Исследование ворсистости хлопко-нитроновой пряжи

Ворсистость является одной из характеристик геометрических свойств пряжи, это мало выступающие из тела пряжи кончики отдельных волокон. Они не участвуют в создании прочности пряжи, делают её пушистой, не стойкой к трению. Выступающие на поверхности пряжи волокна могут сцепляться с волокнами соседних нитей и вызывать обрывность на ткацком и трикотажном оборудовании [1].

В данной работе исследовано влияние сырьевого состава и частоты вращения дискретизирующего барабанчика на ворсистость хлопко-нитроновой пряжи, полученной пневмомеханическим способом прядения, и определены условия снижения ворсистости [2].

Пряжа линейной плотности 20 текс выра­батывалась на пневмопрядильной машине BD-330.

Варьировалось два фактора: доля содержания нитрона в смеси (Х₁) на уровнях 0%, 10%, 15% и частота вращения дискретизирующих барабанчиков (Х₂) на уровнях 6000, 6500, 7000 мин^-1 (в кодированном виде значения обоих факторов равны –1, 0, +1).

Для решения задачи оптимизации проведён полный факторный эксперимент ПФЭ 3² [3].

Параметрами оптимизации являлись: у₁ – ворсистость пряжи, см; у₂ – удельная разрывная нагрузка пряжи, гс/текс; у₃ – коэффициент вариации по разрывной нагрузке, %.

План и результаты экспериментов приведены в таблице 1.

Оценка ворсистости пряжи осуществлялась двумя методами: методом микроскопии с использованием высоко увеличивающего микроскопа «Nikon» и путём тестирования пряжи на приборе PREMIER.

 

 

Изучая микрофотографии представленные на рис.1. можно сделать следующие выводы:

• ворсистость пряжи любого сырьевого состава (см. по горизонтали) возрастает с увеличением частоты вращения дискретизирующего барабанчика, распрямлённость волокон снижается;
• ворсистость пряжи возрастает с увеличением доли в сырьевом составе нитроного волокна (см. по вертикали), что объясняется структурой волокна нитрон и его повышенной электризацией в процессе переработки;
• наиболее высокую ворсистость имеет хлопко-нитроновая пряжа с содержанием 15% ПАН, выработанная при частоте вращения дискретизирующего барабанчика – 7000 об/мин. 

Оценка ворсистости пряжи при её тестировании на приборе PREMIER проводилась по двум показателям: индексу ворсистости и числу ворсинок на 100 метрах пряжи. Кроме этого замеры выполнение на приборе PREMIER позволяют с помощью оптико-электрической сканирующей системы не только регистрировать количество ворсинок, но и распределять их по 8 группам длин. Результаты оценки ворсистости по вариантам приведены в таблице 2 и на рис.2.

Из таблицы 2 и рис.2. видно, что индекс ворсистости пряжи у хлопковой пряжи 3,22-3,48, с вложением 10% нитрона в смеску – 3,73-3,98, а с вложением 15% нитрона – 4,06-4,78, т.е. ворсистость пряжи увеличивается при увеличении доли нитрона в смеси. Если рассматривать влияние частоты вращения дискретизирующего барабанчика на ворсистость пряжи, то видим, что при каждом сырьевом составе ворсистость пряжи повышается с увеличением частоты вращения т.к. ворсистость пряжи на 40-78% зависит от конфигурации волокон внутри тела пряжи, которая для пряжи пневмомеханического способа прядения определяется в основном процессом в прядильной камере.

Из рис.2. так же видно, что если ворсистость хлопковой пряжи при увеличении частоты вращения дискретизирующего барабанчика возрастает незначительно (на 8%), то с увеличением содержания нитрона в смеске до 15% ворсистость возрастает более резко на 17,7%, так как при чрезмерно высокой частоте вращения химическое волокно вследствие своей хрупкости укорачивается, а также электризуется, это хорошо видно и на спектрограммах ворсистости 3D (рис.3.).

 

 

Пики в интервале 5- 20 см указывают в качестве основной причины ворсистости пряжи процессы, происходящие в прядильной камере.

Зависимость между количеством ворсинок на 100 м пряжи от сырьевого состава или частоты вращения дискретизирующего барабанчика отсутствует.

Распределение количества ворсинок по группам длин приводится в таблице 2. Из таблицы 2 видно, что полученная пневмомеханическим способом прядения пряжа, как хлопчатобумажная, так и хлопко-нитроновая всех вариантов, на 83-87% состоит из ворсинок длиной 3 мм, на 11,5-15,5% – длиной 4 мм, на 1-2% – длиной 5 мм, на 0,1-0,36% – длиной 6 мм. Ворсинки длиной от 7 до 10 мм в пряже, полученной пневмомеханическим способом, практически не встречаются. Количество ворсинок любой группы длин не зависит ни от сырьевого состава, ни от частоты вращения дискретизирующего барабанчика.

Для каждого параметра оптимизации, приведённых в таблице 1, рассчитаны коэффициенты регрессионных зависимостей.

Для у₁ (индекс ворсистости пряжи) уравнение регрессии принимает вид:

                                      (1)

Из уравнения 1 видно, что ворсистость хлопко-нитроновой пряжи возрастает с увеличением доли волокна нитрон в смеси и с увеличением частоты вращения дискретизирующего барабанчика, причём влияние на ворсистость пряжи сырьевого состава в 2,5 раза выше.

Регрессионные зависимости для у₂ и у₃ имеет вид:

                              (2)

                                   (3)

С помощью полученных регрессионных зависимостей была сформулирована и решена задача оптимизации: минимизировать ворсистость пряжи при ограничениях снизу на удельную разрывную нагрузку и сверху на коэффициент вариации по разрывной нагрузке.

Выводы:

1. Ворсистость пряжи увеличивается при увеличении долевого содержания нитрона в смеси.
2. орсистость пряжи возрастает с увеличением частоты вращения дискретизирующих барабанчиков.
3. Зависимость между количеством ворсинок на 100 м пряжи от сырьевого состава или частоты вращения дискретизирующего барабанчика отсутствует
4. Оптимальным является вариант с содержанием 10% нитрона в смеске и частоты вращения дискретизирующего барабанчика 6500 об/мин.

 

Список литературы:
1. Труевцев Н.Н. Свойства пряжи пневмомеханического способа прядения. Ленинград, 1977 г.
2. Фролов В.Д. и др. Технология и оборудование текстильного производства. Ч.1. Производство пряжи и ни-тей. Иваново. ИГТА. 2006 г.
3. Семенов В.А. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебное пособие. Стандарт третьего поколения. Питер. 2013 г.