Исследование процесса усадки и объёмности комбинированной шерсто-химической нити в условиях воздействия электромагнитных волн сверхвысокой частоты

Автор: Куландин А.С., Коган А.Г.

Журнал: Материалы и технологии @mat-tech

Статья в выпуске: 2 (2), 2018 года.

Бесплатный доступ

В качестве объекта исследований была получена комбинированная нить, аэродинамического способа формирования, с использование комплексной химической высокоусадочной нити, подвергнутая воздействию электромагнитных волн СВЧ-диапазона.Цель - исследование процесса усадки и повышение объёмности комбинированной нити с использование электромагнитных волн СВЧ-диапазона.В результате экспериментальных исследований полученные данные показывают, что использование электромагнитных волн СВЧ-диапазона позволяют достичь значительного повышения объёмности нити, не уступают традиционным способам влажностно-тепловой обработки текстильных материалов.

Еще

Высокообъёмная нить, высокоусадочные нити, электромагнитные волны свч, усадка, диаметр, объёмность

Короткий адрес: https://sciup.org/142218143

IDR: 142218143 | DOI: 10.24411/2617-149X-2018-12007

Текст научной статьи Исследование процесса усадки и объёмности комбинированной шерсто-химической нити в условиях воздействия электромагнитных волн сверхвысокой частоты

В настоящее время многие производители уделяют все большее внимание получению высокообъёмных нитей для производства трикотажных изделий. Использование высокообъёмных нитей в текстильных изделиях повышает их мягкость, пушистость, а также значительно снижает материалоёмкость. Принцип изготовления текстильных материалов, обладающих специфическими свойствами (высокой усадкой и повышенной объемностью), заключается в смешивании высокоусадочных (с усадкой 20–60 %) и низкоусадочных волокон и нитей. После совместной обработки получается текстильный материал, обладающий способностью увеличивать свой объем в результате влажностнотепловой обработки в свобод- ном (ненатянутом) состоянии. При этом высокоусадочный компонент укорачивается (усаживается), принимая более определенную ориентацию по оси материала. Низкоусадочный компонент обвивается вокруг высокоусадочного, принимая менее ориентированное положение в том же направлении [1].

Особенностью применения токов сверхвысокой частоты является объемность тепловыделения в нагреваемой среде, что позволит увеличить глубину и равномерность прогревания текстильных материалов. Использование токов сверхвысокой частоты позволит уменьшить время на влажностнотепловую обработку и затраты на электроэнергию.

Чем больше усадка высокоусадочного компонента, тем с большей объемностью можно получить текстильный материал. На базе аэродинамической прядильной машины была разработана установка с использованием токов СВЧ для обеспечения влажност- нотепловой обработки полученной комбинированной нити непрерывным способом. Технологическая схема модернизированной аэродинамической прядильной машины ПБК-225 ШГ представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Технологическая схема прядильной машины ПБК-225 ШГ:

1 - ровница, 2 - вытяжной прибор, 3 - комплексная нить, 4 - натяжной прибор комплексной нити, 5 - аэродинамическое прядильное устройство, 6 - выпускная пара, 7 - датчик контроля обрыва нити «Укон», 8 - цилиндрическая паковка, 9 - мотальный барабанчик

Ровница 1 заправляется в двухремешковый вытяжной прибор 2 системы 3x3 . Комплексная нить 3 проходит нитенатяжитель 4 и заправляется под переднюю пару вытяжного прибора 2 . Далее оба компонента поступают в аэродинамическое устройство 5, где мычка под воздействием воздуха оплетает стержневой компонент. Мычка подается в аэродинамическое устройство с нагоном, то есть в свободном состоянии. В аэродинамическом устройстве мычка и комплексная нить перепутываются между собой, за счет чего и происходит формирование объемной структуры нити. Далее комбинированная нить под действием выпускной пары 6 проходит датчик контроля обрыва нити «Укон» 7 и наматывается на цилиндрическую паковку крестовой намотки 8 с помощью мотального барабанчика 9 .

Для получения комбинированной нити в качестве высокоусадочного компонента использовалась полиэфирная высокоусадочная комплексная нить линейной плотности 9,4 текс, усадка которой составляет свыше 40 %, полученная на ОАО «СветлогорскХим-волокно». В качестве низкоусадочного компонента использовалась полушерстяная ровница 800 текс. Физико-механические показатели полученной комбинированной нити представлены в таблице 1.

Объемность нити достигается с помощью влажностнотепловой обработки в камере с токами СВЧ.

Для проведения процесса повышения объёмности комбинированной нити в условиях воздействия электромагнитных волн токов СВЧ разработана методика, состоящая из следующих этапов:

Подготовка образцов комбинированных нитей.

1. Увлажнение комбинированных нитей.
2. Отжим до остаточного влагосодержания 100 – 300 %.
3. Установка стационарного теплового режима
4. Определение абсолютной линейной усадки

при заданной мощности 0–800 Вт.

образцов и пересчет в относительную усадку.

Влагосодержание образцов комбинированных высокоусадочных нитей определялось весовым способом. Временные интервалы регистрировались с помощью их установки на СВЧ-камере [2].

При реализации эксперимента, были выбраны следующие варьируемые параметры:

- мощность обработки токами СВЧ;
- время обработки токами СВЧ;
- относительная влажность образцов до влажностнотепловой обработки.

Границы областей определения факторов, их натуральные уровни для оптимизации процесса прядения представлены в таблице 2.

Матрица планирования представлена в таблице 3.

Таблица 1 - Физико-механические показатели шерсто-химической комбинированной нити до влажностнотепловой обработки токами СВЧ

Показатель	Значение показателя
Состав	‒ ПЭ высокоусадочная нить ‒ нитроновое волокно ‒ шерстяное волокно
Линейная плотность комбинированной нити, текс
Разрывная нагрузка, сН
Разрывное удлинение, %
Диаметр, мм
Объемность, см³/г

Таблица 2 - Границы областей определения факторов и их натуральные уровни для оптимизации

Факторы	Единицы измерения	Интервал варьирования	Уровни варьирования факторов
Факторы	Единицы измерения	Интервал варьирования	-1	0	+1
X1(P)	Вт	300	200	500	800
X2(t)	С	45	60	105	150
X3(W)	%	100	100	200	300

Таблица 3 - Матрица планирования

	Х1	Х2	Х3	Р, Вт	t, с	W, %
1	1	1	1	800	150	300
2	-1	1	1	200	150	300
3	1	-1	1	800	60	300
4	-1	-1	1	200	60	300
5	1	1	-1	800	150	100
6	-1	1	-1	200	150	100
7	1	-1	-1	800	60	100
8	-1	-1	-1	200	60	100
9	1	0	0	800	105	200
10	-1	0	0	200	105	200
11	0	1	0	500	150	200
12	0	-1	0	500	105	200
13	0	0	1	500	60	300
14	-1	0	-1	200	60	100
15	0	0	0	500	60	200
По результатам экспериментов, методом На рисунке 2 представлена зависимость усадки наименьших квадратов получена регрессионная мо- высокоусадочной нити от режимов процесса влаж- дель (1) зависимости усадки высокоусадочной нити ностнотепловой при воздействии СВЧ-излучения при от начальной влажности, мощности СВЧ излучения и различной начальной влажности 100‒300 %. времени обработки. Данная модель служит для про- Анализ полученной зависимости позволяет сде- гнозирования усадки комбинированной нити, полу- лать вывод о том, что при одинаковых значениях ченной путём влажностнотепловой обработки токами режимных параметров процесса влажностнотепловой СВЧ [3]. обработки увеличение начальной влажности образцов приводит к повышению усадки. t . р . W У готовой нити после влажностнотепловой обра- ⁵ = (0,365 . t + 4,49) . (0,114 . Р + 29,4) . (0,0449 • W + 164), (1) ^ботки токами ^СВЧ определялся диаметр, объемность (4) и степень объемности (5). Под объемностью понимают объем в см³, занимаемый 1 граммом нити в где S – относительная усадка, %; свободном (ненатянутом) состоянии при нормальной t – время влажностнотепловой обработки, с; ^, температуре и влажности [4]. Физико-механические P – мощность излучения, Вт; показатели высокообъёмной комбинированной нити W – относительная влажность образцов до влаж- представлены в таблице 4. ностнотепловой обработки, %.

Время, с

Рисунок 2 ‒ Зависимость усадки от режимов влажностнотепловой обработки при начальной влажности: 1 ‒ 100 %, 2 ‒ 200 %, 3 ‒ 300 %

Таблица 4 – Физико-механические показатели полученной высокообъёмной комбинированной нити

Показатель	Значение показателя
Показатель	До влажностнотепловой обработки	После влажностнотепловой обработки
Состав	‒ ПЭ высокоусадочная нить ‒ нитроновое волокно ‒ шерстяное волокно	‒ ПЭ высокоусадочная нить ‒ нитроновое волокно ‒ шерстяное волокно
Линейная плотность комбинированной нити, текс
Разрывная нагрузка, сН
Разрывное удлинение, %
Диаметр, см
Объемность, см³/г

Объемность нити определяют по формуле:

тл п • d2

V =-- l , г/см 3 (2)

где V – объёмность нити, см³/г; d – диаметр нити, см;

l – длина 1 г нити, cм;

l = 1000.100. T ,

где Т – линейная плотность комбинированной нити, текс.

Отсюда

78500 • d ² 78500 • 0,0978²_n „

V =----------=--------,------= 9,4 г/см3

T80

5 = -А .100 = —*100 = 203,5%,(5)

V 4,62

где δ – степень объемности, %;

V 1 – объемность нити до СВЧ обработки, см³/г;
V 2 – объемность нити после СВЧ обработки, см³/г.

На рисунке 3 и 4 представлен вид комбинированной нити до и после влажностнотепловой обработки токами СВЧ соответственно.

В результате проведенных исследований было установлено, что использование комплексной высокоусадочной химической нити в качестве сердечника позволяет получить специфические свойства комбинированной нити, такие как высокая усадка 15–30 % и увеличение объёмности на 203,5 % от объёмности до влажностнотепловой обработки. Применение токов СВЧ сокращает время влажностнотепловой обработки в 1,5–2 раза по сравнению с традиционной влажностнотепловой обработкой, применяемой на текстильных предприятиях Республики Беларусь, что позволит увеличить количество выпускаемой про-

дукции, а также снизить энергозатраты.

Рисунок 4 ‒ После обработки СВЧ

Список литературы Исследование процесса усадки и объёмности комбинированной шерсто-химической нити в условиях воздействия электромагнитных волн сверхвысокой частоты

Прядение химических волокон: учебник для вузов/В. А. Усенко ; под ред. В. А. Усенко. -Москва: РИО МГТА, 1999. -472 с.
Интенсификация процесса термообработки химических высокоусадочных нитей/А. Н. Бизюк, С. В. Жерносек, Н. Н. Ясинская, В. И. Ольшанский, А. Г. Коган//Вестник Витебского государственного технологического университета. -2014. -Вып. 27. -С. 9-16.
Дягилев, А. С. Методы и средства исследований технологических процессов: учебное пособие/А. С. Дягилев, А. Г. Коган. -Витебск, 2012. -206 с.
Медвецкий, С. С. Переработка химических волокон и нитей: учебное пособие/С. С. Медвецкий. -Витебск, 2012. -322 с.

Статья научная