Совершенствование технологии выработки пряжи путем изменения фрикционных характеристик волокон замасливанием

Содержание

• ОБЩИЕ вывода
• На основе экспериментально-теоретических исследований можно сделать следующие
• выводы

1. Согласно литературным источникам, замасливание хлопкового волокна является эффективным средством улучшения технологии переработки волокна, повышения качества пряжи, снижения электри-зуемости волокна.

Анализ современного состояния влияния замасливания на процессы прядения в комплексе не изучен.

2.-Разработана математическая модель для прогнозирования влияния замасливания волокон на процесс вытягивания при стабильном протекании процесса.

При сравнении теоретических результатов с экспериментальными разница в показаниях характеристик трения при-установившемся режиме для трех вариантов находится в пределах от 7,3% - 8,3% и для 17 вариантов в пределах от 0,7% - 5%.

3. Замасливание волокна может существенно изменять в процес се вытягивания качественные характеристики трения между волокнами в зависимости от нагрузки и скорости.

При реально действующих нагрузках 2500−5-4000 сН наблюдается значительное улучшение процесса вытягивания в обеих зонах вытяжного прибора.

При увеличении скорости свыше 7,5 м/мин замасливание волокна более эффективно влияет на протекание процесса^ вытягивания, т. е. замасливание волокон может являться одним из факторов в увеличении скорости выпуска прядильных машин с улучшением качества протекаемого процесса.

4. В результате проведенных исследований трения волокно о волокно установлено, что воздействие замасливателя на среднеи тонковолокнистый хлопок неоднозначно. i

Выявлено, что для условий близких к реальным, т. е. при нагрузке 4000 сН и скорости 15 м/мин лучшими являются варианты /3, 4, 5/ с процентом нанесения замасливателя соответственно 0,5*, 0,7*, 0,9^ для средневолокнистого хлопка и вариант 4 -0,7* для тонковолокнистого хлопка. Эти варианты имеют максималь ные значения отношения Fgn /Fс.т близкие к 1.

5. По результатам проведенных испытаний при трении волокно о металл нужно отметить, что: а/ замасливание волокна снижает силу трения во всех исследуемых вариантах для средне- и тонково' локнистого хлопка- б/ в исследуемом диапазоне скоростей /от 5 .м/мин до 450 м/мин/ в замасленных вариантах коэффициенты трения ниже, чем в контрольном варианте /без замасливателя/ как для средневолокнистого хлопка, так и для тонковолокнистого хлопка.

Для средневолокнистого хлопка в замасленных вариантах коэф фициенты трения изменяются в пределах от 0,085 — 0,235, для -контрольного варианта /без замасливателя/ от 0,123 — 0,260, для тонковолокнистого хлопка в замасленных вариантах от 0,085 -0,195, для контрольного варианта от 0,125−0,245. Разница в показаниях коэффициентов трения мезду контрольными вариантами и замасленными для средневолокнистого хлопка при минимальной скорости исследований /5 м/мин/ составляет 30*, для тонковолокнистого хлопка — 32*, при максимальной скорости исследований

450 м/мин/ для средневолокнистого хлопка — 9,6*, для тонково локнистого хлопка — 20,4*. Отсюда следует, что замасливание волокна с увеличением скорости более эффективно снижает коэффициенты трения на тонковолокнистом хлопке.

6. Экспериментальными исследованиями характеристик трения неподвижной нити о вращающийся цилиндр подтверждается, что, как известно, с увеличением предварительного натяжения от 10 сН до 50 сН коэффициенты трения нитей из замасленных и незамасленных волокон уменьшаются и полученная зависимость близка к гиперболической.

Для пряжи из средневолокнистого хлопка показания между контрольным /вариант 1/ и представляющими практический интерес вариантами 3, 4, 5 составляют для предварительного натяжения 10 сН соответственно 0,250 — 0,235 /разница в б£/, для предварительного натяжения 50 сН — 0,150 -0,137, для пряжи из тонковолокнистого хлопка показания между контрольным вариантом 1 и вариантами 3, 4, 5 составляют соответственно при натяжении 10 сН 0,280 — 0,250 /разница в 10,7?/, при 50 сН — 0,180. —. 0,145 /разница в 19,4^/. Как видно из приведенных результатов изменение коэффициента трения для щ*яжи из тонковолокнистого хлопка более значимо, чем для пряжи из средневолокнистого хлопка.

Наиболее благоприятными для пряжи из средневолокнистого хлопка являются вариант 3 с процентом нанесения замасливателя: 0,5*, для пряжи из тонковолокнистого хлопка вариант 4 с процентом нанесения замасливателя 0,7?, в указанных вариантах наблюдаются наименьшие коэффициенты трения с минимальной квадрати-ческой нерознотой.

Проведенные испытания позволяют сделать вывод, что замасли вание волокна в исследуемых вариантах способствует уменьшению натяжения нити и, следовательно, стабилизации процесса намотки пряжи.

7. При исследовании трения"движущийся нити о бегунок качественно подтверждаются зависимости, полученные при трении неподвижной нити о цилиндрическую поверхность. В этом случае

194 'Г,! следует отметить, что при увеличении процента нанесения замасл! вателя коэффициенты трения для пряхи из средне- и тонковолокнис I того хлопка падают до варианта 4 с процентом нанесения замасливателя* 0,7?, а затем наблюдается их увеличение. Это указывает на то, что дальнейшее повышение процента нанесения замасливател свыше 0,1% будет способствовать увеличению натяжения нити.

8. Исследования по восстановлению упруго-релаксационных свойств волокон для средне- и тонковолокнистого хлопка показали что применение замасливателя может улучшать указанные характери тики, что способствует процессу очистки волокон. Более эффективно это сказывается для средневолокнистого хлопка в варианте 3, для тонковолокнистого хлопка в варианте 4.

9. На основе проведенных исследований считать оптимальными вариантами при замасливании волокна для средневолокнистого хлоп ка вариант 3 с процентом нанесения замасливателя 0,5? и для тонковолокнистого хлопка вариант 4 с процентом нанесения замасливателя. 0,1%,

10. Производственные испытания по применению замасливателя % в условиях Ташкентского текстильного комбината показали улучшение протекания технологического процесса прядения:' снизилась неровнота пряжи на В% по основе и по утку на 1%% снизилась обрывность в прядении на 23,5^ по основе и по утку на 33,5^, на Ъ% при перемотке пряжи и 'на Ъ0% при сновании. Получено снижение процента выхода угаров по основе на 0,59^, по утку на 0,27^. От применения замасливателя наблюдается значительное снижение пуховыделения по переходам прядильного производства.

11. Экономическая эффективность от внедрения результатов работы на Ташкентском текстильном комбинате составила 49,2 т.р. за очет экономии сырья и снижения обрывности, получен социальны! эффект за счет улучшения условий труда в результате снижения пуховыделения по технологическим переходам.

Заключение

По результатам исследований 3.5 и 3.6 можно утверждать, что при прохождении нити через бегунок наиболее благоприятным будут:

— для средневолокнистого хлопка — вариант 3 с процентом нанесения замасливателя 0-Ь%

— для тонковолокнистого хлопка — вариант 4 с процентом нанесения замасливателя 0,7 $, в которых будут наименьшие коэффициенты трения с минимальной квадратической неровнотой. при прохождении нити через бегунок.

4. ВЛИЯНИЕ ЗАМАСЛИВАТШЯ НА ЗДЕКТРОСОПРОТИВПЕНИЕ ВОЛОКОН

4.1. Методы определения электросопротивлений волокон

В процессе переработки волокна при трении его о рабочие, органы машин и между собой на волокнах возникают электростатические заряды /109, 110/, которые приводят к нарушению Структуры волокнистого продукта и процесса его обработки /111/. Электризованные волокна пушатся и прилипают к рабочим органам машин, ухудшая процессы вытягивания и кручения, снижаются физико-механические показатели пряжи, повышается обрывность в прядении /112/.

Степень электризации на различных машинах различная и зависит от. скоростных режимов машин, от материала, от условий работы. Наибольшая электризация наблюдается в процессе чесания, и при переработке волокна на высокоскоростных ленточных машинах /113/.

Основными мероприятиями, направленными на снижение и нейтрализацию зарядов статического электричества в текстильно промышленности является внутренняя и внешняя модификация поверхности волокон, заземление электропроводящих частей оборудования, создание оптимальных микроклиматических. условий переработки волокон, применение нейтрализаторов статического электричества и антистатическая обработка волокон /104,/.

Наибольшим антистатическим эффектом обладают поверхностно-активные вещества /ПАВ/ с полярным расположением молекул, состоящих из гидрофильной и гидрофобной частей. Нанесенное на волокно ПАЗ удесживается через гидрофобную часть молекулы силами Вандер-Ваальса, а гидрофильная часть обращена в сторону воздуха, в результате чего образуется адсорбционный молекяяр-ный слой, расстояние между волокнами увеличивается, возникает гранща раздела соприкасающихся волокон и их электризация уменьшается, так как для перехода носителей зарядов необходим очень тесный контакт между телами. В этом проявляется контактный эффект действия ПАВ /110/. Автором /114/ отмечается, что все синтетические ПАВ в зависимости от свойств, проявляемых ими при растворении в воде, подразделяются на ионогенные /ани-оноактивные, катионовые,.амфотерные/ и неионогенные. Ионогеннь препараты в отличие от неионогенных в водных растворах диссоци ируют на положительные или отрицательные ионы. Амфотерные соединения в кислой среде проявляют катионоактивные свойства, в щелочной — анионоактивные.

Способность молекул ПАВ адсорбироваться на поверхности волокон с образованием плотного слоя является одним, из важнейших условий их антистатического действия /114/. Действие антистатика эффективнее, если он обладает сродством к обрабатываемому волокну.

Как уже указывалось в работе, в качестве замасливателя хлопковых волокон применялось неионогенное фосфоросодержащее ПАВ, — полученное, на основе хлопкового соапстока и имеющего' сродство с хлопковым волокном.

Автором /114/ отмечалось, что при оценке действия антист- тического препарата обычно используются два метода: определен: электрического сопротивления волокнистого материала и вёличин: генерирующего заряда, а также скорости его утечки с волокнистого материала. ^

Из существующих способов измерений электросопротивлений

140: можно отметить следующие /115/: приборы непосредственной оценки сопротивления — омметры, методы и приборы сравнения -мосты, а также косвенные методы измерений, метод амперметра и вольтметра, метод заряда и разряда конденсатора и др. /115/.

При измерении больших сопротивлений с помощью омметров сопротивление * включается последовательно с магнитно-измерительным механизмом /ИЭД/ и сопротвлением Ra /рис.4.1/

Применение методов сравнения измерений сопротивлений основано на сравнении напряжений на измеряемом Нх и известном Ра сопротивлении, либо на сравнении токов в этих сопротивлениях. Приборами сравнения служат мосты /116/. Наибольшее V распространение получили схемы одинарного и двойного мостов /рис.4.2/. Пределы точности измерения одинарных мостов составляют от 10 до 105 Ом. Нижний предел ограничивается погрешн! ос5 тями и при измерении сопротивлений, близких 10 Ом результаты искажаются сопротивлениями изоляций /116/. Двойные мосты применяются для измерения электросопротивлений менее 10 Ом. 5

Для измерения сопротивлении до 10 0 м предпочтительнее схема, представленная на рис. 4.3 /115/, она состоит из последовательно соединенных сопротивлений. На неизвестное сопротивление подается напряжение V-i, на калиброванное — Иг которое можно изменять. Б общее плечо этих двух сопротивлений включается чувствитель — электронный электрометр PS Величина напряжения^г устанавливается такой, чтобы электрометр указывал отсутствие тока, что можно определить замыкая и размыкая ключ 5*/). При балансе схемы

Kx=RUi/V2 /4Л/ где R — калиброванное сопротивление, 0м-

Rx — неизвестное сопротивление, 0 м.

Oxewi измерения больших (а) и малнх (б) сопротивлений при домощж, а и J

SAX гЧ V jz

Рис. 4.1

Пришштаальше схеглп одинарного (s) и двойного (б) мостов

Г~1 r ! 4 п и

Rr т к R Т

J-!—!-СГ:-*?>ч У

-у*.

0.4 .2

Схема измерения сверхвысоких сопротивлений

Рис. 4.3

Схема измерения сопротивлений методом заря, да и разряда конденсатора

Также для измерения высоких сопротивлений применяется метод заряда и разряда конденсатора С, рис. 4.4. В этом случае необходим конденсатор известной емкости, последователь, но к которому подключается измеряемое сопротивление. Заряд конденсатора измеряют с помощью баллистического гальванометре или электрометра. В момент замыкания цепи запускается секун-дометр, который останавливается через время ^ когда’напряжение на конденсаторе достигает значения У* .

Здесь нужно отметить две задачи проводимых испытаний:

1. Измерение поверхностного сопротивления волокон в’полу фабрикатах, основными из которых в прядильном производстве являются лента и ровница, что позволяет установить, насколькс замасливание волокон снижает их поверхностное сопротивление в зависимости от структуры полуфабриката-

2. Определение изменения упруго-релаксационных свойств массы волокон в зависимости от процента нанесения замасливате посредством измерения удельного сопротивления волокон.

Для осуществления первой задачи — измерение поверхностно сопротивления волокон был использован прибор, основанный на методе заряда и разряда конденсатора, описанного выше, схема которого приведена на рис. 4.4. Указанный прибор был разработ* в Ленинградском институте текстильной и легкой промышленност! на кафедре «Физики» /117/.

Для осуществления второй задачи — определения упруго-релаксационных свойств массы волокон был использован прибор и метод, разработанные также на кафедре «Физики» ЛИТЛП и описанные в /118/.

4.2. Определение поверхностного электросопротивления вояокон и полуфабрикатов

Как уже указывалось, для замера поверхностного электросопротивления волокон был применен метод зарядки и разрядки конденсатора, реализованный в устройстве, разработанном в ЛйТЛП на кафедре «Физика» /117/. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 4.5, где 1 — трансформатор, 2 — выпрямитель,

3 — потенциометр, 4 — ключ, 5 — набор емкостей, включающий в

2 3 4 5 себя пять емкостей: 1С, 1С, 10, 10, 10 пф, 6 — переключатель емкостей.

Для проведения измерений к схеме присоединяется ячейка с заложенным в нее образцом 7 и электрический вольтметр 8 /для контроля напряжения/. Контроль времени производится секундомером. При проведении испытаний готовились пробы из ленты второго перехода ленточных машин, выработанной по кардно, й и гребенной системам прядения, с различным процентом нанесения замаслквателя по вариантам: 2 — 0,3- 3 — 0,5- 4 — 0,7- 5 -0,95 м контрольный вариант 1 — без замасливания. Пробы массой в 1 г предварительно выдерживались в течение 24 часов в эксикаторе /и/ = 55^, = 20−22°С/. Число испытаний было принято

0=1= из условия гарантийной ошибки испытаний не более Измеряемое поверхностной электросопротивление определялось по формуле: где? — время, сек, в течение которого напряжение на емкости /¿'/падает от начального / Иа >В / Д° некотого / %, 8 /.

Принципиальная схема устройства для определения электросопротивлений

-с

Результаты исследований для средне- и тонковолокнистого хлопка приведены в

приложении табл. I, графики электросопротивлений волокон в зависимости от процента нанесения замас-ливателя для средне- и тонковолокнистого хлопка приведены на рис

4.6 и 4.7:.

1, — В результате замасливания электрическое сопротивление волокон в ленте и ровнице снижается во всех исследуемых вариантах.

2. Нанесение малого процента замасливателя /вариант 2 — 0,33/ на средне- и тонковолокнистом хлопке не дает эффекта. Начиная с 0,5% до 0,7^ нанесения замасливателя снижает электрическое сопротивление волокон и его показатели для этих двух вариантов находятся примерно на одном уровне. При увеличении процента нанесения замасливателя свыше 0,7? электросопротивление волокон начинает возрастать, хотя находится на более низком уровне, чем незамасленное волокно. 3. При менее плотном продукте, т. е. в ленте замасливание более эффективно снижает поверхностное электросопротивление волокон, чем в более плотном продукте — ровнице. В ленте электросопротивление волокон снижается: а/ в тонковолокнистом хлопке на 4 10® Ом /вариант 1−9^, 2 109 Ом, вариант 4 — 5,2 109 Ом/- б/ в средневолокнистом хлопке на 2,7 109 Ом /вариант 1 -8,2 109 Ом, варианты 3 и 4 — 5,5 109 Ом/.

В ровнице электросопротивление снижается: а/ в тонковолокнистом хлопке на 1,6 109 Ом /вариант 1

4.7 Ю9 Ом, вариант 4 — 3,1 109 Ом/- б/ на средневолокнистом хлопке на 1,8 1090м /вариант 1

4.8 109 Ом, варианты 3 и 4 — 3 109 Ом/. — «- 5. — ¦ 147 ' -,. «

Электросопротивление волокон в. Ленте и ровнице из средневолокнистого хлопка ¦

1 — лента

2 — ровница

Электросопротивление волокон в ленте и ровнице из тонковолокнистого хлопка

1 — лента

2 — ровница

Учитывая вышеизложенное можно утверждать, что в самом неблагоприятном месте технологического процесса, и с точки зренш электризации волокна — на ленточных машинах — замасливание будет снижать электризацию волокон более эффективно.

4.3. Определение изменения упруго-релаксационных свойств массы волокон в зависимости от процента нанесения замасливателя 1, —

Для определения восстановления упруго-релаксационных свойств волокон обычно применяется метод по исследованию упруго релаксационных свойств отдельных волокон. С помощью прибора релаксометра, сконструированного Г. Н. Кукиным /119/.

Однако, поведение волокон в пучке при восстановлении ими упруго-релаксационных свойств отличается от поведения- одиночных волокон, испытываемых на указанном приборе. Восстановление упруго-релаксационных свойств в пучке играет определенную роль при осуществлении процессов разрыхления и очистки и в этом плане более близкой к реальным условиям будет картина восстанов ления упруго-релаксационных свойств волокон в пучке.

Как уже указывалось, на кафедре «Физики» .ЖГЛП разработан метод /118/ определения упруго-релаксационных свойстб массы волокон по принципу «нагрузки» и «разгрузки», основанный на изменении электросопротивлений волокон при увеличении или умень тении занимаемого ими объема при восстановлении их упруго-релак ционных свойств. Схема прибора представлена на рис. 4Л', электрическая схема на рис. 4.4.

По описанному методу проводился эксперимент для вариантов, обозначенных в предыдущем пункте 4.2, т. е. для средне- и тонко

Схема прибора для определения упруго-релаксационных характеристик волокна чЧЧхЧЧЧЧЧЧ^ЧЧЧЧЧЧК^

231 Kz4z п ц^ волокнистого хлопка с процентом нанесения замасливателя — 0,3 0,5- 0,7- 0,9 и без замасливателя — контрольный вариант. Проб массой в 3 г предварительно выдерживались в течение 24 часов в эксикаторе / У =55? и = 20−22°С/ и помещались в ячейку /1/ рис. 4.8' основание /2/ и /3/. С помощью рукоятки /5/ основание /3/ снижаем массу волокна через равные отрезки, отмеченные на шкале /6/ и таким образом производится снятие нагрузки. При использовании емкостного метода измерений электросопротивлений значение измеряемого- сопротивления / й / опре^ делялось по выражению /4.2/. 3 ходе эксперимента электрическо1 сопротивление / И / равнялось: 2

4.3/ где f — удельное сопротивление, Ом- ячейки, см?- Отсюда: у — площадь

2 — длина ячейки, см. й масса волокон /м/ V где с1 — линейная плотность волокна, мтекс- занимаемый волокнами

4.4/

4.5/ V — объем

4.6/ где *3) — плотность упаковки, учитывающая плотность структуры продукта. При расчетах для ленты 3) = 0,42 по опытным данным.

В преобразованном виде формула примет вид:

4.7/

Число испытаний принималось Л = 10 из условия гаранти] ной ошибки испытаний не более

По величине = построены графики упругорелаксационных свойств волокон и приведены для средне- и тонкс волокнистого-хлопка на рис. 4.9 и 4.'10.

Для объяснения графиков введем буквенное обозначение на. примере одного из вариантов /рис.4ДО/. Кривая АВ показывает изменение удельного электросопротивления массы волокон, т. е.

Е = 5 см и до конечного объема до? = 1 см. Кривая ВС показывает изменение удельного электросопротивления волокон при их отпуске, т. е. яри увеличении объема ячейки I = 1 см и более. Приближение кривой СД к прямой параллельной оси ординат, говорит о том, что удельное электросопротивление волокон более не изменяется, т. е. яри увеличении объема ячейки, масса волокон перестает увеличивать свой объем.

По данным графиков составлена таблица.

В таблице условно за величину улучшения упруго-релаксационных свойств волокон в пучке принят процент увеличения объеме пучка волокон за определенное время после снятия нагрузки. Под окончательной релаксацией подразумевается процент увеличения объема волокон после снятия нагрузки по сравнению с первоначальным объемом при Ц = 5 см, после которого электросопротивление между волокнами не изменяется. Под процентом основно] релаксации подразумевается объем, после которого электросопротивление между волокнами после снятия нагрузки начинает изменяться незначительно.