramidowe
(kevlar), węglowe
• Włókna mineralne: azbest, włókno szklane, włókna metaliczne
Bawełna
• Bawełna: Jednokomórkowe włoski pokrywające dojrzałe nasiona rośliny ciepłolubnej Gossypium L.
• Z grubsza wyróżnia się bawełnę:
– krótkowłóknistą (20‐25 mm)
– średniowłóknistą (25‐30 mm)
– długowłóknistą (30‐40 mm)
• Średnia grubość włókna: 20‐25 μm, gęstość : 1,52 kg/dm3, wilgotność 5,5,‐6,5%. Kształt: spiralnie skręcone wstążeczki.
• Budowa i skład:
Celuloza
83,71 %
– katikula (powłoka)
– właściwa ścianka
– lumen (kanalik)
Tłuszcze, woski
Hemicelulozy i pektyny
Proteiny
Sole
Woda
0,61
5,79
1,50
1,65
6,74
Len
• Len (Linum L.) – rodzaj roślin zielnych krótkowiecznych (przeważnie trzyletnich) z rodziny lnowatych. Pochodzi ze wschodniej Europy i z rejonu Morza Śródziemnego. Do rodzaju należy ok. 200 gatunków, z czego na stanowiskach naturalnych lub zdziczałych notowanych jest 6 gatunków. W uprawie kilka kolejnych spośród których największe znaczenie ma len zwyczajny (Linum usitatissimum).
• Roślina wykorzystywana jako:
–
–
–
–
źródło włókien celulozowych
źródło oleju (pokost)
źródło środków farmaceutycznych (korzystne działanie na śluzówkę)
roślina ozdobna.
Wykorzystanie lnu
• Włókno długie wytwarzane jest z części środkowej łodygi. służy do produkcji wysokiej jakości przędz czesankowych, osnowowych i dalej tkanin. Mniej skręcone i wytrzymalsze, niż bawełniane.
• Włókno krótkie, pozyskiwane z części wierzchołkowej i korzeniowej rośliny, służy do produkcji przędz zgrzebnych wątkowych.
• Nasiona oleiste, z których wytwarza się olej, pokost itp. Nasiona lnu mają również zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym (używa się ich do sporządzania maceracji) i medycynie ludowej.
• Paździerze – powstałe w procesie pozyskiwania włókna, z połamanej, zdrewniałej części łodyg, są surowcem do produkcji płyt paździerzowych o podobnych właściwościach jak płyty wiórowe
• Odpady roszarnicze – krótkie włókna z przyklejonymi paździerzami, których nie udało się oddzielić przy pozyskiwaniu włókna, są surowcem do produkcji wysokiej jakości papieru. Dawniej stosowane również jako materiał termoizolacyjny.
• Wytłoki powstałe przy produkcji oleju z nasion, podobnie jak torebki nasienne (plewy), przerabiane są na pasze
Konopie
• Włókna pozyskiwane są z rośliny Cannabis sativa metodami podobnymi do metod pozyskiwania włókien z lnu.
• Główne produkty otrzymywane z konopi włóknistych to włókno, paździerze i olej. Części zielone mogą służyć jako karma dla trzody i bydła.
• Podgatunek indyjski bywa przez niektórych wydzielany w osobny gatunek –
konopie indyjskie (C. indica Lam.). Od podgatunku nominalnego różni się m.in. wysokością do 200 cm, szerokimi liśćmi, złożonymi z 9‐11 odcinków, kwiaty żeńskie bez okwiatu. Zawiera środki halucynogenne, tzw. kanabinoidy. • Konopie włókniste zawierają mniej, niż 0,2% substancji halucynogennych.
• Włókna wykorzystywane są głównie do produkcji lin, powrozów, sznurów, sieci oraz, w mniejszym zakresie, grubych tkanin meblowych, workowych, brezentowych, pakunkowych itp. • Włókna konopne są dłuższe (do 2m) i wytrzymalsze, niż włókno lniane.
Juta i inne rośliny tropikalne
• Juta (Corchorus L.) ‐ rodzaj z rodziny lipowatych liczący ok. 40 gatunków występujących w obszarach tropikalnych.
• Dwa gatunki mają duże znaczenie gospodarcze. Juta torebkowa (Corchorus capsularis) pochodząca z Indii, jest rośliną roczną dostarczającą cennego włókna (druga co do ważności po bawełnie wśród roślin tropikalnych). • Uprawiana w Azji południowo‐wschodniej i w Ameryce południowej. • Juta warzywna (Corchorus olitorius) również pochodzi z Indii, a uprawiana jest w tropikalnej Azji, w Egipcie, na południu Europy i w Ameryce Południowej. Dostarcza włókna, a młode rośliny są także cenionym warzywem. • Włókna techniczne mają długość 1,5‐2,5 m, a włókna elementarne 1‐6 mm o grubości 15‐35 μm. Stosunek bawełny do ligniny ok. 1:1.
• Wykorzystywana do produkcji tkanin technicznych.
Juta i inne rośliny tropikalne
• Włókno kokosowe – stosowane do wyrobu mat i chodników.
• Sizal (sisal): Twarde i bardzo wytrzymałe włókno otrzymywane ze specjalnego gatunku agawy ‐ agawy sizalowej. • Obecnie produkują ja głównie Indie Holenderskie, Afryka i Brazylia. Jest to roślina wieloletnia, wymagająca klimatu tropikalnego. • Włókno pozyskuje się z liści metodą ręczną, bądź ręczną –
półmechaniczną. Proces ten musi odbyć się zaraz po ścięciu liści, ponieważ wydobywanie jest wtedy najłatwiejsze i daje najlepsze wyniki. Dojrzałe liście agaw dochodzą do 2 metrów długości, 4‐6 centymetrów grubości i 15 centymetrów szerokości w części środkowej. • Stosowane do wyrabiania powrozów (lin, sznurów), plecionek, mat, worków i innych.
Włókna proteinowe. Wełna
• Wełna ‐ włókno uzyskiwane z okrywy włosowej (sierści) owiec, lam, wielbłądów, kóz, królików i in. Włókno wełniane posiada charakterystyczne cechy (karbikowatość, łuskowatość, lanolina), dzięki którym nadaje się doskonale do wytwarzania wysokiej jakości, wyrobów włókienniczych.
• Wełna owcza uzyskana przez strzyżenie żywych owiec, zwana również runem lub strzyżą, stanowi doskonały surowiec włókienniczy do wyrobu wysokiej jakości tkanin, dzianin i włóknin. Na Bliskim Wschodzie wyroby z wełny wytwarzano już w starożytności.
• Najwyższej jakości wełnę, bardzo miękką, puszystą, o cienkich włóknach, długości od 4 do 12 cm, otrzymuje się z owiec rasy merynos. Posiada ona jednocześnie największą zdolność do spilśniania. Grubszą wełnę uzyskuje się z ras owiec długowełnistych i nizinnych. Długość włókien wełny owiec długowełnistych, dochodzi nawet do 40 cm.
Wełna
• Długość włókna: 15‐200 mm, grubość: 10‐85 μm, gęstość: 1,28‐1,33 kg/dm3.
• Cechą charakterystyczną jest karbikowatość (falistość); ilość karbików: 2‐12 na cm.
• Wykorzystuje się dwie podstawowe odmiany. Są to wełny:
– czesankowa: włókna o dł. powyżej 100 mm, mało karbikowane (z połyskiem) – służy do wyrobu tkanin nie poddawanych spilśnianiu
– zgrzebna: włókna krótsze, cieńsze i bardziej karbikowane – służy do wyrobu tkanin spilśnionych – sukna.
• Kształt włókna: cylinder z dachówkowo ułożoną łuską; ostre końce łuski w kierunku zwężającego się włoska.
Wełna
• Głównym składnikiem jest keratyna, odmiany A (łuski, włókna wydłużone w kryształach) i B (naskórek i rdzeń, włókna sfałdowane). Zbudowana z α‐aminokwasów:
HN
CH CH2CH CH3
CH3
O
leucyna
NH
tyrozyna
HO
H2C HC
O
NH2
HN
CH2CH2CH2CH2NH C NH
arginina
O
NH
cystyna × 2 HOOC HC H2C S S H2C HC
O
H2N
HN
CH CH2CH2COOH
kwas glutaminowy
O
Włókna są usieciowane poprzez mostki cystynowe, a także glutaminowe (jonowe) Jedwab naturalny
• Włókno pochodzenia zwierzęcego (białkowe) uzyskiwane z kokonu jedwabnika morwowego (Bambyx Mori) lub jedwabnika dębowego.
• Światowa produkcja jedwabiu na poziomie ok. 50 000 ton rocznie jest bardzo niewielka i stanowi zaledwie 0,2% całej produkcji włókien.
• Jedwab to również potoczna (błędna) nazwa tkanin produkowanych z przędzy uzyskiwanej z tego włókna. • Tkaniny jedwabne charakteryzują się połyskiem, są gładkie, śliskie, wiotkie, miękkie, lekkie, cienkie i bardzo przyjemne w dotyku. • Pozyskiwanie włókna ‐ kokony zanurza się w gorącej wodzie, znajduje koniec każdej nici jedwabnej, a następnie zawija na szpulę. Z jednego kokonu otrzymuje się ok. 1,6 km bardzo cienkiej nici. • Przędzenie ‐ włókno poddaje się procesowi przędzenia w celu uzyskania przędzy jedwabnej, będącej surowcem do produkcji tkanin. Jedwab naturalny
• Grubość nitki 20‐30 μm, gęstość 1,33‐1,37 kg/dm3.
• Włókno składa się z dwóch substancji białkowych:
– Serycyny (kleju jedwabnego), stanowiącej zewnętrzną warstwę włókna i rozpuszczalnej w gorącej wodzie. Jej ilość to 20‐25%.
– Fibroiny złożonej z glicyny, alaniny i tyrozyny.
H2N CH2 COOH
CH3
H2N CH COOH
HO
NH2
CH2 CH COOH
• W praktyce, odklejeniu jedwabiu (usunięciu serycyny) towarzyszy tzw. obciążenie jedwabiu, tj. powlekanie włókien nierozpuszczalnymi solami cyny.
Charakterystyka włókien
• Włókno staplowe ‐ krótkie, naturalne, cięte lub rwane.
• Przędza – jednolita ciągła warstewka włókien staplowych szczepionych ze sobą pod wpływem tarcia powstającego podczas nadania skrętu. Włókna przerabia się na przędzę w przędzalniach. Poddaje się ją rozczesaniu na runo i taśmę niedoprzędu. Ma to na celu ułożenie równoległe włókien. Właściwe przędzenie polega na rozciągnięciu i nadanie przędzy skrętu.
• Nitka – wiązka skręconych cienkich włókien przędzy – multifil.
• Monofil – nitka z pojedynczego włókna (potocznie: żyłka, szczecina, włosie).
• Grubość (cienkość) przędzy określona jest jako: numer długościowy N lub numer ciężarowy T.
L
G
N = ;T =
G
L
L oznacza długość, a G ciężar przędzy.
Dla numeracji ciężarowej wyrażonej jako tzw. Titr legalny Td jednostką jest 1 dernier, wyrażony w gramach na 9000 m.
• Obecnie przyjęto, jako jednostkę miary Tt grubości włókien – 1 tex
wyrażony w gramach na 1000 m przędzy . 1 den = 9 tex.
•
•
Charakterystyka włókien
•
Włókno elementarne w przędzy, decyduje o klasyfikacji przędzy jako:
Gruboprzędnej
Normalnoprzędnej
Cienkoprzędnej
Ultracienkoprzędnej
40‐50 tex
20‐40 tex
10‐20 tex
< 10 tex
Każdą nitkę charakteryzuje się ułamkiem, podając w liczniku jej grubość w tex, a, w mianowniku, liczbę włókien elementarnych, z których się składa,
np. 720/24 nitka o grubości 720 tex, składająca się z 24 włókien elementarnych (każde o grubości 720:24 = 30 tex).
• Włókna cięte charakteryzuje się podając dwie liczby – pierwsza długość włókna w mm, a druga numer metryczny (długościowy) podzielony przez 100.
• Skręt nadaje nitce spoistość i zwiększa jej wytrzymałość, ale także większą sztywność. Może występować skręt typu S (prawy) lub typu Z (lewy).
• Wytrzymałość na zerwanie podaje się w formie tzw. samozrywu: długości
nici w km, stanowiącej ciężar zrywający ją.
•
Charakterystyka włókien
Włókno
Szklane
Fortisan (celulozowe)
Lniane
Poliamidowe
Jedwabne
Bawełniane
Wełniane
Kazeinowe
Samozryw
km
Wydłużenie (na sucho)
Elastyczność
%
75
60
55
50
40
35
30
7
3
6
3
20
20
7
40
40
10
70
60
90
50
35
75
25
Przędzalnictwo (dotyczy bawełny i mieszanek z włóknami syntetycznymi)
• Rozluźnianie: ma na celu rozdrobnienie surowca przy użyciu walców zaopatrzonych w kolce.
• Trzepanie: usuwanie zanieczyszczeń niewłóknistych.
• Zgrzeblenie: porządkowanie włókien, nadanie im kierunku równoległego i uformowanie ciągłej, równomiernej taśmy włókien, która po kolejnych fazach rozciągania, łączenia i powtórnego rozciągania jest skręcana w niedoprzęd.
• W przypadku długich włókien stosuje się czesanie włókien.
• Przędzenie wstępne: operacja pomiędzy rozciąganiem taśm, a przędzeniem właściwym.
• Przędzenie właściwe: formowanie nitki o właściwej grubości
• Teksturowanie (dotyczy przędz syntetycznych): nadanie przędzy specjalnych kształtów:
Metody teksturowania przędzy
Typ przędzy
Metoda teksturowania
Kędzierzawione (elastyczne) Rzeczywistego skrętu, nibyskrętu
Puszyste
Wtórnej stabilizacji (bistabilizacji)
Przeciągania na ostrej krawędzi – odnulowanie
Zgniatania (karbikowania)
Pneumatyczna (pętlenia)
Pofałdowane
Kół zębatych
Lamelkowa
Dziewiarska (knit de knit)
Rozdziału przędzy
Metoda nibyskrętu: silne skręcenie nitki, ogrzanie i „odkręcenie”.
Bistabilizacja: nawija się przędzę na miękkie nawoje i wygrzewa.
Budowa tkanin. Technologie tkackie
Widok i przekroje tkaniny o splocie płóciennym
Tkanina o splocie atłasowym i rysunek tkacki splotu
Handlowe typy tkanin bawełnianych
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
aksamit
alpaka
atłas
baja
barchan
batyst
cotele
drelich
dymka – o splocie atłasowym, gładka, jednobarwna lub w pasy
gloria
inlet
kaliko
kałmuk=[swanboy] – gruba tkanina techniczna
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
kanwa
kitajka
kreton
madapolam
markizeta
marla
metkal
milanez
moleskin
molino
molton
nankin
popelina
surówka
tarlatan
Analogiczne wykazy typów tkanin, wraz ze szczegółową charakterystyką, istnieją dla innych typów włókien!
Inne (specjalne) techniki tkackie
•
•
•
•
hafciarstwo
koronkarstwo
szydełkarstwo
tiularstwo
Asortyment tkanin otrzymanych metodami specjalnymi
• wyroby odzieżowe i galanteryjne haftowane,
• koronki odzieżowe bobinetowe i raszlowe typu ażurowego,
• koronki klockowe bieliźniane, odzieżowe i dekoracyjne
• taśmy plecione ozdobne, bieliźniane elastyczne płaskie, techniczne koszulki okrągłe ciągłe,
• taśmy szydełkowane odzieżowe, obuwnicze ozdobne, dekoracyjne, frędzle itp.,
• tiule odzieżowe, dekoracyjne, techniczne klasyczne i raszlowe,
• firanki bobinetowe i raszlowe
Worki dziane raszlowe
Struktura dzianin. Technologie dziewiarskie
Techniki dziewiarskie stanowią odmianę technologii przemysłu włókienniczego, przystosowane do formowania wyrobów kształtowanych w sposób jednostkowy oraz do wytwarzania wyrobów włókienniczych z włókien elastycznych, puszystych itp.
• Przędza wymaga odpowiedniego teksturowania. Przędze teksturowane charakteryzują się zdolnością do wydłużania prostującego.
• Dzianiny są wytwarzane przy użyciu, najczęściej zautomatyzowanych falowarek i szydełkarek.
•
Oczko ‐ najmniejszy element w splocie dzianiny, oczka składają się na kolejne rządki. Oczka "prawe" to te, których nitka w pętlach położonych wyżej przewleczona jest ponad nitką tych położonych niżej ‐ jak na rysunku obok. Odwrócenie dzianiny na drugą stronę (tzw. "lewą") spowoduje, że nitki znajdujące na wierzchu znajdą się pod spodem i odwrotnie, co spowoduje, że oczka "prawe" Rządek oczek w dzianinie
zamienią się w "lewe" i na odwrót.
(czerwony)
Maszyny dziewiarskie
• Falowarka, maszyna dziewiarska do wytwarzania dzianin o splocie rządkowym; w f. płaskich wytwarza się gotowe wyroby dziewiarskie (swetry, sukienki, bluzki), co eliminuje operację krojenia dzianiny i zmniejsza zużycie surowca; dawniej w f. okrągłych wytwarzano dzianiny metrażowe.
• Szydełkarka – maszyna dziewiarska realizująca technikę dziania określaną jako "technikę szydełkowania w układzie rządkowym". Szydełkarki wytwarzają dzianiny rządkowe. Szydełkarki pracują igłami języczkowymi, chociaż niektórzy producenci maszyn wprowadzają maszyny pracującymi igłami dwudzielnymi.
Inne wyroby włókiennicze
• Włóknina – wyrób włókienniczy płaski, tworzony bezpośrednio ze strumienia włókien przez ich spilśnianie, sklejanie, igłowanie lub przeszywanie (wyrób nietkany). Do włóknin należą również filce bite.
• Włókninami nazywa się też często wyroby powstające, nie bezpośrednio z włókien, lecz wielu nitek przędzy ułożonych obok siebie i sklejonych lub przeszytych.
• Przędzina ‐ wyrób włókienniczy płaski, powstający w wyniku przeszywania 1 lub 2 układów nitek. Wyróżnia się przędziny płaskie i pętelkowe.
Techniki wykończenia
• Barwienie (w tym rozjaśnianie)
• Drukowanie
• Obróbka końcowa (uszlachetnianie wyrobów włókienniczych)
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
szczotkowanie, klepanie, drapanie
strzyżenie
nabłyszczanie
wytłaczanie
baranizowanie
zaczesywanie
wykurczanie termiczne
apreturowanie
podklejanie (ortalion)
laminowanie (płomieniowe, klejowe
wykończenie dywanów (kilkukrotne strzyżenie, czesanie, zaparowanie, drapanie)
Przemysł odzieżowy
• Przemysł odzieżowy jest częścią przemysłu włókienniczego. Obejmuje:
– projektowanie odzieży.
– szycie lub klejenie.
– obróbkę cieplną wyrobów odzieżowych.
– konfekcjonowanie.