Технологический процесс получения комбинированных льносодержащих электропроводящих нитей на тростильно-крутильном оборудовании

С целью создания защитных текстильных материалов на кафедре ПНХВ УО «ВГТУ» разработан способ получения комбинированных электропроводящих нитей на тростильно-крутильной машине ТК2-160М [1]. Одной из разновидностей нитей, которые возможно получать по разработанной технологии, является комбинированная льносодержащая электропроводящая нить.

Комбинированные льносодержащие электропроводящие нити, можно использовать в трикотажных изделиях и тканях специального назначения для защиты от СВЧ- и УВЧ-излучения, для создания тканей специального назначения с антистатическими свойствами, для изготовления специальной одежды работников буровых, нефте- и газодобывающих и перерабатывающих компаний, а также других производств [2].

Для получения комбинированной льносодержащей электропроводящей нити была использована машина ТК2-160М. Технологическая цепочка для получения комбинированных льносодержащих электропроводящих нитей представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема технологической цепочки для получения комбинированных льносодержащих электропроводящих нитей

Комплексная нить заданной линейной плотности и медная микропроволока (рис. 2) поступают на тростильно-крутильную машину ТК–2–160М, где подвергаются процессам трощения и кручения. Затем катушки с нитью поступают на мотальную машину, где комбинированная льносодержащая электропроводящая нить перематывается в паковки большей массы. Технологическая схема получения комбинированной льносодержащей электропроводящей нити на машине ТК2-160M представлена на рисунке 2.

Технология получения комбинированных льносодержащих электропроводящих нитей заключается в следующем.

Медная микропроволока (прикручиваемый компонент) с питающей паковки 3 и льносодержащая пряжа (нить) с питающей паковки 1 проходят через тарельчатые нитенатяжители 2 и 4, соответственно, огибая заправочный пруток 5. Далее компоненты проходят через глазки 6 крючка контроля одиночной нити. В соединительном крючке 8 собираются все стращиваемые компоненты, при этом трощеная нить несколько раз огибает питающие цилиндры 10. Затем нить огибает ролик контроля обрыва трощеной нити 7, подвижный баллоноограничительный крючок 11, проходит под бегунком 13 и наматывается на выходную паковку 12, посаженную на веретено 14.

Рисунок 2 – Технологическая схема получения комбинированных льносодержащих электропроводящих нитей на машине ТК2 – 160М

На участке от баллоноограничительного крючка до бегунка осуществляется кручение комбинированной нити в левом направлении. Наматывание нити на выходную паковку происходит за счет отставания бегунка от веретена. Возвратнопоступательное движение кольца с бегунком вдоль оси веретена обеспечивает укладку комбинированных льносодержащих электропроводящих нитей по высоте выходной паковки.

Преимущества данного способа заключаются в следующем: наличие на машине механизмов самоостанова в случае обрыва одного из компонентов, высокая производительность, возможность получения большой массы нити на выходной поковке.

В результате проведенных экспериментов получены зависимости для расчета физико-механических свойств комбинированной льносодержащей электропроводящей нити.

Линейная плотность комбинированной электропроводящей нити определяется по формуле:

т , комб.нити

= т сер.

• К

наг.сер.

+ Т

микр.пров.

•К

наг. микр.пров.

где Т сер. – линейная плотность сердечника (текс); Т микр. пров. – линейная плотность микропроволоки (текс); К наг.сер. – коэффициент нагона сердечника; К наг.микр.пров . – коэффициент нагона микропроволоки.

На основании проведенных экспериментов и формулы профессора А.Г. Когана получена новая теоретическая зависимость по определению относительной разрывной нагрузки комбинированной льносодержащей электропроводящей нити.

Относительная разрывная нагрузка комбинированной льносодержащей электропроводящей нити вычисляется по формуле

Р

комб.нити

= Р ‘Х,‘к,+Р -Хт-кт, сер.     1     1       микр.пров.     2     2 ,

где Р комб.нити. – разрывная нагрузка комбинированной нити, сН/текс; Р сер. – разрывная нагрузка сердечника (льносодержащей нити), сН/текс; x 1 – долевое вложение сердечника (льносодержащей нити); k 1 – понижающий коэффициент сердечника (льносодержащей нити); Р микр.пров. – разрывная нагрузка микропроволки; x 2 – долевое вложение прикручивающего компонента (микропроволоки); k 2 – понижающий коэффициент прикручивающего компонента (микропроволоки).

На основании проведенных экспериментальных измерений диаметра комбинированной льносодержащей электропроводящей нити получена теоретическая зависимость по определению диаметра комбинированной льносодержащей электропроводящей нити:

D

комб.нити

С 0,0357

I

Т сер.

наг.сер.

Y сер.

+

Т

микр.пров.

Y

микр.пров.

наг .микр .пров

J

где D комб.нити – диаметр комбинированной льносодержащей электропроводящей нити, мм; Т сер – линейная плотность сердечника, текс; Т микр.пров. – линейная плотность микропроволоки, текс; γ сер. – средняя плотность сердечника, г/см³; γ микр.пров. – средняя плотность микропроволоки, г/см³;

Физико-механические показатели комбинированной льносодержащей электропроводящей нити линейной плотности 47 текс представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Физико-механические показатели комбинированной льносодержащей электропроводящей нити линейной плотности 47 текс

Линейная плотность, текс		Разница, %	Относительная разрывная нагрузка, сН/текс		Разница, %	Диаметр, мм		Разница, %
Рассчитано	Измерено		Рассчитано	Измерено		Рассчитано	Измерено
48,84	49,5	1,3	21,53	20,85	3,15	0,228	0,25	0,97

Отклонения представленных теоретических зависимостей для определения линейной плотности и разрывной нагрузки комбинированной льносодержащей электропроводящей нити и фактических показателей не превышает 5 %.

На рисунке 3 представлено изображение комбинированной льносодержащей электропроводящей нити линейной плотности 47 текс.

Рисунок 3 – Комбинированная льносодержащая электропроводящая нить линейной плотности 47 текс под микроскопом:

1 – медная микропроволока 18 текс; 2 – льносодержащая пряжа (нить) 29 текс

Комбинированная льносодержащая электропроводящая нить линейной плотности 47 текс состоит из пряжи 29 текс (полиэфирного волокна 62 %, хлопкового – 25 % и льняного – 13 %) и медной микропроволоки 18 текс.

Так как процесс получения комбинированной льносодержащей электропроводящей нити мало изучен, то для определения степени влияния технологических параметров работы тростильно-крутильной машины ТК2–160М на качественные характеристики нити был проведен эксперимент, факторы которого и интервалы их варьирования представлены в таблице 2. Интервалы варьирования факторов были выбраны в соответствии с техническими характеристиками оборудования и результатами предварительных экспериментов.

Таблица 2 – Таблица интервалов варьирования факторов

Параметры	Уровни варьирования			Интервал варьирования
	-1	0	1
Крутка, кр/м, x 1	270	380	490	110
Натяжение, сН, x 2	270	320	370	50

В качестве критериев оптимизации были выбраны: разрывная нагрузка Р , сН; разрывное удлинение L , %; линейная плотность Т , текс; удельное электрическое поверхностное сопротивление R , Ом. При вложении в комбинированные льносодержащие нити медной микропроволоки удельное электрическое поверхностное сопротивление нити снижается на 8 порядков по сравнению с нитями, не содержащими медной микропроволоки.

Полученные в ходе эксперимента образцы были исследованы в лаборатории кафедры ПНХВ УО «ВГТУ» по показателям, исследуемым в качестве критериев оптимизации. В результате обработки результатов эксперимента математические модели были представлены в виде регрессионной модели 2-го порядка:

F = a 0 + a 1 ·x 1 + a 2 ·x 2 + a 12 ·x 1 x 2 + a 11 · x 1² +a 22 · x 2² (4)

где a 0 , a 1 , …, a 22 – коэффициенты регрессии.

Значимость коэффициентов регрессии определялась с использованием критерия Стьюдента:

tR