Прогнозирование распределения волокон в поперечных сечениях хлопкополипропиленовой пряжи

eV

T 2   eV -TV в 2 • E iV TW"

У Y 2 • T i

Тогда доля, занимаемая волокнами 1-го компонента в площади поверхности пряжи, рассчитывается следующим образом:

P pi _

1 + p₂ • ЕрУг ^Р у ! P i • E 2V TW 2

Доля k площади внешнего слоя в площади сечения пряжи формуле

k _

d П - d H

d

2 П

вычисляется по

Диаметр смешанной пряжи d П в мм, исходя из ее линейной и объемной плотности входящих в ее состав волокон, определяется как [2]

d j _ 0,04 •

T Ï

•f P i ₊ P 2 \

I Y i    Y 2 J

[2]:

Диаметр нейтрального слоя пряжи d Н в

мм рассчитывается следующим образом

dH

J i - K² y ^KK_y

где К У – коэффициент укрутки, К – коэффициент крутки пряжи, кр./м.

Исходные данные для теоретического расчета параметров структуры хлопкополипропиленовых пряж с содержанием 20% и 30% полипропиленовых волокон, рассматриваемых в качестве 1-го компонента, приведены в таблице 1. Результаты теоретического расчета представлены в таблице 2.

Таблица 1 – Свойства волокон, используемые при расчете параметров структуры пряжи

Вид волокна	Линейная плотность волокна, Т i , текс	Объемная плотность волокна, γ i , г/см3	Начальный модуль продольной упругости волокна, Е i , сН/мм2
Пряжа линейной плотности 20 текс с вложением 20% ПП волокон
Хлопковое	0,155	1,52	584,6
Полипропиленовое	0,168	0,9	451,0
Пряжа линейной плотности 18,5 текс с вложением 30% ПП волокон
Хлопковое	0,165	1,52	584,6
Полипропиленовое	0,180	0,9	451,0

Таблица 2 – Результаты расчета параметров структуры пряжи

Наименование параметра	Значение для параметра хлопкополипропиленовой пряжи линейной плотности:
	20 текс		18,5 текс
	ПП волокно	хлопок	ПП волокно	хлопок
Массовая доля компонентов в пряже, β i , %	20	80	30	70
Доля, занимаемая компонентами в площади сечения пряжи, β Si , %	29,7	70,3	42,0	58,0
Массовая доля компонентов во внешнем слое сечения пряжи, β i ′, %	24,5	75,5	35,7	64,3
Доля, занимаемая компонентами в площади внешнего слоя сечения пряжи, β Si ′, %	35,3	64,7	48,4	51,6
Доля компонентов в площади поверхности пряжи, β Рi , %	28,8	71,2	40,9	59,1
Количество полипропиленовых волокон во внешнем слое сечения пряжи, m i ′	16	-	18	-
Диаметр пряжи, d П , мм	0,155		0,153
Диаметр нейтрального слоя пряжи, d Н , мм	0,102		0,11

Расчет показал, что при вложении в пряжу 20% полипропиленовых волокон их содержание в сечении внешнего слоя составляет 24,5 % (по массе), а доля занимаемой ими площади в поверхности пряжи – 28,8%. Во внешнем слое пряжи, содержащей 30% полипропиленовых волокон, их массовая доля составляет 35,7%, а площадь, занимаемая полипропиленовыми волокнами в поверхности пряжи – 40,9%. Таким образом, из-за различий в свойствах компонентов пряжи доля полипропиленовых волокон в ее наружном слое несколько выше, чем в составе.

Фактическая количественная оценка распределения хлопковых и полипропиленовых волокон в сечении хлопкополипропиленовой пряжи 70/30 линейной плотности 18,5 текс осуществлялась с использованием метода Н.И. Ратиани [3], который предлагает условно принять площадь сечения за круг и разделить его на внешнюю и внутреннюю зоны, рассчитав отношение диаметра нейтрального слоя к внешнему диаметру пряжи. Линия, разделяющая сечение пряжи на 2 зоны, как показано на рисунке 1 – нейтральный слой, диаметр которого в мм определяется путем расчета через угол наклона волокон нейтрального слоя, коэффициент укрутки и угол кручения.

Рисунок 1 – Фотография среза пряжи линейной плотности 18,5 текс состава хлопок/ПП 70/30 (хлопковое волокно окрашено в темный цвет)

Во внешней зоне и во всем сечении пряжи отдельно подсчитывается число волокон каждого компонента, а затем их доли. Согласно методике, если доля компонента в наружной зоне больше, чем во всем сечении, то можно утверждать, что он мигрирует наружу. В противном случае миграцию считают внутренней.

Для проведения расчетов принимаем следующие обозначения:

Q 0 – общее число волокон обоих компонентов в сечении пряжи;

Q AI – число полипропиленовых волокон в I (внутренней) зоне;

Q AII – число полипропиленовых волокон во II (внешней) зоне;

Q A – число полипропиленовых волокон в сечении пряжи в целом;

Q ВI – число хлопковых волокон в I (внутренней) зоне;

Q ВII – число хлопковых волокон во II (внешней) зоне;

Q В – число хлопковых волокон в сечении пряжи в целом;

Q II – число волокон обоих компонентов во II (внешней) зоне.

В результате статистической обработки данных, полученных при исследованиях срезов пряжи, сделан вывод, что миграция полипропиленовых волокон внешняя, поскольку выполняется условие

Q 482

— =     = 0,237 <

Q 2033    ,

Q   219

= =---= 0,322

Q    680   ,

Для хлопковых волокон установлена внутренняя миграция, так как выполняется условие

Q 1551            Q 461

— =----= 0,763 > B^ =   = 0,678

Q 2033    , Q 680   ,

Таким образом, вывод о внешней миграции полипропиленовых волокон,

полученный с применением разработанной методики подтвержден результатами статистической обработки срезов Ратиани.

Информация о внешней миграции полипропиленовых

прогнозирования, по методу Н. И.

волокон имеет

существенное практическое значение. От преобладания какого-либо компонента пряжи в ее поверхности и наружном слое напрямую зависят свойства, как самой

пряжи, так и готовой продукции из нее. Мигрирующие наружу полипропиленовые волокна, прочные на разрыв, износостойкие, устойчивые к изгибу и воздействию внешних факторов, позволяют придать двухкомпонентной пряже и изделиям улучшенные физико-механические и потребительские свойства. Кроме того, неспособные к поверхностному окрашиванию полипропиленовые волокна, расположенные в наружном слое хлопкополипропиленовой пряжи, оказывают влияние и на фактуру тканей и полотен: при крашении в темные тона наблюдается интересный внешний эффект – шерстоподобный вид с неокрашенными ворсинками на темной поверхности; окрашенные в светлые и средние тона изделия имеют практически однотонную окраску или легкий меланжевый эффект.