Условия получения равномерной смеси из хлопко-нитронового волокна с минимальной неравномерностью смешивания

АННОТАЦИЯ

В статье изучено определение долевого содержания химических волокон в смешанной пряже по числу волокон, а также расчитана гипотетическая неровнота хлопко-нитроновой пряжи.

ABSTRACT

The article studies the determination of the proportion of chemical fibers in blended yarn by the number of fibers, and also calculates the hypothetical unevenness of cotton-nitron yarn.

Ключевые слова: хлопковое волокно, нитроновое волокно, волокно, пряжа, неровнота пряжи, смесь, смесовая пряжа, прядильное оборудование.

Keywords: cotton fiber, nitron fiber, yarn, uneven yarn, blend, blended yarn, spinning equipment.

Легкая промышленность, являясь на сегодняшний день одной из наиболее перспективных отраслей отечественной экономики, имеет важное значение для Республики Узбекистан, обеспечивая значительную долю занятости населения, существенный объем производства промышленной продукции и товаров народного потребления. Поэтому при проектировании новых реконструкции действующих предприятий наиболее полно нужно использовать новейшую технику и оборудование, увеличить выпуск продукции и улучшить её качество, расширить ассортимент товаров, выпускаемых в Республике Узбекистан.

Качество текстильных изделий в большой степени зависит от показателей свойств пряжи, физико-механические свойства которой в свою очередь зависят от показателей свойств перерабатываемого хлопкового волокна.

Экспериментальные исследования были проведены в условиях Учебной лаборатории кафедры «Технология прядения» по методике, изложенной в «Инструкции технического контроля в хлопкопрядении». Все испытания проводились в трёх поверхностях.

Пряжа линейной плотностью 29,0 текс выработана на оборудовании, кипорыхлитель - ВО-С; конденсор - LVSA; разрыхлитель - ВЕ-963; трех барабанный очиститель - CVT-3; аэродинамический очиститель - DX; чесальная машина - DK-903; ленточная машина - HSR-1000; ровничная машина - Zinser-668; прядильная машина - Zinser-350 [2].

Таблица 1.

Физико-механические показатели волокна нитрон

Для выработки смесевой пряжи в качестве первого компонента сырья служило хлопковое волокно V типа, I сорта селекции С-4727. Качественные показатели хлопкового волокна были оценены на приборе HVI в Узбекском центре сертификации хлопка волокна «SIFAT». Полученные результаты приведены в таблице 1.

Вторым компонентом смесевой пряжи служил ПАН волокно - нитрон производства АОО «Навоиазот» характеристика свойств, которого приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Физико-механические показатели хлопкового волокна С-4727

Перед началом эксперимента было проверено техническое состояние машины и кардных поверхностей рабочих органов чесальной машины.

По разработанному плану прядения (таблица 3) вырабатывались полуфабрикаты и пряжа, качественные показатели которых определялись по O’zDSt 2322:2011.

Таблица 3.

План прядения для выработки пряжи линейной плотностью 29,0 текс (Ne 20,3)

Пряжа, вырабатываемая из смесей волокон, должна иметь постоянное долевое содержание каждого компонента смеси по числу волокон р₁, р₂, ... р_n во всей партии по всей длине пряжи, а также равномерное распределение волокон в её сечениях [1].

Выполнение этих условий зависит от постоянства ввода компонентов смеси в заданном соотношении и обеспечения нормального смешивания волокон.

Долевое содержание химических волокон в смешанной пряже по числу волокон р₁, р₂, ... р_n отличается от их долевого содержания по весу n₁, n₂, ... n_n и может быть определено по формулам (1) и (2):

                                                                       (1)

                                                                      (2)

Смешиваемые компоненты волокон с долевым содержанием хлопкового волокна n₁ = 0,33, а нитрона n₂ = 0,67 имеют соответствующие им длину волокон l₁ = 31,6 мм, l₂ = 37 мм, линейную плотность Т₁ = 0,169 текс,
Т₂ = 0,17 текс.

Тогда содержание хлопко волокна в пряже равно

а содержание нитронового волокна равно

т.е. фактическое распределение отличается от распределения по рецепту. В таких случаях расчитывается идеальная неровнота смешивания.

Идеальная неровнота смешивания волокон каждого компонента в сечениях пряжи толщиной Т может быть рассчитана по формулам (3) и (4):

                                                (3)

                                                (4)

Подставляя показатели свойств волокон хлопка и нитрона, а также пряжи можно определять:

Таким образом, идеальная неровнота смешивания хлопкового волокна равна С_1х/б = 9,99%, а нитрона С_2н = 5,87%.

Следует отметить, что неровнота в пределах 5-8% характеризует вполне удовлетворительное смешивание волокон. Неровнота 9-11% указывает на наличие заметной группируемости волокон одного вида, т.е. в нашем случае хлопковое волокно при смешивании группируется в большей степени по сравнению с нитроновым волокном.

Для характеристики неровноты смешивания волокон всей пряжи, т. е. для обоих компонентов, пользуются формулой (5):

                                                                             (5)

Для достижения высокой точности оценки неровноты смешивания необходимо использовать большое количество (более 500) срезов, что для нашего случая не было необходимостью.

Проф. В.Е.Зотиков рекомендует судить о неровноте смешивания по неровноте компонента с меньшим долевым содержанием, так как средняя неровнота обычно выравнивает данные. Поэтому была изучена гипотетическая неровнота хлопко-нитроновой пряжи.

Расчет гипотетической неровноты хлопко-нитроновой пряжи: Проф. А.Г.Севостьянов показал, что гипотетическую неровноту смешивания пряжи следует определять по формуле (6):

                                                  (6)

Для пряжи, в которой использованы волокна хлопка и нитрона гипотетическая неровнота смешивания равна:

где: К₁ и К₂ - коэффициенты для компонентов смесей, равные 0,95 для нитронового волокна и 1,06 для хлопка.

Отношение фактической неровноты смешивания или неровноты по числу волокон в сечениях пряжи к идеальной или гипотетической неровноте, называется индексом неровноты, который должен быть не менее:

1,4 - для очень хорошего смешивания или очень хорошей пряжи;

1,5-1,6 - для хорошего смешивания или хорошей пряжи;

1,8-2,0 - для удовлетворительного смешивания или удовлетворительной пряжи.

Следует отметить, что длина и толщина смешиваемых волокон имеют важное значение для получения смешанной пряжи высокого качества.

Вполне допустимо смешивание средневолокнистого хлопка со штапельными химическими волокнами толщиной 167, 222 и 312-333 мтекс, длиной 38-36 мм. Для смесей с тонковолокнистым хлопком рекомендуются штапельные химические волокна толщиной 133-143 мтекс, длиной 36-38 мм. Применение химических волокон более грубых, чем 333 мтекс, для смесей с хлопком не рекомендуется. Волокна толщиной менее 133 мтекс плохо перерабатываются на чесальных машинах и увеличивается число узелков.

Для получения штапельной пряжи удовлетворительной прочности и равноты, в её сечении должно быть не менее 56 волокон длиной 38-36 мм, а для получения штапельной пряжи хорошей прочности и равноты - 75 волокон длиной 38 мм. Для получения пряжи удовлетворительной прочности и равноты из смесей хлопка с химическими волокнами в ее сечении должно быть не менее 75 волокон, так как коэффициент использования прочности волокон смеси в пряже ниже, чем у однородной смеси.

Предельную линейную плотность смешанной пряжи в текс, можно определять по формуле (7):

                                                                              (7)

т.е. для принятых компонентов хлопка и нитрона в нашем случае минимальной линейной плотностью вырабатываемой пряжи является 12,7 текс.

Средняя длина волокон, выбираемых для смесей, связана с их равномерностью по длине. По правилам математической статистики известно, чем больше разница в неровноте (например, по длине волокон) складываемых компонентов, тем больше допустима разница средних показателей (длины волокон) для получения той же величины общей неровноты.

Была определена зависимость минимальной линейной плотности хлопко-нитроновой пряжи от процентного содержания нитрона в смеси (рис.1.).

Рисунок 1. Поперечное сечение нити хлопко-нитроновой пряжи, линейной плотностью 29 текс (увеличение 330*)

По исследованиям проф. А.Г. Севостьянова неровноту по длине волокон смеси из двух компонентов длиной l₁, l₂ и неровнотой С₁ и С₂ определяют по формуле (8):

                       (8)

где: l - средняя длина волокон смеси в мм.

С целью изучения неровноты распределения волокна нитрон в сечении пряжи было исследовано радиальное его распределение. Для оценки распределения хлопковых и нитроновых волокон в пряже линейной плотностью 29 текс (Ne 20,3), в качестве критерия был выбран показатель миграции, разработанный Гамильтоном [3].

Оценка распределения волокон в радиальном направлении пряжи представляет большой интерес, так как результаты такой оценки могут предопределять технологию переработки смесей в пряжу с получением равномерного или преимущественного расположения волокон определенного компонента в сердцевине, внутреннем или в наружном слое пряжи. Вполне вероятно, что многие свойства ткани или трикотажа зависят от свойств волокон, находящихся на поверхности пряжи. Так, для двухкомпонентной смеси (хлопок, нитрон) преимущественное расположение нитронового компонента на поверхности пряжи увеличило бы устойчивость её к истиранию. Нитроновое волокно по сравнению с хлопком более устойчиво к изгибу, более светоустойчиво, менее сминаемо, нитрон почти не образует пиллинга и имеет большую мягкость на ощупь [4, 5].

Это, однако, не означает, что любые сокращенные планы прядения могут обеспечить такую равномерность распределения волокон, а, следовательно, и такой же равномерный в отношении смешивания внешний вид ткани, как многопереходные планы прядения.

Вывод:

Исследование качественных показателей полуфабрикатов показало, что результаты экспериментальных образцов соответствуют установленным нормам, а технологический процесс протекает стабильно при соотношении компонентов смеси 67% хлопок, 33% нитрона.

Список литературы:

1. Ражапов О.О., Гафуров К.Г. Распределение компонентов в поперечном сечении хлопко-нитроновой пряжи // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2018. № 10(55). С. 37-42
2. Севостьянов, А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности / А.Г. Севостьянов. – М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2007. – 648 с.
3. Электронный ресурс: https://textiletrend.ru/pro-tkani/raznyiy-sostav/volokno-nitron.html (дата обращения 01.11.2020)
4. Isayev A.I. (Ed.) Encyclopedia of Polymer Blends. Volume 1: Fundamentals. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, 2010. - 324 p.
5. Razhapov O.O., Zhumaniyazov K.Z., Gafurov K.G., Matismailov S.L. Determination of optimal composition of cotton-nitronic yarn, “European Sciences review” Scientific journal № 5–6, 2018, “East West” Association for Advanced Studies and Higher Education GmbH., pp. 330-335.