CC BY
5УДК 677.674
В.В. ХАММАТОВА
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ШЛИХТОВАНИЯ НАТУРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЛАЗМЫ ВЧЕ-РАЗРЯДА
(Казанский государственный технологический университет)
Разработан новый высокоэффективный технологический процесс шлихтования льняной пряжи на основе применения плазмы ВЧЕ - разряда, позволяющий увеличить скорость диффузии в глубь волокна и скорость протяжки нитей через шлихтующий раствор.
Одним из важнейших технологических показателей качества отшлихтованной нити, от которого зависят разрывные и износоустойчивые характеристики основ, а также их обрывность на ткацких станках, является приклей, то есть количество шлихты, уносимое пряжей. Он зависит, в основном, от адгезионной способности шлихтующей композиции.
Шлихта наносится на нити перед ткачеством с целью повышения комплекса физико-механических свойств, позволяющих перерабатывать основную пряжу на ткацких станках с минимальной обрывностью.
Процесс шлихтования осуществляется в две стадии: проклеивание волокон, где происходит смачивание нитей и диффузия шлихты в микропоры и капилляры; фиксация шлихты на волокне при высушивании. Одновременно с проклеиванием производится отжим излишней шлихты, нанесенной на пряжу. На шлихтовальных машинах пряжа подвергается комплексу воздействий: давлению, вытягиванию, тепловой и влажной обработкам. Шлихтующие материалы, нанесенные на пряжу, при высыхании образуют пленочные связи между волокнами внутри пряжи и покрытие на ее поверхности.
В состав шлихты входят клеящий компонент и текстильно-вспомогательные вещества (ТВВ), пластификаторы, смачиватели, расщепители и т. д. Шлихтование пряжи проводится способом погружения нитей основы в шлихту. Количество компонентов, входящих в состав шлихты, зависит от вида вырабатываемой ткани и используемой пряжи.
Задача данного исследования заключалась в оценке оптимальных вариантов сочетания процесса шлихтования и плазменной обработки с целью улучшения механических свойств целлюлозо-содержащих волокон.
Согласно экспериментальным данным, приведенным в работе [1], плазменное воздействие на нити из растительных волокон упрочняет
их, уменьшает их истирание, увеличивает смачиваемость их поверхности, повышает поверхностное взаимодействие волокон в нитях.
Для разработки технологического процесса упрочнения нитей основы с помощью плазменного воздействия рассмотрены несколько вариантов сочетания процесса шлихтования и плазменной обработки. Критерием оценки служила величина разрывной нагрузки нитей [2].
Вариант 1 - нити шлихтовались, затем обрабатывались потоком плазмы высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда.
Вариант 2 - нити обрабатывались потоком плазмы ВЧЕ разряда, затем шлихтовались.
Вариант 3 - нити обрабатывались потоком плазмы ВЧЕ разряда, шлихтовались и снова обрабатывались плазмой.
Шлихтование проводится в промышленных условиях. Шлихтующий раствор для обработки целлюлозосодержащей пряжи содержит кукурузный крахмал, хлорамин, медный купорос и хлопковое масло. Стандартная концентрация указанных компонентов не варьировалась (табл.1).
Таблица 1.
Состав шлихты для обработки пряжи из
природных волокон.
Количество
Состав Ед. компонентов
шлихты изм. на 1000л воды
лен хлопок
Кукурузный кг 72 45 ГОСТ7697-81
крахмал
Хлорамин Б г 260 260 ОСТ 6-01-76-79
Медный купорос г 50 - ГОСТ 19347-84
Хлопковое масло л 0,5 0,5 ГОСТ 1129-73
Обработка природных волокон осуществлялась на плазменной установке [3], при режимах: мощность разряда (Wp)=0,9 - 2,5 кВт, время обработки (т) =180-720с, давление в вакуумной камере ^)=30-80 Па, расход плазмообразующего газа ^)=0-0,06г/с, плазмообразующий газ-воздух. В
качестве источника питания используется генератор, работающий на частоте 13.56 МГц.
На рис.1 показано влияние времени обработки потоком плазмы ВЧЕ разряда и варианты последовательности обработки на разрывную нагрузку (Рн) льняной пряжи из коротких высокооче-стковых (3,5(ВО)х1) и особоочестковых
0 100 200 300 400 500 П,с
Т, с
-в-НТП+шлихта (2,94 (ОО)х2); -В-шлихта+НТП (2,94 (ОО)х2);
—А— НТП+шлихта (3,5 (ВО)х1); -*-шлихта+НТП (3,5 (ВО)х1).
Рис. 1. Влияние времени обработки плазмой на разрывную нагрузку льняных нитей из коротких волокон.
Согласно полученным данным рис.1, пряжа, обработанная в соответствии с исследуемыми вариантами, упрочняется: после шлихтования упрочняется на 7 - 9 %, в то время как при использовании плазменного потока разрывная нагрузка пряжи увеличивается на 20-25%.
Величина эффекта зависит от времени воздействия ВЧЕ - разрядом, расхода плазмообразую-щего газа, давления в вакуумной камере, мощности разряда и состава пряжи. С увеличением времени экспозиции плазмы Рн увеличивается и достигает предельного значения при т=360с. Установлено, что упрочнение пряжи при воздействии потока низкотемпературной плазмы, в большей степени, зависит от параметров разряда, чем от количества приклея в пряже (Сш, %). Максимальное значение разрывной нагрузки наблюдается при следующих параметрах: 0=0,04г/с; Р=53,2Па; Wp=1,61кВт, плазмообразующий газ - воздух.
На рис. 1 показана также разрывная нагрузка льняных нитей основы в зависимости от способов обработки. Наибольший упрочняющий эффект плазменной модификации наблюдается для особо-очестковых (2,94(ОО) х 2) волокон при шлихтовании нитей, предварительно обработанных в потоке плазмы ВЧЕ - разряда в атмосфере воздуха. Разрывная нагрузка нитей основы из коротких льняных волокон увеличивается на 17 - 30 %.
На рис. 2 показано изменение разрывной нагрузки пряжи 2,94(ОО)х1 от количества приклея и в зависимости от параметров обработки плазмой ВЧЕ разряда.
Как видно из рис. 2, при 0=0,04г/с; Р=53,2Па; Wp=1,61 кВт, т =360с для образца - 1 максимальная величина разрывной нагрузки (Рн)= 20 % достигается при концентрации приклея (Сш)=0,46 % весовых, а для образца - 2, Рн=29,75% достигается при Сш =2,53 %. весовых.
О образец -1 □ образец -2
Рис. 2. Влияние концентрации шлихтующих компонентов на разрывную нагрузку пряжи (2,94 (ОО)х1).
При воздействии потока плазмы ВЧЕ разряда происходит расщепление целлюлозосодер-жащих волокон, возрастает смачиваемость, что влечет за собой увеличение поверхностной сорбции клеящих компонентов шлихты, увеличение скорости диффузии их вглубь волокна. Повышение прочности и смачиваемости пряжи потоком плазмы ВЧЕ разряда позволяет увеличить скорость протяжки нитей через шлихтующий раствор. Время проникновения шлихты внутрь нити после плазменной обработки уменьшается, следовательно, можно уменьшить и время пребывания пряжи в шлихте.
Применение плазменной обработки пряжи перед шлихтованием обеспечивает ряд преимуществ: позволяет исключить и снизить расход пищевых продуктов (крахмала, муки) в технических целях; снижает обрывность при ткачестве и повышает производительность технологического процесса.
Внедрение разработанного способа не требует создания новых шлихтовальных машин и больших капитальных затрат. Может использоваться для любых видов шлихтующих составов и способов нанесения шлихты (шлихтования с отжимом под высоким давлением, шлихтование основ с использованием пены, сухое шлихтование и т.д.). На основе анализа технологического процесса подготовки льняной пряжи и проведенных экспериментальных исследований влияния потока плазмы ВЧЕ-разряда на физико-механические свойства нитей и тканей из целлюлозосодержащих волокон разработан техпроцесс подготовки пряжи к ткачеству в соответствии с которым проводится
плазменная обработка нитей после прядения перед перематыванием, за которым следуют снование и шлихтование нитей основы и влажно-тепловая обработка нитей утка (рис.3).
Р=53,2 Па (5=0.0 4 г/с 1=180 с
Основа-I Снование I Основа!' Шлихте I I I ЕАние
Увлажнение
Рис. 3. Схема проектируемого технологического процесса подготовки к ткачеству нитей из растительных волокон с использованием плазменной обработки.
В технологическом процессе обозначена плазменная обработка нитей после прядения, пунктиром обозначены стадии процесса, режимы которых изменены. Такая последовательность обработки пряжи позволяет, во-первых, увеличить скорость перемотки в 2 раза, не ухудшая свойств пряжи, так как обработка в плазме ВЧЕ - разряда увеличивает прочность, уменьшает относительное удлинение. Промышленные испытания показали, что обрывность нитей при перематывании после плазменной обработки уменьшается в 1,5-2 раза. Во-вторых, обработка пряжи в плазме ВЧЕ - раз-
ряда позволяет увеличивать ее растворопоглоще-ние, смачиваемость поверхности, что приводит к интенсификации процесса шлихтования и влажно-тепловой обработки. В третьих, плазменное воздействие на пряжу перед снованием и шлихтованием нитей основы и влажно-тепловой обработкой нитей утка позволяет сохранить линейные размеры нитей, поскольку НТП способствует уменьшению усадки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абдуллин И.Ш., Хамматова В.В. // Тез. докл. «Проблемы развития малоотходных ресурсосберегающих экологически чистых технологий текстильной и легкой промышленности». Иваново: ИГТА. 1995. С. 123-124.
2. Абдуллин И.Ш., Хамматова В.В., Абуталипова Л.Н. // Тез. докл. «Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве». Иваново: ИГТА. 1996. С. 165-166.
3. Абдуллин И.Ш., Желтухин В.С., Кашапов Н.Ф. Высокочастотная плазменно - струйная обработка материалов при пониженных давлениях. Теория и практика применения. Казань: Изд-во КГУ. 2000. 348с.
Кафедра технологии и конструирования швейных изделий
УДК 677.46.494:536.46
В.И. БЕСШАПОШНИКОВА
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ ЗАМЕДЛИТЕЛЕЙ ГОРЕНИЯ НА СТРУКТУРУ, СВОЙСТВА И ПИРОЛИЗ ПАН ВОЛОКНА
(Энгельсский технологический институт (филиал) Саратовского государственного технического университета)
Полиакрилонитрильное волокно обладает комплексом ценных свойств, однако, является легко воспламеняемым материалом и характеризуется высокой скоростью горения и токсичностью продуктов пиролиза. Поэтому, для снижения пожарной опасности полиакрилонитрильное волокно модифицировали фосфорсодержащими замедлителями горения, которые усиливают процессы структурирования при пиролизе, приводящие к увеличению выхода коксового остатка, изменению состава продуктов пиролиза и подавлению горения.
Полиакрилонитрильные (ПАН) волокна широко применяются в производстве текстильных материалов для одежды, а также в качестве сырья в производстве углеродных волокон и армирующего наполнителя в производстве композиционных материалов. Обладая целым комплексом положитель-
ных свойств, ПАН волокно характеризуется высокой горючестью. Поэтому исследования, направленные на снижение горючести ПАН волокна, безусловно, являются актуальными. Исследования механизма и кинетики химического превращения полимеров в продукты сгорания позволяют прогнози-
