В кабельном производстве применяются следующие номера хлопчатобумажной пряжи (по метрической системе):
о д н о н и т о ч н ы е : |
280/1, 240/1, 200/1, 170/1, 140/1, 100/1 |
65/5, |
48/1, |
40/1, |
18/1; |
65/2, 40/2, 28/2, 18/3, 34/6, 34/9 (знаме |
к р у ч е н ы е : |
170/2, |
натель показывает число нитей, образующих крученую нить).
Т е х н и ч е с к и е |
у с л о в и я н а х л о п ч а т о б у |
м а ж н у ю п р я ж у |
нормируют: |
а) содержание в пряже влаги — не более 7%; б) добротность — в пределах 11 200 — 11 800 грамма-номеров
( г р а м м а - н о м е р |
равен |
произведению |
цифрового |
значения |
метрического номера |
нити на |
ее разрывное |
усилие в |
граммах); |
в) отклонение от номера — не более 2,5%.
Методы расчета номера льняной и джутовой пряж идентичны. Механические показатели волокон при эксплуатации ухуд
шаются от воздействия окружающей среды (процесс старения). Солнечная радиация значительно ускоряет старение текстиль
ных волокон. Так, например, понижение прочности на разрыв на 50% происходит за следующее количество часов:
Лен ................ |
. . . . |
989 |
Пенька . . . . |
. . . . |
1000 |
Хлопок . . . . |
. . . |
940 |
Шерсть . . . . |
. . . . |
1120 |
Д ж у т ............................. |
. |
400 |
Натуральный шелк |
. |
200 |
Искусственный шелк |
|
900 |
Влияние солнечного света дополнительно показано в табл. 12-3.
Таблица 12-3
Изменение прочности тканей под влиянием солнечного света
|
|
|
П рочность |
Потеря |
прочности |
(солнеч |
Материал |
|
|
ная экспозиция — один |
|
|
до экспози |
|
|
год, |
или 5138 световых |
|
|
|
ции, КГ |
|
часов), % |
|
Хлопчатобумажная суровая ткань |
32 |
|
65,5 |
|
Льняная суровая ткань |
.................... |
|
43 |
|
79 |
|
Пеньковая парусина ............................. |
|
|
138 |
|
68,5 |
|
Джутовое полотно................................. |
|
|
37 |
|
— |
|
Шелковая вискозная ткань . . . . |
19 |
Совершенно разрушена |
Тепловое старение хлопчатобумажной ткани характеризуется |
данными, приведенными в табл. 12-4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 12-4 |
Потеря прочности хлопчатобумажной тканью |
|
в зависимости от температуры (экспозиция — один час) |
|
|
|
|
Температура, °С |
|
|
Наименование |
|
100 |
|
|
|
|
|
|
120 |
140 |
160 |
180 |
Потеря п р о ч н о с т и , % |
. . |
0 |
5,5 |
16,1 |
54,5 |
72 |
Повышение температуры сопровождается значительным сни жением механических показателей, что иллюстрируется табл. 12-5.
|
Потеря прочности хлопчатобумажной тканью |
Таблица 12-5 |
|
150° С |
|
|
в зависимости от выдерживания при температуре |
|
|
Наименование |
|
Время выдерживания, |
час |
|
0,5 |
1,0 |
2.0 |
5,0 |
|
|
|
Потеря прочности, % ........................ |
14,5 |
29,5 |
36,6 |
49,5 |
Грибковые плесени быстро разрушают растительные волокна. Наиболее эффективным фунгисидом для защиты целлюлозных ма териалов от грибковой плесени является салициланилид, извест ный в Англии под маркой ш е р л а н.
Хорошая защита целлюлозных материалов от плесени дости гается нанесением оксидифенила (0,1—0,2% по отношению к весу воздушносухого материала). Этот фунгисид вводится или в виде щелочного раствора, или в виде добавки к пропиточному составу, покрывающему ткань (пряжу).
Исследования ЦНИХБИ и ЦНИИЛВ показали, что лучшей за щитой целлюлозного волокна от микроорганизмов и фотохимиче ского разрушения является медно-хромово-таннидные соединения, последовательно образуемые на волокне, так как в этом случае происходит адсорбирование целлюлозными волокнами данных металлоорганических соединений.
В табл. 12-6 указано содержание влаги в волокнистых мате риалах (при 65% относительной влажности и температуре окру жающей среды 25° С).
|
|
Таблица 12-6 |
Содержание влаги в различных волокнистых материалах |
|
Наименование материалов |
Содержа |
Содержа |
ние |
Наименование материалов |
ние |
|
влаги, |
% |
влаги, % |
Ацетилированная |
хлоп |
|
чатобумажная пряжа . . |
3 |
Нейлон..................................... |
|
4 |
Ацетатный ш е л к ................. |
|
6 |
Хлопчатобумажная пряжа |
8 |
Льняная пряжа ................. |
|
8 |
Натуральный шелк . . . . |
10 |
Вискозный и медно-амми |
|
ачный шелк .................... |
и |
Мерсеризованная хлопча- |
|
тобумажная пряжа . . . |
и |
Пенька ................................. |
12 |
Джутовое волокно . . . . |
14 |
Шерстяная пряжа................ |
18 |
12-4. Натуральный шелк
Натуральное волокно шелка относится к классу материалов биологического происхождения и является продуктом выделения шелкоотделительных желез гусениц шелкопрядов. Для постройки
кокона гусеница выделяет одновременно две э л е м е н т а р н ы е
|
|
|
|
|
|
|
н и т и |
( ш е л к о в и н ы ) , состоящие из |
белкового |
высокополи |
мерного вещества — ф и б р о и н а ; |
они окружены |
другим |
бел |
ковым |
веществом |
— с е р и ц и н о м . |
Серицин склеивает |
две |
шелковины в одну |
так называемую |
к о к о н н у ю |
н и т ь . |
|
Фиброин можно представить себе как длинную молекулярную цепочку, образовавшуюся в результате сцепления многих остатков альфа-аминокислот, причем длина каждого аминокислотного
остатка равна 3,5 А.
Общая формула аминокислоты следующая:
Н
I NHa—С—СООН.
I
R
Как показывает рентгеновский анализ, шелк имеет кристалли ческое строение. Кристаллы в волокнах шелка расположены па раллельно их осям, в отличие от волокон хлопка, в которых кри сталлы расположены под некоторым постоянным углом.
Фиброин и серицин в сумме составляют 97—98% (из них 70— 75% фиброина). Кроме них, в шелке-сырце содержится: 1—1,5% восков и жиров и 1—1,5% минеральных веществ (соли калия, натрия, кальция и др.).
Характеристика коконной нити дана в табл. 12-7.
Таблица 12-7
Свойства коконной нити тутового шелкопряда
Наименование показателей |
|
Размер |
|
ность |
|
|
|
|
П лотность......................................... |
|
|
|
г/см3 |
Длина нити ..................................... |
|
|
|
м |
Внешний вид поперечного сече- |
|
ния нити ..................................... |
|
|
|
—■*. |
Поперечное сечение нити |
. |
. . |
мкг |
Поперечник нити: |
|
|
|
максимальный .................... |
|
|
мк |
минимальный .................... |
нити |
. . |
ь |
Механическая прочность |
г |
Относительное |
удлинение |
при |
|
разрыве ......................................... |
|
|
|
% |
Метрический н о м ер ........................ |
|
|
|
Унитарное д е н ь е ............................. |
|
|
— |
Стойкость против действия пря- |
|
мой солнечной |
радиации . . . |
|
Химическая стойкость ................
Величина (характеристика)
1 , 3 5 — 1 , 3 7
4 0 0 — 1 2 0 0
Два треугольника или овала неправильной формы
|
1 6 0 |
— |
3 5 0 |
|
|
|
2 5 |
— |
3 0 |
|
|
|
1 2 — |
1 5 |
|
|
8— 1 0 (или 3 0 — 3 8 кГ/мм2) |
|
|
1 4 — |
1 8 |
|
|
2 2 0 0 |
— |
4 5 0 0 |
|
|
|
1 , 2 7 |
|
|
Снижение |
механической проч |
ности на |
5 0 % |
после |
2 0 0 |
час |
инсоляции |
|
|
действия |
Устойчива |
против |
кислот. |
Неустойчива |
про |
тив действия щелочей
Для получения технической шелковой нити при размотке ко конов несколько коконных нитей (от 3 до 20) складываются вместе. При этом благодаря серицину получается прочно склеенная техни ческая нить.
Вкабельной промышленности применяется натуральный изо ляционный шелк, скрученный из шелка-сырца и подвергшийся полной отварке и окраске. Отварка улучшает изоляционные каче ства шелка, так как вымывает из него минеральные соли.
Вкабельной промышленности используется изоляционный
шелк с р е д н и х м е т р и ч е с к и х н о м е р о в : 818, 529 и 391. Он изготавливается из шелка-сырца метрических номеров
643, 429 и 310, что соответствует т и т р у |
(в д е н ь е) 14, 21 и 29. |
|
|
|
|
|
|
Таблица 12-8 |
|
|
Свойства изоляционного шелка |
|
|
|
|
|
|
|
Значения показателей |
Наименование показателей |
|
Размерность |
шелк |
шелк |
шелк |
|
|
|
|
|
№ 818 |
№ 529 |
№ 391 |
Пределы метрического номера . . |
|
750—900 |
500—581 |
367—429 |
«Неровнота» номера, |
не более . . |
% |
14,5 |
11,8 |
11,3 |
Разрывная длина, не менее . . . |
КМ |
27,0 |
27,9 |
28,8 |
Относительное |
удлинение |
при |
|
|
|
12 |
разрыве, не |
менее........................ |
% |
10 |
12 |
Среднее число кручений на 1 м |
— |
200 |
190 |
120 |
pH водной вытяжки в пределах |
— |
4—7 |
4—7 |
4—7 |
Электропроводность |
водной |
вы |
|
80-10'« |
80-10-“ |
80-10'“ |
тяжки, не более ......................... |
ом-см'1 |
Толщина шелковой нити (как сырца, так и изоляционного шелка) непосредственно трудно измерима. Поэтому ее вычисляют
косвенным способом — посредством |
взвешивания определенного |
отрезка |
нити шелка. |
характеристики |
толщины |
шелковой нити: |
Существуют две |
т и т р |
(Т)и м е т р и ч е с к и й н о м е р (№). |
При |
определении |
титра за единицу веса |
принято д е н ь е, |
равное 0,05 г, а за единицу длины 450 м. Таким образом, если отре зок нити длиной 9000 м весит 1 г, его титр в денье равен единице.
Метрический номер связан с титром переводной формулой:
Очевидно, чем больше метрический номер, тем тоньше нить. В настоящее время натуральный шелк в проводах многих марок
заменен искусственным или синтетическим шелком.
12-5. Искусственный шелк
Для кабельного производства имеют промышленное значение
|
|
|
|
|
|
|
|
|
два вида искусственного |
шелка: |
|
|
1) |
в и с к о з н ы й |
ш е л к , |
получаемый из древесной целлю |
лозы; |
а ц е т а т н ы й |
ш е л к , |
получаемый из хлопка или хлоп |
2) |
ковых |
угаров (линтера). |
|
|
|
Для изготовления искусственных шелковых нитей приготов |
ляется |
так |
называемый |
п р я д и л ь н ы й р а с т в о р . |
Искусствен |
ный шелк можно получить двумя способами: сухим |
или |
мокрым. |
С у х о й |
с п о с о б |
состоит в том, что прядильный |
раствор |
продавливается через капиллярные трубки или фильеры с отвер стием 0,05—0,1 мм. Прядильный раствор, проходя через капилляр, формируется на воздухе путем отгонки растворителя в нить. По этому способу производится ацетатный шелк.
Мокрый способ отличается от сухого тем, что формирование нити происходит вследствие действия на прядильный раствор со става, состоящего в основном из минеральных солей и обладаю щего коагулирующим свойством. По данному способу производится наиболее распространенный в настоящее время в и с к о з н ы й ш е л к .
Производство вискозного шелка осуществляется по следующей технологической схеме. Листы высушенной древесной сульфитной целлюлозы подвергаются обработке каустической содой в спе
циальных |
прессах |
( п р о ц е с с |
м е р с е р и з а ц и и — по |
имени изобретателя |
Мерсера). |
|
Затем |
измельченная мерсеризованная целлюлоза выдержи |
вается в камерах в течение 60—70 час ( п р о ц е с с с о з р е в а ни я ) , после чего она обрабатывается сероуглеродом в горизонталь ных барабанах ( п р о ц е с с к с а н т о г е н и р о в а н и я ) .
Полученный ксантогенат растворяют в специальных мешал ках в щелочном растворе. Раствор ксантогената в щелочи носит название в и с к о з ы. После созревания вискозу фильтруют через фильтр-пресс, а затем прядут на прядильных машинах, с последую щей коагуляцией нитей, выходящих из колпачка фильеры, в рас творе. Несколько тонких нитей-волокон скручивается в одну кру ченую нить искусственного шелка. В зависимости от титра нити в нее может войти от 18 до 50 волокон и более.
Полученная пряжа из искусственного шелка разматывается, промывается от кислоты водой, сушится, десульфируется, отбели вается, снова сушится (без натяжения) и сортируется.
Изготовленный таким образом шелк в дальнейшем подвер гается крутке на ватерах.
Другим видом искусственного шелка, применяемым в кабель ной промышленности, является а ц е т а т н ы й ш е л к . Целлю лоза для производства такого шелка обрабатывается раствором, состоящим из серной кислоты, уксусного ангидрида и ледяной ук-
15 п. п. Никотин и др. |
1515 |
225 |
сусной кислоты. Полученный продукт называется а ц е т а т о м . Для приготовления прядильного раствора ацетат растворяют в смеси ацетона и спирта и фильтруют. Прядение ацетатного шелка совершается на прядильных машинах по сухому спо собу.
Ацетатный шелк отличается малой гигроскопичностью, сла бой горючестью и большей стабильностью механических свойств в воде.
12-6. Синтетические волокна
Развитие химии полимеров дало возможность внедрить в ка бельное производство ряд синтетических волокон.
Синтетические волокна представляют собой полимерные орга нические соединения, т. е. основой макромолекулы являются атомы углерода.
Все синтетические волокна можно разделить на два |
класса: |
карбоцепные и гетероцепные. |
основной |
В к а р б о ц е п н ы х |
м а к р о м о л е к у л а х |
скелет состоит только из атомов углерода. |
|
скелет |
В г е т е р о ц е п н ы х |
в о л о к н а х в основной |
молекулы могут входить, кроме углерода, и другие атомы (кисло род, сера, азот и т. д.).
Из карбоцепных молекул для кабельной промышленности прак тический интерес представляет полиакрилонитрильное волокно.
Гетероцепные полимерные соединения дали ряд ценных мате риалов для кабельного производства: полиамидные пластмассы и волокна, полиэфирные волокна, полиуретановый каучук и волокно и т. д.
Полиамиды. Полиамидные смолы получили свое название от содержащейся в их составе амидной группы (—NH—СО—). Они
широко применяются |
в электротехнической промышленности |
в виде синтетического |
волокна и в виде пластмасс. |
Амидные группировки имеются в кератине натуральной шерсти
ив фиброине натурального шелка.
Кклассу полиамидных волокон принадлежат: капрон и энант (СССР), нейлон (США), рильсан (Франция) и др.
Молекулярный вес полиамидных волокон колеблется в преде лах (Юн-25) • 103. Степень полимеризации их составляет 200—250.
Полиамидные смолы можно получить различными способами: а) взаимодействием дикарбоновых кислот и диаминов; б) из ю-аминокислот;
в) из e-капролактама.
Полиамиды известны под следующими названиями:
1)п о л и к а п р о л а к т а м — акулон, грилон (Швейцария), перлон (ГДР), силон (Чехословакия), нейлон (США), капрон
(СССР), стилон (Польша); 2) п о л и г е к с а м е т н л е н а д и п а м и д — нейлон-66
(США), АК-7 (СССР), FM-1001, маранил (Англия), анид;
3) п о л и г е к с а м е т и л е н с е б а ц и н а м и д |
— неи- |
лон-610 (США), FM-3003 (Англия), П-68 (СССР); |
(США), |
рилсан |
4) п о л и у н д е к а н а м и д |
— нейлон-11 |
(Франция); |
|
|
|
|
|
|
5) продукт поликонденсации аминоэнантовой кислоты-П-6. |
Технология |
получения по |
|
|
|
лиамидного волокна следующая. |
|
|
|
Смола в среде инертного газа |
|
|
|
плавится при температуре 260— |
|
|
|
270° С, после чего расплав про |
|
|
|
давливается через фильеры. За |
|
|
|
твердевающие |
в воздухе |
нити |
|
|
|
наматываются |
на приемную бо |
|
|
|
бину. Полученные |
нити, |
чтобы |
|
|
|
придать ориентировку макромо |
|
|
|
лекулам, подвергают вытягива |
Время пребывания в веде, сутки |
нию и закручиванию. |
|
|
Рис. 12-1 Водопоглощаемость поли |
Свойства полиамидов приве |
дены в табл. 12-9. |
|
|
амидных смол в зависимости от продол |
|
высо |
жительности пребывания |
в воде. |
Полиамиды |
обладают |
|
12-11). |
|
кой механической |
прочностью (табл. 12-10 и |
волокон |
В табл. 12-12 показана сопротивляемость различных |
действию |
|
изгиба. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Водопоглощаемость у полиамидов находится в обратной за |
висимости от числа метиленовых радикалов (—СН2—), |
входящие |
|
|
|
|
|
|
в состав кислотного |
остатка. |
|
|
|
|
ксг р£Н_ |
Наименьшая |
водопоглощае |
^ 4 |
|
|
|
мость |
|
у |
рилсана |
(полиа- |
I |
|
|
|
|
|
мид-11, |
Франция), несколько |
|
|
|
|
|
выше |
|
она |
у |
П-68 (полиа- |
Г |
|
0^ |
|
|
|
мид-68, |
СССР) |
и |
еще |
выше |
|
|
|
|
у АК-7. |
|
|
|
|
рил |
!г |
|
|
|
Лнид |
|
Водопоглощаемость |
|
|
|
|
сана |
составляет |
1,5—1,8%. |
а , |
|
|
|
__ |
Соответственно |
соотношение |
5 |
|
|
Полиамид-68 |
, |
числа |
метиленовых |
и |
амид |
|
|
|
|
|
|
ных групп |
равно |
10 : 1. |
|
2 |
4 |
В 8 1 0 |
1 2 |
1 4 1 6 |
18 |
По |
своей |
водопоглощае- |
Время пребывания в гигростате, |
|
|
мости |
|
он |
занимает |
среднее |
|
|
сутки |
|
|
|
Рис. 12-2. Гигроскопичность полиамидных |
|
место |
между полиамидами |
и |
смол в зависимости от продолжительности |
|
полиэтиленом. |
|
|
|
|
в |
пребывания |
в условиях |
95±3% |
относи |
Рилсан |
применяется |
|
тельной влажности. |
|
|
кабельной |
|
промышленно |
|
|
|
|
|
|
сти. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Диапазон рабочих температур для полиамидов находится в пре делах от —60° С до +100° С.
Влагопоглощаемость полиамидов приведена на рис. 12-1 и
12- 2.
Таблица 12-10
Сравнение механической прочности нейлона с металлами
Наименование материалов |
Прочность при |
Прочность при |
эквивалентном |
эквивалентных |
|
сечении |
весах |
Н ей л о н ..................................................... |
, |
1 |
Л а т у н ь ..................................................... |
4,5 |
0,6 |
М е д ь ......................................................... |
3 |
0,4 |
Сплав алюминия . . : |
2 |
0,8 |
Мягкая с т а л ь ......................................... |
5 |
0,7 |
Высокопрочная сталь ........................ |
24 |
3,4 |
Таблица 12-11
Механические свойства волокон из полиамидов, в сравнении с другими волокнами
|
|
|
Прочность на раз |
Относительное уд |
|
|
Тип |
линение при раз |
Наименование материалов |
рыв, г{денье |
нейлона |
|
|
рыве, % |
|
|
|
сухого |
влажного |
сухого |
влажного |
Поликапролактам |
. . . . |
6 |
5,3 |
4,6 |
22 |
24 |
Полигексаметиленадипамид |
66 |
5,5 |
4,8 |
20 |
22 |
Полиундеканамид |
. . . . |
11 |
3,0—4,5 |
— |
15—20 |
— |
.....................................Хлопок |
|
— |
3,3 |
3,15 |
14,7 |
17,15 |
.................................Шерсть |
|
— |
1,33 |
1,07 |
44 |
53 |
................Ацетатный ш е л к |
|
— |
1,2 |
1,0 |
— |
— |
Натуральный шелк . . . . |
— |
5,8—6 |
4,0 |
— |
— |
Вискоза ................................. |
|
--- |
2,2—2,5 |
1,5 |
|
|
П р и м е ч а н и е . Четвертым типом нейлона |
является нейлон-610, пред |
ставлякмций собой полигексаметиленсебацинамид. |
|
|
Таблица 12-12 |
Стойкость различных волокон против действия изгиба |
Наименование волокон |
Число изгибов до |
разрушения |
Вискоза (гидрат целлюлозы): |
5 000 |
нормальная ..................................................................... |
прочная ......................................................................... |
3 000 |
Полиамидное волокно (полимер капролактама)................. |
До 500 000 |
Х л о п о к .......................................................................................... |
25 000 |
Шерсть (белок кератин) ......................................................... |
До 300 000 |
Шелк (белок фиброин) ..................................... |
50 000 |
