CC BY
17
№ 11(80)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2020
ВЛИЯНИЕ ЭМУЛЬСИРОВАНИЯ ХЛОПКО-СЫРЦА НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОЛОКНА
Сапаров Сардорбек Худайкулович
преподаватель
Каршинский инженерно-экономический института Республика Узбекистан, г. Карши E-mail: [email protected]
Айходжаев Бобир Батирович
канд. тех. наук. доцент, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Эркаев Ардашер Мамарахимович
PhD., старший научный сотрудник, Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
INFLUENCE OF RAW COTTON EMULSATION ON THE TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF FIBER
Sardorbek Saparov
Assistant,
Karshi engineering economical institute
Uzbekistan, Karshi
Bobir Ayxodjayev
Associate professor of Tashkent institute of chemical technology Uzbekistan, Tashkent
Ardasher Erkayev
PhD., Senior Researcher, Tashkent Research Institute of Chemical Technology,
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Целью данного исследования было определение возможности обработки хлопкового волокна не только в стадии прядения, а в стадии первичной обработки, то есть отделения волокна от семян. Была предложена трех-компонетная водная эмульсия, состоящая их водной среды, поверхностно-активного вещества, водорастворимого гликоля и водорастворимого полимера. Ранее эффективность этой композиции была доказана в стадии хлопкопрядении. Исследования показали, что обработка хлопкового волокна этой композицией не только позволяет регулировать влажность волокна, но и улучшает многие физико-механические и технологические свойства обработанного волокна. Был предложен состав, состоящий из сульфанола в качества поверхностно-активного вещества, глицерин в качества водорастворимого гликоля, и полиэтиленгликоль марки 115, в качестве водорастворимого полимера.
ABSTRACT
The purpose of this study was to determine the possibility of processing cotton fiber not only at the spinning stage, but at the stage of primary processing, that is, separating the fiber from the seeds. A three-component aqueous emulsion has been proposed, consisting of an aqueous medium, a surfactant, a water-soluble glycol and a water-soluble polymer. The effectiveness of this composition was previously proven in the cotton spinning stage. Studies have shown that the treatment of cotton fiber with this composition not only allows to regulate the moisture content of the fiber, but also improves many physical, mechanical and technological properties of the processed fiber. A composition has been proposed that consists of sulfanol as a surfactant, glycerin as a water-soluble glycol, and grade 115 polyethylene glycol as a water-soluble polymer.
Библиографическое описание: Сапаров С.Х., Айходжаев Б.Б., Эркаев А.М. Влияние эмульсирования хлопко-сырца на технологические свойства волокна // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. 11(80). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/10911 (дата обращения: 26.11.2020).
• 7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_ноябрь. 2020 г.
Ключевые слова: сульфанол, глицерин, полиэтиленгликоль, хлопкового волокна, эмульсия, поверхностно-активного вещества.
Keywords: sulfanol, glycerin, polyethylene glycol, cotton fiber, emulsion, surfactant.
№ 11(80)
Существует ряд трудов [1,3] где было показано, что нанесение на хлопковое волокно растворов смеси полимеров, многоатомных спиртов и ПАВ способствует улучшению его технологических свойств и возможности переработки в пряжу на различных стадиях хлопкопрядения. Поэтому представляет большой теоретический и практический интерес изучить влияние композиции на качество волокна, когда она нанесена на хлопок-сырец, перед выделением из него волокна. Естественным было предположить, что наличие на сырце раствора полимера, способствующего улучшению механических свойств волокна, приводит к изменению его технологических показателей после отделения от семян хлопчатника.
С этой целью на хлопок-сырец в количестве около 100 гр. тонким слоем на поверхность стекла были нанесены различные растворы полимера (ПЭГ-115), глицерина и ПАВ (сульфанол) в количестве 2,0-2,5% от массы хлопка-сырца. Затем сырец в ручную перемешивался и через 10-12 часов подвергался ручному джинированию (отделение волокна от семян). При этом влажность сырца во-всех опытах находилась в пределе 7-8%. Выделенные таким образом образцы волокна содержали В кондиционных условиях в течении 24 часов и затем подвергались различным испытаниям.
С начало было изучено влияние отдельных компонентов раствора (таблица 1,2). Из табл.1,2 видно, что нанесение на сырец полимера, глицерина и суль-
Влияние отдельных компонентов на прочность и
фанола в отдельности не приводит к изменению механических свойств и структуру волокна. Нанесение смеси, состоящей из двух компонентов, раствора, также не способствует изменению технологических показателей волокна. Небольшое увеличение показателей механических свойств и устойчивости к многократным механическим воздействиям наблюдается, когда сырец обработан смесью растворов ПЭГ-115 и сульфанола (разрывное прочность увеличивается на 0,2 г.с. и устойчивость к многократным изгибам и растяжении на 30-40%).
Показатели коэффициента вариации по прочности и удлинении, а также сорбционные свойства волокон во-всех случаях практически идентичны. Улучшение технологических показателей, а также изменение сорбции паров воды происходит в тех случаях, когда сырец был обработан всеми тремя компонентами раствора (ПЭГ-115, глицерин и сульфанол). При этом при нанесении на сырец 1,5%ного раствора ПЭГ-115 с 5,0% раствором глицерина и 0,5%ным раствором сульфанола является достаточным для заметного улучшения всех показателей волокна, например, увеличение разрывной прочности составляет до 10% и разрывного удлинения до 9%. Коэффициенты вариации этих показателей также резко снижаются (от 26,1% до 20,9% и 19,5% до 16,5% соответственно по прочности и удлинению). Также резко увеличиваются показатели по устойчивости к многократным механическим воздействиям, в среднем от 11000 циклов до 30700 циклов к растяжению, и от 10500 циклов до 15600 к изгибам.
Таблица 1.
шение волокна перед ручным джинированием
Характеристика образца Прочность (Р) г.с. Коэф. вариации по прочности % Удлинение Коэф. вариации по удлин. Средняя длина волокон, мм
Исходное волокно 4.2 26.1 7.5 19.5 31.8
Хлопок с глицерином 4.1 26.0 27.0 19.6 31.7
Хлопок с сульфанолом 4.2 26.9 28.9 19.6 31.8
Хлопок с ПЭГ - 115 4.2 26.5 28.0 19.8 31.9
Хлопок с ПЭГ - 115 и глицерином 4.2 26.0 28.0 20.0 31.8
Хлопок с ПЭГ - 115 и сульфанолом 4.4 25.7 28.0 19.0 32.0
Хлопок с глицерином и сульфанолом 4.2 26.0 27.0 19.1 31.9
Хлопок с глицерином, сульфанолом и ПЭГ - 115 4.7 20.9 9.0 16.5 32.8
Примечание: количество ПЭГ-115 0.03%, глицерин 0.1% и сульфанола 0.01 % от массы хлопка - сырца.
• 7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_ноябрь. 2020 г.
Таблица 2.
Влияние отдельных компонентов на физико-механические характеристики волокна перед ручным
джинированием
№ 11(80)
Характеристика образца Выносливость, циклы Сорбция паров Прочность прикрепленная к семенам
Растяжение Изгиб 65% 100% Холоза г.с. Боковые г.с.
Исходное волокно 10500 11400 6.5 26.5 0.6 0.5
Хлопок с глицерином 11050 10640 6.9 29.0 0.7 0.5
Хлопок с сульфанолом 10980 10050 6.8 30.1 0.8 0.6
Хлопок с ПЭГ - 115 11100 10400 6.9 29.8 0.7 0.5
Хлопок с ПЭГ - 115 и глицерином 11450 9960 6.7 29.6 0.8 0.7
Хлопок с ПЭГ - 115 и сульфанолом 15440 12350 6.8 27.9 1.0 0.8
Хлопок с глицерином и сульфанолом 12050 11640 6.9 20.1 0.7 0.6
Хлопок с глицерином, сульфанолом и ПЭГ - 115 15340 11640 7.0 21.5 1.5 1.2
Примечание: количество ПЭГ—115 0.03%, глицерин 0.1% и сульфанола 0.01 % от массы хлопка - сырца.
Такое изменение механических свойств сопровождается также значительным уменьшением сорбции паров воды при больших значениях упругости пара воды (аналогичное явление было наблюдено в случае, когда такой раствор был нанесен на выделенное хлопковое волокно). Такое изменение свойств, как было ранее показано, свидетельствует об частичном устранении дефектных участков на поверхности волокна.
Интересным является факт увеличения прочности прикрепления волокон к семенам хлопчатника. Прочность прикрепления волокон, находящихся на нижней окружной части семена (холоза) увеличивается на 250% (от 0,6 г.с. до 1,5 г.с.) и по бокам семена
на 240% (от 0,5г.с. до 1,2 г.с.). Для выяснении причин этого фактора требуются дополнительные исследования.
Следует указать что увеличение концентрации ПЭГ-115 более чем 1,5% (наличие на сырце более чем 0,03%) не способствует дальнейшему изменению механических показателей и структурных свойств выделяемого от хлопка-сырца волокна.
Отсутствие существенного улучшение показателей хлопкового волокна отдельными компонентами эмульсии поставило необходимость изучение прочности волокна, обработанного всеми тремя компонентами при различных концентрациях составляющей композиции. Данные представлены в таблице 3.
Таблица 3.
Влияние эмульсированного хлопка-сырца на прочность выделенного волокна (количество эмульсии 2.0 - 2.5% от массы хлопка - сырца)
Состав эмульсии, мас. % Разрывная нагрузка одиночного волокна, гр. Коэффиц. вариации разрывн. нагрузке, % Влажность %
ПЭГ-115 Глицерин 0П-10 Вода
Волокно выделенное из хлопка-сырца без обработанной эмульсией 4.2 28.5 4.5
1.0 5.0 0.5 93.5 4.4 26.5 5.6
1.5 5.0 0.5 93.0 4.7 25.1 5.9
2.5 5.0 0.5 92.0 4.7 26.1 5.8
5.0 5.0 0.5 89.5 4.6 26.8 5.9
1.5 3.0 0.5 95.0 4.2 27.6 5.8
1.5 7.0 0.5 91.0 4.3 27.8 5.7
1.5 5.0 0.5 93.0 4.7 23.1 5.9
1.5 5.0 1.0 92.5 4.4 26.3 5.8
№ 11(80)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2020 г.
Данные представленные в таблице свидетельствует об улучшении прочностных характеристик при концентрации сульфанола около 05%, глицерина 5% и содержании полимера 1,5% в массе эмульсирующей композиции. При этом прочность увеличивается с 4,2 до 4,7 г.с. При этом следует отметить увеличение влажности волокна с 4,5 до 5,9%, что очень важно при прессовании волокна в кипы и дальнейшей переработке волокна в пряжу.
При нахождении желаемых концентрации компонентов, хотелось уточнить концентрацию водорастворимого полимера, изменяя его концентрацию в волокне, и проводя более глубокие исследования (помимо прочности, выносливость и сорбция воды). Поэтому в дальнейшем было изучено влияние концентрации водорастворимого полимера различной концентрации при сохранении неизменным количество сульфанола и глицерина (табл. 4,5).
Таблица 4.
Влияние концентрации ПЭГ - 115 на прочность и удлинение волокна перед джинированием
Характеристика образца Средняя длина волокна, мм Прочность (Р) г.с. Удлинение % Коэф. Вариации
По прочности По удлинению
Исходное хлопковое волокно 31.8 4.2 7.5 26.1 19.5
Хлопок с 0.02 % ПЭГ - 115 32.0 4.4 8.0 25.8 19.1
Хлопок с 0.03 % ПЭГ - 115 32.8 4.7 9.0 20.9 16.5
Хлопок с 0.05 % ПЭГ - 115 32.7 4.7 9.0 21.1 16.7
Хлопок с 0.1 % ПЭГ - 115 32.8 4.6 9.0 21.0 16.5
Примечание: Во-всех образцах (кроме 1) количество глицерина 0.1% и сульфанола 0.01% от массы сырца.
Данные таблицы показывают, что обработка хлопка-сырца раствором водорастворимых полимеров проявляет возможность улучшения технологических показателей волокна путем нанесения на сырец композиции перед его джинированием. Из таблицы также видно, что средняя длина волокон выделенного из хлопка-сырца, обработанного 1,5%ным раствором ПЭГ-115, 5,0% глицерина и 0,5% сульфанола,
составляет 32,8 мм, тогда как у контрольного опыта 31,8 мм. Следовательно, нанесение на хлопок-сырец указанного раствора способствует уменьшению обрыва волокон при отделении от семян, что в свою очередь приводит к увеличению выхода волокон и его сортности по типам. Также наблюдается существенное снижение коэффициентов вариации по прочности и удлинению до 30%.
Таблица 5.
Влияние концентрации ПЭГ - 115 на физико-механические характеристики волокна перед джинированием
Характеристика образца Выносливость, циклы Сорбция паров Прочность прикрепленная к семенам
Растяжение Изгиб 65% 100% Холоза г.с. Боковые г.с.
Исходное хлопковое волокно 11150 10500 6.8 29.5 0.6 0.5
Хлопок с 0.02 % ПЭГ - 115 18700 11050 6.9 26.8 0.8 0.6
Хлопок с 0.03 % ПЭГ - 115 30700 15600 6.8 20.1 1.5 1.2
Хлопок с 0.05 % ПЭГ - 115 30100 15000 6.7 20.5 1.4 1.2
Хлопок с 0.1 % ПЭГ - 115 30000 14500 6.8 20.4 1.4 1.2
Примечание: Во-всех образцах (кроме 1) количество глицерина 0.1% и сульфанола 0.01% от массы сырца.
В таблице 4 представлены данные о выносливости на многократный изгиб и растяжение одиночного волокна, сорбция паров воды при различных влаж-ностях эксперимента (65 и 100 %) и прочности прикрепления волокна к семени. При этом наблюдается увеличение выносливости по растяжению от 11500 до 30000, а на изгиб от 10500 до 15600 при оптимальной концентрации водорастворимого полимера. Улучшение общих свойств хлопкового волокна при такой обработке свидетельствует так же данные полученные по сорбции воды. Снижение этого показателя от 26,8 до 20,4 % подтверждают уплотнение структуры волокна при обработке предлагаемым составом.
Таким образом можно сделать вывод, что обработка хлопка сырца эмульсией на основе водорастворимого до джинирования дает существенное улучшения различных показателей хлопкового волокна. При этом это улучшение наблюдается только при содержании в составе всех трех компонентов предлагаемой эмульсии. Оптимальная концентрация этих компонентов в водном растворе составляет следующее значение: ПЭГ-115-1,5%; глицерина-5% и сульфанола 0,5%. Тогда содержание этих компонентов в хлопковом волокне будет равно: ПЭГ-115-0,3%; глицерина-0,1% и сульфанола 0,01%.
№ 11(80)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2020 г.
Список литературы:
1. Улучшение процесса хлопкопрядения / Б.И. Айходжаев, Б.И. Касимов, Х.М. Мухсинов и др. // Текстил. пром-сть. 1987. № 1. С. 51 - 52.
2. Айходжаев Б.Б., Сапаров С.Х., Останов У.Ю. Структура хлопкового волокна при обработке полимерной композицией. Актуальные вопросы в области технических и социально-экономических наук. Республиканский Межвузовский сборник. Ташкент 2011. с. 74
3. Зиямухамедов У., Айходжаев Б.Б. Влияние растворов полимеров на структуру хлопкового волокна. Труды Научно-технической конференции молодых ученых, докторантов, аспирантов, научных сотрудников и студентов бакалавриата и магистратуры, 1 том, Умидли кимёгар. Ташкент 201 0, С 126.
