Штапельные волокна

Введение

Штапельное волокно — элементарное текстильное волокно ограниченной длины, как правило, не более 40—45 мм (волокна хлопковой штапельной диаграммы), используемое в текстильной промышленности для выработки как пряжи, так и нетканых материалов путём скрепления холста из таких волокон каландрированием, термоскреплением, водоструйным скреплением, иглопробивным способом, водоструйным (спанлейс), нитепрошивным, электрофлокированием и т. п.
Штапельные волокна бывают как искусственного (вискоза, стекло), так и естественного происхождения (хлопок, лён, шерсть и т. п.).
Актуальность темы реферата заключается в том, что волокно является одним из самых удивительных материалов, который человечество смогло использовать, взяв идею его из природы, и все большее применение в стране и в мире находит продукция на основе штапельных волокон.
Цель работы – более полное изучение штапельного волокна.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть немного истории о штапельных волокнах, характеристики эксплуатации штапельного волокна, его использование, общие сведения о производстве штапельного волокна, технологию производства штапельного волокна на основе полиэфирных волокон, а также стекловолокна и другие моменты.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (две главы), заключение и библиографический список, состоящий из пяти источников литературы.
1. Штапельные волокна
1.1 Немного истории
Первые волокна получали только из натуральных природных материалов: шерсть, нити шелкопряда, различные растения.
Впервые идею о возможности получить волокно искусственным путем высказал французский ученый Реомюр. Случилось это ещё в далеком 1734 году. Запуск завода по серийному производству волокна произошел всё в той же Франции, однако, более чем через полтора века после Реомюра – в 1890 году.
В основе производства химического волокна лежала переработка растворов эфира целлюлозы, который в то время применялся также и для производства бездымного пороха. В период между 1890-мы и 1940-мы годами происходили испытания различных полимеров на предмет возможности их использования для изготовления химических волокон.
Использовать штапельное волокно из отходов вискозы придумали в Германии. Это произошло в начале XX века. Название происходит от немецкого stapel, что означает «пучок волокна».
К середине XX века материал завоевал популярность. Он был востребован во времена Советского Союза. После полотно практически ушло с прилавков магазинов.1
1.2 Характеристики эксплуатации штапельного волокна
После отделочного этапа прядется пряжа, из которой потом делают ткани или полотно трикотажа. Полотна такого типа хранят важные характеристики, свойственные материалам, произведенным из нитей из того же сырья. Также у них есть несколько хороших качеств:
• меньше сверкают. Касается материалов из синтетики. Меньше блеска — большее сходство с настоящим полотном;
• обладают прекрасными гигиеническими характеристиками;
• прекрасно берегут тепло;
• более мягкие и приятные на ощупь;
• имеют большую экономическую результативность. Производство штапеля просит намного меньших трудозатрат и инвестиций, чем для непрерывных текстильных нитей.2
Штапельные волокна могут применяться в чистом виде или перемешиваются со всеми остальными для увеличения качества тканей. К примеру:
• Увеличение механической прочности. Синтетику добавляют к хлопку или шерсти, и выходит более прочный и устойчивый к износу материал. Точно также совершенствуют качество вискозы и хлопка. Пряжа из настоящего хлопка в мокром виде очень прочная, чем в сухом, а вискозная пряжа существенно теряет стабильность при намокании. Сочетая же два этих типа штапеля (вискозу с хлопком), можно получить одинаково прочную пряжу в сухом и мокром состоянии.
• Увеличение гибкости. Разноусадочные химические волокна перемешивают для получения текстурированной эластичной пряжи.
• Уменьшение стоимости. Добавление даже малого процента штапеля из синтетических материалов существенно уменьшает стоимость настоящих тканей.
1.3 Использование штапельного волокна
Штапельное волокно используется для изготовления трикотажа и других тканей. Материалы отличаются низким уровнем глянца, отличными гигиеническими и теплозащитными свойствами. Они характеризуются мягкостью

. Кроме того, материалы из штапельной пряжи более пушистые, чем те, при изготовлении которых использовались комплексные нити того же состава.
Штапельные волокна используются в текстильной промышленности в чистом виде и комбинируются с другим сырьем. Добавление синтетических волокон к натуральным позволяет получить материал с улучшенными физическими и эксплуатационными свойствами. Изделия из такого сырья отличаются износостойкостью, отсутствием усадки при химической чистке и стирке. Смесь волокон проходит полный цикл обработки в прядильных машинах. Штапельная пряжа, стандартная и смешанная, отличается равномерностью, плотностью, прочностью, высокой степенью эластичности.
Помимо пряжи для различных тканей и трикотажей из штапельного волокна изготавливают нетканые материалы. Для этого могут использоваться различные методы скрепления: химический или клеевой, термический и механический (иглопробивное, прошивное или водоструйное скрепление).
Нетканые материалы бывают плоскими и объемными, используются в самых разных отраслях:
• В медицине. Из них изготавливают одноразовую одежду, средства гигиены.
• В автодорожном строительстве. Их них делают дренажные или распределяющие нагрузку основания.
• В гражданском и промышленном строительстве. Стеклоштапельное волокно отличается редким сочетанием качеств: высокая прочность на растяжение и сжатие, негорючесть, малая гигроскопичность, химическая и биологическая инертность. Материалы из него являются отличными звуко-, паро- и теплоизоляторами.
• В текстильной промышленности. 3
2. Производство штапельного волокна
2.1 Общие сведения
По химическому составу штапели не отличаются от длинных нитей. Для их изготовления используют химические волокна искусственного или синтетического происхождения. Это может быть вискоза (целлюлоза), ацетилцеллюлоза, полиамид, полиэстер, поливинилхлорид, полипропилен, расплавленное неорганическое стекло.
Сначала готовят прядильный раствор. Технология зависит от сырья. Затем его пропускают через специальные большие фильеры с гораздо большим количеством дырочек, чем при производстве нитей обычной длины. Из фильер вытекают тончайшие непрерывные струйки, которые сухим или мокрым способом затвердевают. Нити с нескольких фильер собираются в жгуты. На специальной машине эти жгуты режут или рвут на отрезки определенной длины. При нарезке получаются отрезки одинаковой длины, при разрыве длина может получиться неравномерной. После этого штапели проходят этап отделки и становятся белыми, цветными, блестящими или матовыми.
2.2 Технологии производства полиэфирных штапельных волокон
Технология производства штапельного волокна предполагает использование полимеров с различной вязкостью расплава, преимущественно ПЭТ (полиэстер) и ПП (полипропилен), которые обычно используют для производства волокон методом прядения из расплава. Иногда для производства штапельных волокон необходимо использовать несколько полимеров. Один тип волокна может быть составлен из двух полимеров, которые объединяются во время экструзии (ко-экструзия): эти волокна би-компонентные и характеризуются компонентом, плавление которого происходит при более низкой температуре.
Общемировой тенденцией является использование современной концепции производства полиэфирных штапельных волокон методом их прямого формования из расплава полимера непосредственно с установки его синтеза, осуществляемого по механизму поликонденсации. При такой концепции в единый технологический цикл интегрированы два этапа – синтез (поликонденсация) и формование с последующей отделкой волокна. В этом случае себестоимость волокна на 13–15 % ниже, чем при схеме с промежуточным получением гранул полимера и их последующим формованием с использованием экструдеров.4
Эта самая эффективная современная технология минимизирует инвестиции в проект и себестоимость конечной продукции, что позволяет выпускать продукцию с низкой себестоимостью и успешно конкурировать с азиатскими поставщиками, у которых при поставках в РФ только логистические издержки составляют как минимум 150 долл. США за тонну. Кроме того, действует ввозная пошлина 5 % на волокно.
Данную технологию предпочитают все крупные мировые производители полиэфирных штапельных волокон. В интегрированном виде ее предлагают несколько инжиниринговых компаний: Uhde InventaFischer, Teсhnip/Zimmer (обе – Германия), Chemtex (США)