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
Рубрика: Прядение
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.
Высокообъёмная нить, высокоусадочные нити, электромагнитные волны свч, усадка, диаметр, объёмность
Короткий адрес: https://sciup.org/142218143
IDR: 142218143 | УДК: 677.022 | DOI: 10.24411/2617-149X-2018-12007
Investigation of the process of shrink and volume of combined wool-and-chemical fiber under effects of electromagnetic waves of super high frequency
As a research object, a combined air jet yarn with the use of a complex chemical high-shrinkage yarn subjected to the action of electromagnetic waves of the microwave range was produced.The goal is to study the shrinkage process and increase the volume of the combined filament using electromagnetic waves of the microwave range.As a result of experimental studies, the obtained data show that the use of electromagnetic waves in the microwave range can achieve a significant increase in the volume of yarn, not inferior to the traditional methods of heat and moisture treatment of textile materials.
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 |
||
|
-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 |
|
|
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 • 0,09782n „
V =----------=--------,------= 9,4 г/см3
T80
V
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.
