Швейное материаловеление

1. Натуральный шёлк: происхождение, химический состав, строение, свойства и применение. Стадии развития тутового шелкопряда. Первичная обработка коконов. 

Тутовый шелкопряд  в полном смысле слова домашнее животное. В природе дикие виды этой бабочки  уже не встречаются.

Из века в  век отбирали люди на племя коконы с лучшей оболочкой, повышая их шелконосность. Теперь вес шелковой оболочки составляет примерно половину веса сухого кокона.  
Искусственным отбором выведены многие породы тутового шелкопряда, различающиеся по шёлковой продуктивности, морфологическим и физиологическим признакам. В современном шелководстве используют гибриды тутового шелкопряда, которые по сравнению с чистыми породами дают более высокий урожай коконов, с большей шелконосностью и лучшими технологическими качествами коконных нитей.  
 
Гусенички тутового шелкопряда выводятся из яиц (грены) при температуре 23–25°С. Для развития яиц требуется 8–10 дней, после чего на свет появляются маленькие, длиной всего около 3мм, личинки. Они окрашены в темно-бурый цвет и покрыты пучками длинных волос. Личинки тутового шелкопряда питаются исключительно листьями тутовника (шелковицы), они поедают листья без остановки и днём и ночью, из-за чего очень быстро растут. Личинки едят листья тутовника с таким аппетитом, что известный французский ученый Пастер сравнивал громкий хруст, раздающийся с кормовой этажерки, с “шумом дождя, падающего на деревья во время грозы”. Кстати, именно Пастер предложил способ борьбы с наиболее опасным заболеванием шелкопряда – пебриной.

Гусеницы очень  быстро растут, но не растет их шкурка. Постепенно ее мельчайшие складочки  расправляются, шкурка натягивается и  начинает блестеть, она становится тесной. Гусеница перестает есть и замирает, пока под старой шкуркой не образуется новая. Примерно через сутки личинка сильно выпрямляется, старая шкурка лопается, и подросшая и покрытая нежной новой кожей гусеница вылезает из ставшей ей тесной одежки. Потом она несколько часов отдыхает и затем снова приступает к еде. Через четыре дня гусеница вновь засыпает перед следующей линькой.

За свою жизнь гусеница тутового шелкопряда линяет 4 раза. После четвертой  линьки гусеница выглядит уже весьма внушительно: длина ее тела составляет около 8см, толщина – около 1см, а  масса – 3–5г. Тело ее теперь почти  голое и окрашено в беловатый, жемчужный цвет или цвет слоновой кости. Но главное – это маленький  бугорок под нижней губой, из которого сочится клейкое вещество, которое  при соприкосновении с воздухом тут же застывает и превращается в шелковую нить.

Даже самая  маленькая, только что появившаяся  из яйца гусеничка уже может выделять тонкую нить. Всякий раз, когда малышке грозит опасность свалиться вниз, она выпускает шелковинку и повисает на ней, как паук повисает на своей паутине. Но после четвертой линьки шелкоотделительные железы достигают особо больших размеров - около 40% массы гусеницы.

Теперь с каждым днем гусеница ест все меньше и  меньше и, наконец, перестает питаться совсем. Шелковичная железа в это  время уже переполнена жидкостью  настолько, что за личинкой, куда бы она ни ползла, тянется длинная нить. Готовая к окукливанию гусеница беспокойно ползает в поисках подходящего места для окукливания.

Обнаружив подходящую опору, гусеница быстро вползает на нее, крепко цепляется ножками, и сейчас же начинает свою работу. Она закидывает голову то вправо, то назад, то влево  и прикладывается своей нижней губой  с “шелковым” сосочком к различным  местам коконника. Вскоре вокруг нее  образуется довольно густая сеть из шелковой нити. Но это только основа - каркас кокона. Покончив с каркасом, гусеница переползает в его центр –  шелковые нити в это время поддерживают ее в воздухе и служат тем местом, где будет прикреплен настоящий  кокон. И вот начинается его завивка. Выпуская нить, гусеница быстро вертит головой. На каждый виток требуется 4см шелковой нити, а на весь кокон  ее уходит от 800м до 3км! Десятки тысяч  раз гусеница должна мотнуть головой, чтобы свить кокон. На изготовление кокона уходит около 4 суток. Окончив  работу, обессиленная гусеница засыпает в своей шелковой колыбели и превращается там в куколку.

Некоторые гусеницы, их называют ковровщики, коконов не делают, а, ползая туда-сюда, выстилают, словно ковром, поверхность кормовой этажерки, куколка их при этом остается голой. Другие, любители совместных построек, объединяются по двое или даже по трое и четверо и плетут единый, весьма крупный, до 7см, кокон. Но это все  отклонения от нормы. А обычно гусеницы плетут единоличный кокон, вес которого вместе с куколкой составляет от 1 до 4г.

Коконы, изготовляемые гусеницами-прядильщицами, весьма разнообразны и по форме, и  по размерам, и по цвету. Некоторые  из них совершенно круглые, другие имеют  овальную форму с острым концом или  перетяжкой посередине. Самые мелкие коконы не превышают в длину 1,5–2 см, а наиболее крупные достигают 5–6 см  
Интересно, что коконы самцов содержат на 20% больше шёлка, чем коконы самок.

Примерно через 20 дней куколка превращается в бабочку, перед которой встает проблема, как  выбраться из своего шелкового убежища. Для этого у бабочки есть щелочная слюна, которая и размягчает стенку кокона. Затем бабочка напирает на ослабленную стенку головой, энергично  помогает себе ножками и, наконец, выбирается наружу.

Бабочка тутового шелкопряда невзрачная, окраска ее толстенького мохнатого тельца белая  с легким кремовым рисунком, или  темно-серовато-коричневая. Размах крыльев  тутового шелкопряда – около 4,5см, но летать эти бабочки не умеют. Они  утратили эту способность в процессе постоянного отбора человеком. Ведь шелководческому хозяйству не нужны  особи, которые могут улететь?

Домашние бабочки  вообще не склонны утруждать себя лишними движениями. Они лишь медленно передвигаются на своих тонких ножках, да шевелят мохнатыми усиками. В  течение своей недолгой (примерно 12 дней) жизни они даже не питаются. После того как из их ротика выделится  щелочная слюна, размягчающая кокон, ротик  замыкается навсегда.

Самцы тутового шелкопряда меняют свое поведение только, когда встречаются с особями  противоположного пола. Вот тогда  они оживляются, кружат вокруг своей  подруги, постоянно машут крылышками и активно перебирают ножками. Во время брачной поры шелковод сажает пары бабочек в специальные марлевые мешочки. Через несколько часов  после спаривания самка начинает откладывать яички от 300 до 800 штук. Этот процесс занимает у нее 5–6 дней. Яйца тутового шелкопряда очень мелкие, в одном грамме их примерно 1500 штук. Спустя 10—20 суток после кладки бабочки  погибают.

Но далеко не каждой соткавшей кокон гусенице дано превратиться в бабочку и  прожить свои 20 дней. Большая часть коконов идет на получение шелка-сырца.

Чтобы получить 1кг шелка-сырца, нужна примерно тысяча гусениц, поедающих за полтора месяца 60кг листьев тутовника – это  три тутовых дерева!

 

 

 

 

Коконы  держат в специальной печи 2-2,5 часа при температуре около 100 °C. Это  убивает гусениц, находящихся в  коконах и упрощается его раскручивание. 
Вот таким образом люди получают шелковую нить, из которой потом шьют красивую пижамы, халаты, платья, нижнее и постельное белье и другую одежду.

 

 

 
 

Для любителей  экзотической необычной пищи тутовые  шелкопряды могут прийтись по вкусу. В Корее их едят в жаренном виде. Шелковичные черви являются отличным источником белка. А сушеных гусениц, которые еще заражены грибком Beauveria bassiana, используют в китайской народной медицине.

 
 

 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Основные  этапы производства химических волокон.

 Химические волокна -- волокна, получаемые из органических природных и синтетических полимеров.

Различают искусственные  волокна, которые получают из природных  полимеров, главным образом целлюлозы  и ее эфиров (например, вискозные  волокна, ацетатные волокна), и синтетические  волокна, получаемые из синтетических  полимеров (например, полиамидные волокна, полиакрилонитрильные волокна). К химическим волокнам иногда относят также волокна  из неорганических веществ, например стеклянное волокно, борное волокно.

В промышленности химические волокна вырабатывают в  виде:

1) штапельных (резаных)  волокон дл. 35-120мм;

2) жгутов и  жгутиков (линейная плотность соотв. 30-80 и 2-10 г/м);

3) комплексных  нитей (состоят из многих тонких  элементарных нитей; в зависимости  от линейной плотности и механических  свойств подразделяются на текстильные и технические);

4) мононитей (диаметром 0,03-1,5мм).

Важные преимущества химических волокон перед волокнами  природными - широкая сырьевая база, высокая рентабельность производства и его независимость от климатических  условий. Многие волокна химические обладают также лучшими механическими  свойствами (прочностью, эластичностью, износостойкостью) и меньшей сминаемостью.

Недостаток некоторых  химических волокон, например полиакрилонитрильных, полиэфирных, - низкая гигроскопичность.

Производство  химических волокон  и нитей

Производство  химических волокон и нитей включает в себя несколько основных этапов:

1) получение  сырья и его предварительную  обработку;

2) приготовление  прядильного раствора и расплава;

3) формование  нитей и волокон, их отделку  и текстильную переработку.

При производстве искусственных и некоторых видов  синтетических волокон (полиакрилонитрильных, поливинилспиртовых и поливинилхлоридных) применяют прядильный раствор, при  производстве полиамидных, полиэфирных, полиолефиновых и стеклянных волокон -- прядильный расплав.

При формовании нитей прядильный раствор или  расплав равномерно подается и продавливается через фильеры - мельчайшие отверстия  в рабочих органах прядильных машин.

Струйки, вытекающие из фильер, затвердевают, образуя нити, которые затем наматываются на приемные устройства.

При получении  нити из расплава их затвердевание  происходит в камерах, где они  охлаждаются потоком инертного  газа или воздуха. При получении  нитей из растворов их затвердевание  может происходить в сухой  среде в потоке горячего воздуха (этот способ формования называется сухим) или в мокрой среде в осадительной ванне (такой способ называется мокрым).

Фильеры могут  быть различной формы (круглые, квадратные, в виде треугольников) и размеров. При производстве волокон в фильере  может быть до 40 000 отверстий, а при  получении комплексных нитей - от 12 до 50 отверстий.

Сформованные  из одной фильеры нити соединяются  в комплексные и подвергаются вытягиванию и термообработке. В результате этого нити становятся более прочными благодаря лучшей ориентации их макромолекул вдоль оси, но менее растяжимыми вследствие большей распрямленности их макромолекул. Поэтому после вытягивания нити подвергаются термофиксации, где молекулы приобретают более изогнутую форму при сохранении их ориентации.

Отделка нитей  проводится с целью удаления с  их поверхности посторонних примесей и загрязнений и придания им некоторых  свойств (белизны, мягкости, шелковистости, снятия электризуемости). После отделки нити перематываются в паковки и сортируются. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.Кардная система прядения(последовательность операций, цель каждой операции, применяемое оборудование, входящий и выходящий продукты, свойства и применение получаемой пряжи.)

Система прядения

сочетание машин, на которых последовательно перерабатывают волокна или смеси волокон в пряжу.  
В хлопкопрядильном производстве для переработки хлопка и смесей хлопка с химическими волокнами применяют три системы прядения: кардную, гребенную и аппаратную. Наибольшее распространение получила кардная система прядения.  
 
1. Кардная система прядения применяется обычно для переработки средневолокнистого хлопка. Хлопок поступает на фабрику в сильно спрессованных кипах. Волокна хлопка в кипах находятся в беспорядочном состоянии, перепутаны, содержат сорные примеси и пороки. 
Для получения очищенной и однородной партии сырья хлопок разрыхляют, очищают от сорных примесей и смешивают. Эти работы выполняют машины, которые объединены в одну разрыхлительно-трепальную установку. Хлопок обычно выходит с этой установки в виде так называемого холста, который представляет собой слой волокон, намотанный в рулон. Этот слой состоит из небольших клочков волокон, расположенных произвольно. В случае агрегирования трепальных машин с последующими формирование холста не требуется. Хлопок, несмотря на интенсивное разрыхление и очистку на разрыхлительно-трепальной установке, еще содержит некоторое количество мелких сорных примесей. 
После разрыхлительно-трепальной установки хлопок поступает на шляпочную чесальную машину. На этой машине он дополнительно разрыхляется путем разделения клочков на отдельные волокна, которые перемешиваются и очищаются от мелких сорных примесей и пороков. Кроме того, на чесальной машине из тонкого выходящего слоя хлопка-ватки, называемого прочесом, формируется лента, которая укладывается в таз. 
Лента с чесальной машины поступает на лентосоединительную машину, где из 16 или 20 лент путем параллельной намотки их на катушку образуется холстик. Полученные таким образом холстики поступают на ленточную машину высокой вытяжки, где они вытягиваются и снова формируются в ленты. Номер ленты, выходящей с ленточной машины, примерно такой же, как и чесальной ленты, но волокна в ней лучше распрямлены и расположены более ориентированно относительно оси продукта, а сама лента более равномерна. 
Вместо лентосоединительной машины и ленточной высокой вытяжки можно применять два перехода ленточных машин с числом сложений на каждом переходе, равным 6-8, и вытяжкой, примерно равной числу сложений. Хотя по сравнению с предыдущим этот способ несколько снижает производительность труда, но ровнота ленты улучшается за счет большого числа сложений. 
Лента с ленточной машины вполне подготовлена к тому, чтобы на следующей машине из нее получить пряжу, однако для этого потребовалось бы ее подвергнуть вытяжке, или утонению, в 100-200 и более раз. Таких вытяжных приборов, удобных и экономичных в эксплуатации, до последнего времени не было, поэтому из ленты с ленточной машины вначале получают ровницу на одном или нескольких переходах ровничных машин, а затем уже прядильной машине из ровницы получают пряжу. Вследствие сильного утонения продукт на ровничной машине становится очень слабым, поэтому для придания некоторой прочности его по выходе из вытяжного прибора скручивают с помощью рогулечных веретен. Полученная ровница наматывается на катушки большого размера, которые поступают на прядильную машину. 
Из ровницы на прядильной машине получается пряжа путем утонения ровницы до требуемой тонины и придания ей необходимой прочности за счет скручивания. За последнее время стали внедрять безровничное прядение, т.е. получение пряжи непосредственно из ленты.