Изучение зависимости разрывных характеристик хлопчатобумажной пряжи от состава шлихтующей композиции

Несмотря на большой объем исследований, посвященных вопросу шлихтования основ, существующие шлихтовальные составы имеют те или иные недостатки, поэтому поиск новых технических решений и изучение их свойств представляется перспективным как с практической, так и с научной точки зрения.

В ряде исследований изучались зависимости между разрывной нагрузкой и обрывностью, выносливостью и обрывностью нитей при переработке на ткацком станке.

Поэтому представлял интерес вопрос изучения зависимости полуцикловых разрывных характеристик (разрывной нагрузки и удлинения) от состава шлихтующей композиции.

Одна из обоснованных теорий разрушения – кинетическая теория прочности – гласит, что разрушение является процессом, начинающимся с разрыва одиночной молекулы, перенапряжения соседних, возникновения трещины и непрерывно происходящего ее роста, и что длительность сохранения целостности материалов или их долговечность представляют собой сложную многофакторную зависимость, в первую очередь от структуры материала. В процессе ткачества разрывные характеристики в основном определяются за счет проникновения шлихтующих композиций вглубь пряжи, в результате чего происходит соединение отдельных волокон, составляющих основу пряжи [1, с. 22].

Изучение зависимости разрывной нагрузки и удлинения ошлихтованных хлопчатобумажных пряж от состава шлихты показало, что повышение содержания ПАА, ГПМА и ПВА в крахмальных составах приводит к увеличению разрывной нагрузки и уменьшению разрывного удлинения ошлихтованных пряж за счет образования пленки на поверхности волокон. Однако повышение разрывной нагрузки не является конечной целью. Оно должно находиться в таких пределах, чтобы способствовать обеспечению нужного удлинения – не менее важного фактора в процессе ткачества [2, с. 28].

Чрезмерное же повышение прочности, как правило, приводит к снижению удлинения и в итоге снижению эффективности шлихтования. Обычно после шлихтования суровая пряжа приобретает высокую прочность, а удлинение снижается.

При этом надо учесть, что разрывная нагрузка должна повышаться не менее чем на 20-30%, разрывное удлинение должно снижаться не более чем на 20%.

Рисунок 1. Зависимость прироста разрывной нагрузки хлопчатобумажной пряжи, ошлихтованной полимерной композицией, от концентрации ГПМА. Концентрации ПАА и ПВА – 5 и 2% соответственно. Содержание крахмала: 1-5, 2-6, 3-7%

Рисунок 2. Зависимость относительного уменьшения разрывного удлинения хлопчатобумажной пряжи, ошлихтованной полимерной композицией, от концентрации ГПМА. Концентрации ПАА и ПВА – 5 и 2% соответственно. Концентрации крахмала: 1-5, 2-6, 3-7%

На рис. 1 и 2 показана зависимость прироста нагрузки и снижение разрывного удлинения от содержания ПАА, ГПМА и ПВА при различной концентрации крахмала в композиции. Из рис. 1 следует, что для обеспечения нужной нагрузки и разрывного удлинения для 5%-ной крахмальной шлихты количество ГПМА в шлихте не должно превышать 12%. Содержание ГПМА во всех опытах составляло 5% от веса крахмала.

Поэтому в качестве оптимального состава крахмальной шлихты, соответствующего 5% крахмальному составу по вязкости, обладающего низким поверхностным натяжением, высокими адгезионными и хорошими сорбционными свойствами, обеспечивающего получение ошлихтованных пряж с улучшенными физико-механическими свойствами, предложена 5%-ная крахмальная шлихта с 5% ПАА, ГПМА – 12% и ПВА – 2% от веса крахмала. Интересно отметить, что прочностные свойства пряж, ошлихтованных предложенными составами, существенно отличаются от прочностных характеристик пряж, ошлихтованных 5-7%-ной крахмальной шлихтой без ПАА, (таблица).

Таблица 1.

Физико-механические характеристики ошлихтованных и неошлихтованных хлопчатобумажных пряж. Содержание ПВА – 2% от веса крахмала

Таким образом, включение водорастворимых полимеров ПАА, ГПМА и ПВА в состав крахмальной шлихты способствует сорбции и улучшению физико-механических, а также технологических характеристик пряжи. Кроме того, чтобы шлихта оставалась на поверхности волокна в виде адгезионной пленки, она должна обладать достаточной вязкостью, соответствующей промышленному требованию.