Проектирование цеха крашения полиэфирной ткани

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИИСКОЙ ФЕДЕРАЦИЙ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИИ"

Кафедра

"Химической технологии волокнистых материалов"

Курсовая работа

на тему:

Проектирование цеха крашения полиэфирной ткани

Выполнил: Кошкин Д.А.

Студент 4 курса

Группа: 26-11

Научный руководитель: Пыркова М.В.

Москва 2014

Содержание

Введение

1. Проектирование красильного цеха

1.1 Обоснование выбора ассортимента

2. Описание основных операций подготовки и отделки

2.1 Заключительная отделка

3. Технологическая проводка для планируемого ассортимента

4. Расчет количества основного технологического оборудования

5. Расчет площади цеха

Список литературы

Введение

Полиэфирные волокна в настоящее время широко применяются в текстильной промышленности благодаря их ценным свойствам. Полиэфирные волокна сохраняют прочность в мокром состоянии, обладают малой усадочностью, устойчивы к действию света и погоды, к действию кислот, окислителей, восстановителей и большинства органических растворителей, к воздействию плесени, бактерий и моли, являются хорошим диэлектриком.

Так, по прочности полиэфирные волокна превосходят все натуральные и химические волокна. Полиэфирные волокна выпускают в виде филаментных нитей, жгута и штапельного волокна. Полиэфирные волокна вырабатывают 19 стран. Вследствие их ценных физических и химических свойств эти волокна перерабатываются все в большей степени в смеси с натуральными, регенерированными целлюлозными и синтетическими волокнами. Выпускаются и ткани из смеси трех и более компонентов.

Полиэфирные волокна характеризуются высокой степенью ориентации макромолекул, значительной кристалличностью волокна, гидрофобностью и плотной структурой, в связи с чем скорость диффузии в них красителей очень низка. Полиэфирные волокна красят дисперсными красителями.

Темпы роста производства полиэфирных тканей превышают темпы роста производства натурального сырья для текстильной промышленности. Это обуславливается, вполне реальным получение тканей с заданными свойствами, это позволяет расширять ассортимент текстильных изделий и полнее удовлетворять потребности населения и техники.

1. Проектирование красильного цеха

1.1 Обоснование выбора ассортимента

Производство шелковых тканей значительно возросло за счет использования химических волокон (в сырьевом балансе шелковой промышленности химические волокна составляют 96 - 97 %). Разнообразие ассортимента достигается за счет применения различных видов волокон, нитей переплетений и отделки.

В ассортимент тканей входят нарядные платьевые, платьево-костюмные, костюмные, подкладочные, сорочечные, плащевые и мебельно-декоративные ткани. В ассортимент изделий также входят штучные изделия: платки головные, покрывала, скатерти и др.

Текстурированные нити - это нити видоизмененных структур. Текстурирование производится термомеханическим способом с целью придания гладким нитям из синтетических волокон повышенной объемности, пушистости, упругой растяжимости.

Все вырабатываемые ткани классифицируют по ряду признаков в соответствии с утвержденными стандартами или торговыми прейскурантами. За каждым типом ткани закреплен артикул, т.е. номер по торговому прейскуранту или условный шифр разновидности ткани. Ассортимент тканей ежегодно обновляется на 10-15% в результате прекращения выпуска тканей, не пользующихся спросом у населения, и массового выпуска новых тканей улучшенного качества.

К ассортименту шелковых тканей относят совокупность всех видов тканей, вырабатываемых шелковой отраслью текстильной промышленности. В него входят ткани из натурального шелка, искусственных и синтетических нитей, пряжи из химических волокон, а также неоднородные ткани из сочетания перечисленных видов нитей между собой и с хлопчатобумажной пряжей. В шелковой отрасли постоянно вырабатывается более шестисот видов тканей.

В пятизначном артикуле ткани первая цифра обозначает определенную группу тканей по волокнистому составу:

- из шелковых нитей

- из шелковых нитей с другими волокнами

- из искусственных нитей

- из искусственных нитей с другими волокнами

- из синтетических волокон

- из синтетических волокон с другими волокнами

- из искусственных волокон и в смеси с другими волокнами

- из синтетических волокон и в смеси с другими волокнами

Вторая цифра обозначает подгруппу тканей по прейскуранту:

- креповые, 2 - гладьевые, 3 - жаккардовые, 4 - ворсовые, 5 - специальные, 6 - технические, 7 - штучные изделия.

Ткани из синтетических нитей делятся на следующие подгруппы:

Гладьевые ткани с гладкой поверхностью вырабатываются из нитей пологой крутки в основе и утке, преимущественно полотняного, саржевого и атласного переплетений.

Жаккардовые ткани - они имеют сложное переплетение нитей основы и утка, которое на поверхности ткани образует рисунок в виде различных фигур.

Ткани специального назначения - к ним относятся декоративные, декоративно - мебельные, зонтичные, галстучные, корсетные и др.

Технические ткани - вырабатываются из синтетических нитей (фильтровальные, ситовые, парусные, мешковые и др.

Ассортимент шелковых тканей отличается большим разнообразием используемых нитей. Отсюда и разнообразие их свойств.

полиэфирное волокно цех крашение

По назначению полиэфирные ткани подразделяют на платьево-костюмные, платьево-блузочные, одежные, сорочечные, подкладочные, плащевые и курточные, мебельно-декоративные и ткани для текстильной галантереи.

Для выработки чисто синтетических тканей применяют в основном комплексные фасонные и объемные нити, что придает тканям объемность, пористость, воздухо- и паропроницаемость.

Для крашения выбраны три артикула суровой ткани лавсан и три артикула ткани лавсан. Расчет ассортиментов представлен в таблице 1

Таблица 1

Ассортимент по готовым тканям

"Рица" арт. 52150 - комбинированного переплетения из полиэфирных текстурированных нитей в основе и утке линейной плотностью 16,7 текс Х 2; поверхностная плотность 180 г/м², ширина 150 см.

"Лирика" арт.53015 - жаккардового переплетения из полиэфирных текстурированных нитей в основе и утке линейной плотностью соответственно 11,1 текс Х 2 и 11,1 текс Х 2 Х 2; поверхностная плотность 221 г/м², ширина 100 см.

Арт.56207 - фильтровальная ткань из полиэфирного волокна. Служит для вылавливания твердых частиц из жидкостей, газов и воздуха в разнообразных отраслях промышленности.

2. Описание основных операций подготовки и отделки

Суровые ткани их химических волокон, поступающие в красильно - отделочное производство, разнообразны по исходному сырью и назначению, поэтому условия их хранения и обработки различные. На всех стадиях обработки тканей должно выполняться основное требование - максимальное сохранение свойств волокон, из которых изготовлены ткани, выявление наиболее ценных особенностей структуры ткани, обеспечение должного внешнего оформления и потребительских свойств.

Приемка

Суровые ткани из полиэфирных волокон в рулонах или технических кусках поступают в красильно-отделочное производство с ткацких фабрик в склад суровых тканей, где их принимают, контролируют и бракуют.

Каждый кусок ткани независимо от вида паковки сопровождается ярлыком, на котором указаны артикул, наименование, мера куска, сорт и пороки ткани, что позволяет определить ее технологическую проводку.

Поступающие на склад суровые ткани проходят сначала количественную приемку, при которой сверяют метраж каждого куска ткани с соответствующим данными фактуры. Принятые куски тканей укладывают с учетом поставщиков, артикулов, сортов и видов дефектов в клетки двух - или трехъярусных стеллажей.

Габаритные размеры и вместимость стеллажей определяются по максимальным размерам рулонов. Размер стеллажа: длина - 5 м, ширина - 1,6 - 1,8 м, высота укладки в три яруса - 2 м. Внутренняя поверхность стеллажей должна быть идеально гладкой. Подача ткани к стеллажам и все последующее ее продвижение на складе должно быть механизировано.

Перед подачей в производство ткань подвергают качественной разбраковке. Ткани их химических волокон разбраковывают в количестве 10 % от поступившей партии суровой ткани. При разбраковке устанавливают степень загрязнения, ткацкие пороки, и в соответствии с результатами контрольной разбраковки ткань получает назначение в производство.

Разбраковку осуществляют на специальном оборудовании. Ткань перемещается по поверхности прозрачной смотровой доски, подсвечиваемой снизу. Все ткацкие пороки, замеченные на ткани, помечают, подвешивая по кромке на данном участке петельку белой нитки (фасонетку).

После разбраковки и в соответствии с назначением тканей в производство их подбирают в партии. Размер партии варьируют от 6 до 10 технических кусков размером 80-85 м каждый. При обработке их сшивают в ленту. Шов должен быть частым, примерно 5 - 6 стежков на 1 см, и не должен выходить за пределы казового конца. Ткани из синтетического волокна накатывают в рулоны, чтобы исключить образование заломов.

Для разбраковки тканей может быть применена браковочно-мерильная машина БО-180-ШЛ.

Машина состоит из остова, смотрового стола, накатки, товарной стойки, регистрационного механизма, счетчиков, приспособления для подъема рулона и привода.

Отварка

Основной задачей при подготовки к крашению тканей из полиэфирных волокон, является освобождение от веществ, нанесенных при изготовлении волокон и при подготовке к проведению операции кручения и ткачества. К таким веществам относятся средства авиважа (главным образом жировые эмульсии), подцветочные красители, применяемые при кручении для распознавания крученых нитей разных направлений и степени крутки, шлихтующие вещества, обеспечивающие нормальное проведение процесса ткачества.

Для изделий из полиэфирных волокон процесс удаления примесей включает отварку, т.е. обработку раствором ПАВ в присутствии небольших количеств кальцинированной соды или тринатрийфосфата при 40-95ºС, и тщательную промывку для полного удаления растворенных загрязнений и химических веществ, применяемых при отварке. В процессе отварки ткани практически полностью освобождаются от жировых эмульсии, подцветочных красителей и водорастворимой шлихты.

Ткани из полиэфирных волокон термопластичны, поэтому в условиях влажно - тепловой обработки способны фиксировать складки и заломы, поэтому обработка их в жгуте, не допускается. Они проходят процессы подготовки, находясь в расправленном состоянии. Полиэфирные ткани со значительными загрязнениями отваривают в растворе, содержащем 1-2 г/л анионактивного препарата и 5-6 г/л едкого натра (100%-ного) при температуре 85-90ºС на линии для отварки при скорости 35 - 40 м/мин.

Помарки и грязные пятна образуются при небрежном обращении с тканями при транспортировке, хранении. Эти пороки устраняют промывкой растворами моющих веществ или крашением в темные цвета. Засечки и заломы, полученные на тканях из термопластичных нитей при отварке, практически неисправимы.

Линия для отварки, крепирования, релаксации и промывки тканей фирмы "Меццера" предназначена для тканей из полиэфирных волокон, склонных к образованию засечек и заломов (обрабатываются в расправленном состоянии, свободной петлей).

Линия состоит из двух одинаковых секций, каждая из которых включает следующие основные устройства и машины: заправочное устройство 1, ванну предварительной замочки 2, устройства 3 для загрузки тканей, отварочную ванну 4, две промывные ванны 5, устройства выгрузки 6.

Ткань из тележки или из рулона проходит через заправочное устройство, состоящее из направляющих роликов, бремзы, тканенаправителей и лоткового тканенакопителя, обеспечивающего непрерывное питание линии тканью, и направляется в ванну предварительной замочки. Ванна сделана из нержавеющей стали, внутри нее имеются трубопроводы глухого и острого пара и барабан большого диаметра. Ткань обхватывает барабан, погруженный в рабочий раствор, замачивается и освобождается от значительной части поверхностных загрязнений; при этом уменьшается загрязнение основной отварочной ванны.

Далее ткань транспортируется парой тянульных валов с резиновым покрытием к загрузочному устройству. Нижний вал приводится в движение от электродвигателя, а верхний - в результате прижима нижнего. Таким образом, ткань не только транспортируется тянульной парой, но и отжимается.

Устройство для загрузки ткани представляет собой ванну, внутри которой находится две вертикальные перегородки, образующие в нижней части ванны щель, через которую поступает ткань с помощью плоской струи рабочего раствора, перекачиваемого центробежным насосом из основной ванны.

Ткань вешают свободными петлями на прутки из нержавеющей стали, которые свободно вставлены в звенья двух бесконечных боковых цепей. В результате ткань перемещается в ванне полностью погруженный в рабочий раствор. Для предупреждения "належек" и заломов и для достижения эффекта крепирования петли ткани периодически встряхивают (прутки свободно закреплены в звеньях цепей и опираются с обеих концов на неподвижные рейки пилообразного профиля). При движении конвейера прутки с тканью сначала медленно поднимаются по наклонной плоскости зуба до его вершины, а затем соскакивают вертикально вниз по основание следующего зуба. Во время падения прутка полотно отвариваемой ткани отстает, так как оно значительно легче прутка, и внутренняя часть петли успевает промыться рабочим раствором.

Объем основной варочной ванны 20000 л, количество ткани, одновременно обрабатываются в рабочем растворе, регулируется длиной петли ткани, а также их количеством и может достигать 400 м, что позволяет обеспечивать скорость движения ткани 60 м/мин при длительности отваривания 5 минут.

После отваривания ткань промывается в двух машинах барабанного типа. Машина состоит из ванны с расположенным в ней перфорированным барабаном с индивидуальным приводом. Ткань по направляющим роликом почти полностью огибает барабан погруженный в воду. Из барабана через полые цапфы вода откачивается циркуляционным насосом, создавая разность уровней внутри и снаружи барабана, благодаря чему интенсифицируется промывка в результате просасывания жидкости через ткань. Из ванны ткань вынимается тянульной парой, перед которой установлено вакуум - отсасывающая труба. Промывная ванна снабжена системой обогрева глухим и острым паром.

Термостабилизация

Термостабилизации подвергают ткани и изделия из термопластичных нитей, т.е. полиэфирные волокна. Целью термостабилизации является придание тканям оптимальных потребительских свойств, главным образом, стабильности линейных размеров и формы, уменьшение усадки, заломов и пиллинга.

Под термопластичностью твердого тела понимается свойство этого тела (в условиях повышенной температуры и под действием внешних внутренних сил) давать необратимые остаточные деформации.

В процессе волокнообразования, когда нить, выходящая из фильеры прядильной машины, подвергается быстрому и сильному вытягиванию, необходимому для придания ей высокой прочности, происходит неравномерное растягивание поперечных водородных связей между макромолекулами элементарного волокна, что обуславливает возникновение в элементарном волокне скрытых внутренних напряжений. Полученная нить приобретает способность к образованию необратимых деформаций при последующих влажно - тепловых обработках.

Необратимые деформации (неравномерная усадка, складки, заломы), возникающие в тканях из термопластичных волокон, устраняются в процессе термостабилизации.

Термостабилизация - это специальная тепловая обработка тканей, находящихся под натяжением, в результате которой ткани приобретают мягкость, стабильность линейных размеров, безусадочность, устойчивость к сминаемости, образованию заломов и складок на их поверхности. Процесс термостабилизации состоит из двух стадий: нагревание ткани до специфической для каждого волокна температуры, обеспечивающей разрыв неустойчивых межмолекулярных связей и выравнивание внутренних напряжений цепей макромолекул, и быстрое охлаждение, приводящее к образованию связей между макромолекулами при новом состоянии волокна, свободном от внутренних напряжений. Волокно приобретает новое устойчивое положение и новые свойства. Собственно термостабилизация волокна происходит не в процессе его тепловой обработки, а при охлаждении волокна после тепловой обработки. Чем быстрее охлаждается волокно, чем ниже температура охлаждаемого воздуха, тем выше эффект термостабилизации.

Оптимальная температура охлаждения волокна при термостабилизации должна быть в пределах температуры стеклования, для полиэфирных волокон - 85 - 90ºС.

В процессе термостабилизации в результате компактного расположения макромолекул в волокне неизбежна его усадка. Она может быть значительна, если волокно термостабилизируется в свободном состоянии.

Вещества, способствующие набуханию волокна, вызывают частичное нарушение межмолекулярных связей и разрыхление структуры. К таким веществам относятся вода и различные органические соединения. Для термостабилизации набухших волокон требуется более низкая температура.

Первым важнейшим фактором является температура. При использовании в качестве теплоносителя горячего воздуха для полиэфирного волокна оптимальная температура стабилизации равна 185 - 190ºС. При использовании в качестве теплоносителя пар температура стабилизации снижается (для полиэфирного волокна - до 125 - 126ºС.

Вторым важнейшим параметром процесса термостабилизации является продолжительность тепловой обработки, зависящая от вида и температуры теплоносителя, способа стабилизации, природы и поверхностной плотности ткани.

Снижение температуры теплоносителя требует увеличения длительности тепловой обработки. Тепловая обработка горячим воздухом проводится в течение 20 - 4 - секунд, насыщенным паром - 10 - 60 минут.

Третьим важнейшим фактором является усадка ткани по основе и утку. Усадка ткани вызвана перегруппировкой макромолекул в элементарном волокне и более компактным взаимным расположением их под влиянием высокой температуры теплоносителя. Степень усадки ткани при термостабилизации зависит от ее структуры и плотности и устанавливается для каждого артикула ткани путем подбора оптимального натяжения ее в цепном поле машины по основе и утку. При стабилизации ткани горячим воздухом на сушильно-ширильной стабилизационной машине оптимальное натяжение по основе устанавливается с помощью механизма опережения подачи ткани в цепное поле, а по утку - величиной разводки цепей машины.

Непременным условием для осуществления второй стадии стабилизации является обязательное натяжение при охлаждении.

Интенсивность охлаждения зависит от количества подаваемого воздуха, температура которого не должна быть выше 18 - 20ºС. Наиболее стабильные результаты могут быть получены только при термостабилизации предварительно высушенной ткани.

Ткани из текстурированных полиэфирных нитей во избежание потери объемности стабилизируют при температуре 160 - 185ºС в течение 30 секунд на стабилизационной сушильно - ширильной машине при минимальном натяжении по ширине и максимальном опережении. Термостабилизация с опережением и разводом цепей машины меньше ширины отваренной ткани позволяет получать ткани с хорошей драпируемостью, мягким грифом и малой усадкой после стирки. Усадка не должна превышать 3 - 5 % по отношению к размерам отваренной ткани.

Операцию по термостабилизации проводят в линии "Вакаяма".

Линия включает в себя раскатное устройство, двухвальную плюсовку, автоматическое устройство правки утка, семисекционную сушильно-ширильную раму, разгрузочное устройство.

Раскатное устройство позволяет заправлять ткань без останова машины. Центрирование ткани относительно оси машины осуществляют электромагнитные тканенаправители. Ткань из рулона проходит заправочное устройство, затем ткань пропитываются в двух двухвальных плюсовках, ванны которого имеют объем по 50 л и двойные стенки для обогрева паром. Валы плюсовок установлены с наклоном в сторону движения ткани и имеют резиновое покрытие, обеспечивающее равномерность отжима ткани. Затем ткань подсушивается в камере мансардного типа, что значительно уменьшает длину линии. Полное высушивание ткани производится на сушильно-ширильной машине. Термообработка ткани проходит в четырехсекционной камере, в которой она движется по двум рядам роликов. После термообработки ткань проходит охлаждающее устройство и выходит из машины через разгрузочное устройство. Перекосы утка исправляются корректирующими роликами с приводом. Линия снабжена контрольно-измерительными приборами для контроля скорости движения ткани. Техническая характеристика приведена в таблице 2

Техническая характеристика линии фирмы "Вакаяма"

Таблица 2

Крашение

Полиэфирные волокна имеют высококристаллическую структуру, они очень мало набухают в воде и водных средах, что затрудняет проникание красителя в волокно и окрашивание его. Крашение тканей из полиэфирных нитей дисперсными красителями при температуре около 100ºС осуществляется на красильно-роликовых машинах закрытого типа.

Хорошо зарекомендовала себя красильно-роликовая машина "Меццера".

Гидравлический привод обеспечивает постоянную скорость перемещения ткани во время всего технологического цикла с регулируемым натяжением 5-60кГс. Скорость перемещении ткани регулируется в пределах 30-150 минут. Модель снабжена микропроцессором, автоматическим устройством слежения за кромкой ткани. Максимальный объем красильной ванны 760. Мощность составляет 12 кВт.

2.1 Заключительная отделка

Основной задачей заключительной отделки тканей является повышение качества, улучшение потребительских свойств, внешнего вида, обеспечение долговечности и надежности изделий их них, облегчение их эксплуатации в быту.

Характер заключительной отделки определяется прежде всего ассортиментом и назначением данного вида ткани, во многом зависит от природы волокна, из которого получена ткань.

Ткани из полиэфирных волокон обладают способностью накапливать на своей поверхности заряды статистического электричества, необходима антистатическая отделка. Для этого используют препарат эпамин 06.

Для повышения износостойкости тканей необходимо нанести отделочные препараты аппреты, которые образуют на поверхности волокна защитную пленку, предохраняющую ткань от истирания, для полиэфирной ткани подойдет ПМС.

В складально - уборочном цехе и в отделе технического контроля, происходит размеривание и разбраковка готовых тканей, определение сорта, накатывание в рулоны некоторых артикулов ткани или складывание кусков разбракованной ткани метровыми складками в форме книжки, складывание разбракованных широких тканей и одновременно сдваивание их вдоль куска и уборка готовой ткани.

Ткань в роликах на электротележках подается к стеллажам, расположенным у браковочно - мерильных машин. Браковщица перекатываает ролик и заправляет его на машину.

Разбраковку тканей организуют следующим образом. Примерно 60 % тканей передают с фабрик в швейную промышленность и около 40 % - в торговую сеть для продажи населению. Обнаруженный брак не вырезают, а отмечают, навешивая по кромке материала цветные фасонетки, определяющие категории брака. Качество тканей определяют тщательным просмотром ее с учетом всех сырьевых и ткацких пороков, а также дефектов крашения.

3. Технологическая проводка для планируемого ассортимента

Таблица 4

Технологический план обработки ткани в отделочном производстве

4. Расчет количества основного технологического оборудования

После выбора оборудования и режимов обработки приступают к выполнению расчета количества оборудования, необходимого для того, чтобы обеспечить выпуск заданного количества продукции.

Необходимое количество оборудования:

где В - количество продукции, подлежащей обработки на данном оборудовании, по данному режиму;

Н - норма производительности оборудования;

К - коэффициент работающего оборудования.

Коэффициент полезного времени равен:

К = 480-20/480=0,97

где Т - длительность смены, мин;  - длительность простоев по организационно-техническим причинам, мин. Норма производительности оборудования непрерывного действия (скорость машин фирмы "Вакаяма" равно 20 м/мин)

 Н = 20*480*0,97= 9126

где V - скорость движения ткани, м/мин; Тогда количество машин непрерывного действия равно: Му.

Таблица 4

Количество основного технологического оборудования

5. Расчет площади цеха