автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Исследование влажности волокнистых материалов и пряжи на базе экспрессных методов контроля

ЕНТРАЛЬНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ХЛОПЧАТОБУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ (ЦНИХБИ)

На правах рукописи

и ";' (

'"Морозов Владимир Николаевич

УДК 677.023.75.004.63

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПРЯЖИ НА БАЗЕ ЭКСПРЕССНЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ

Специальность: 05.19.01 - "Материаловедение" (текстильное)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Центральном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте хлопчатобумажной про-мышленности(ЦНИХБИ).

Научный руководитель - доктор технических наук

Ю.М.Егоров

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

Ведущее предприятие - Российский заочный институт текстиль-

Защита состоится ".¿У" 4% 1993 г. в /¿> часов на заседании специализированного совета К 094.01.01 в Центральном научно-исследовательском институте хлопчатобумажной промышленности по адресу: 117071, г.Москва, ул.Ордаоникидзе, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " и 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

профессор П.Т.Букаев

кандидат технических наук С.Ф.Литовченко

ной и легкой промышленности

кандидат технических наук

А.Н.Рогова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЮТЫ

Актуальность работы определяется существенным влиянием влажности волокнистых материалов и пряжи на их физико-механические свойства, массу, технологические свойства, необходимостью научного обоснования оптимальных температурно-влажностных режимов их переработки с учетом смесового состава, необходимостью разработки экспрессных методов контроля влажности волокна, полуфабрикатов приготовительно-прядильного производства к пряжи.

Цель работы - повышение эффективности переработки сырья и качества пряжи за счет выявления оптимальных влажное тных режимов переработки, разработка и теоретическое обоснование экспрессных методов контроля влажности волокнистых материалов и пряжи, исследование на базе указанных методов влажностньтх характеристик волокнистого материала и пряжи различного состава.

Научная новизна данной работы заключается в следующем:

- выявлении особенностей изменения форм связи влаги с волокнистым материалом в зависимости от влажности;

- исследовании влажностных характеристик хлопковых смесей, смесей хлопковых волокон с химическими волокнами и химических волокон, холстов, ленты, пряжи хлопчатобумажной и смешанной различных линейных плотностей;

- теоретическом обосновании применения метода параметрической модуляции в разработанных экспрессных методах контроля влажности волокнистых материалов и пряжи с учетом принятой электрической модели объектов контроля;

- разработке методик экспрессного контроля влажности волокнистых материалов и пряжи (в твердых паковках).

Практическая ценность работы:

- разработанные-методики экспрессного контроля влажности волокнистых материалов и пряжи применяются в-.:производственных уело-

виях предприятий;

- разработана методика определения "критической" влажное волокнистых материалов и пряжи, характеризующая переходное сост ние изменения форм связи влаги с волокнистым материалом;

- внедрение разработанных методик экспрессного контроля влажности волокнистых материалов и пряжи и рекомендаций по влаж остным режимам их переработки на 12 предприятиях текстильной пр мышленности (Московский хлопчатобумажный комбинат "Трехгорная к) нуфактура", Акционерное предприятие "Высоковская мануфактура" ,3 райская хлопчатобумажная прядильно-ткацкая фабрика и др.) с эк номическим эффектом, порядка, 530 тыс.руб. в год на каждом пре( приятии.

Методика исследований. В теоретических исследованиях испол зованы методы определения электрических характеристик измерител ной схемы с диэлькометрическим преобразователем при условии выс кой активной проводимости влагосодержащей пробы волокнистого м териала, находящихся под воздействием высокочастотного гармонич ского колебания и периодического параметрического сигнала.

Диэлькометрический анализ исследуемых волокнистых материал и пряжи проведен методом последовательных проб на базе разработ иных экспрессных методов контроля влажности. Данные эксперимент льных исследований обрабатывались на микро-ЭВМ с использованием современных статистических методов.

Апробация работы. Основные положения диссертации отражены 10 публикациях. Результаты работы обсуждались на заседаниях сек ции Ученого Совета ЦНИХШ по автоматике с участием лаборатории материаловедения, на технических совещаниях предприятий отрасли

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения четырех глав, общих выводов и списка использованной литературы. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, иллюстри

ована 27рисунками, включает 27 таблиц и три приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш, приведены основные научные направления исследования взаимосвязи влажностных и технологических свойств волокнистых материалов и пряжи, сформулированы цель и задачи исследований, её научная новизна и практическая ценность.

В первой главе приведены результаты патентно-технического исследования и сравнительного анализа методов контроля влажности волокнистых материалов и пряжи, выявлены основные преимущества и недостатки методов с учетом влияния влажности на электрические свойства волокнистых материалов. л

Во второй главе приведен теоретический анализ электрической схемы замещения диэлькометрического датчика с влагосодержащей пробой волокнистого материала при условии шунтирования датчика активной проводимостью, изменяющейся в зависимости от влажности материала и других его свойств. В главе изложен теоретический анализ метода параметрической модуляции при диэлькометрическом исследовании влагосодержащих волокнистых материалов. Исследована зависимость между измеряемой электрической ёмкостью преобразователя влажности волокнистого материала и его проводимостью при воздействии на измерительный контурный двухполюсник с преобразователем гармонического и периодического управляющего сигналов, причем последний изменяет структуру двухполюсника. Мгновенное значение напряжения в этом случае определяется на основе принципа амплитудной модуляции:

ОД « ит (а)г)г)ш5(^им>), (I)

где: - максимальная амплитуда гармонического сигнала,

г .-частоты соответственно гармонического и управляв щего сигналов, ¥ - начальная фаза гармонического сигнала. При дискретных значениях управляющего сигнала спектральны! • состав мгновенного напряжения'может быть представлен в виде:

Зк-И

Зк±1

+ &НК соэ^+КЧИ],

•' : где:1'^'7-- Ксоэ'ффицент модуляцйи,

■ • - нойе'р гармоник, выбираемый из "'нечетного ряда нач - ральных чисел.

Для определения функциональной связи между измеряемой эле! ; рической ёмкостноСх преобразователя с влагосодёржагцей пробой I локнистого материала и параметрами контурного двухполюсника г ,. наличии активной проводимости преобразователя^пределены велич! о комплексной,проводимости двухполюсника при изменении его струм . ,ры. В.результате получены системы уравнений ¿решая которые, по; чено аналитическое выражение преобразования:

г 2-сокк (гск-ся) I

где: Сх - измеряемая емкость преобразователя влажности с ^ . влагосодержащей пробой, . Су;" ёмкость контурного двухполюсника, С,д- дополнительная ёмкость, 1.к- индуктивность., двухполюсника. Анализ уравнения (3) показал, что в него не входит, величи! активной проводимости, учитываемая при теоретическом исследова* в модели замещения'преобразователя: влажности. Следовательно, р£ - : сматрйваемай метод параметричес1юй модуляции позволяем компен«

овать влияние активной проводимости на измеряемый параметр при

диэлькометрическсм исследовании влагосодержащих волокнистых материалов, что существенно,так как активная проводимость может варьироваться в широких пределах в зависимости от влажности и других свойств волокнистых материалов.

В третьей главе рассматриваются результаты разработки и исследования экспрессных методов контроля влажности волокнистых материалов и пряжи. Приведено описание структурной схемы установки для экспрессного контроля влажности. Она содержит (рис.1): датчик I влажности (представлен электрической схемой замещения) Е1,С1 , включенный в измерительный колебательный контур, генератор 2 высокочастотных колебаний, амплитудный детектор 3, электронные ключи 4, б и 8, усилитель 5, указатель 7 нуля, включенный в диагональ мостовой схемы Е2, ВЗ,'Е4.и Н5, инвертор 9, генератор низкочастотных колебаний 10, редукторы II и 14, ручку 12 "Установка нуля", ручку 13 "Измерение", визиры 15 и 17 с соответствующими штрихами отсчета показаний шкалы-нониус 16 и основной шкалы 18.Измерительный колебательный контур содержит переменные конденсаторы СЗ и С4, роторы которых через"редукторы 14 и II кинематически связаны с ручками 13 и 12, индуктивность; Ы и дополнительную) ёмкость Со. Генератор 2 связан с колебательным контуром через конденсатор связи С2, а индуктивность 1Л - с амплитудным детектором 3 через конденсатор связи Сб. Сигнал с генератора 2 через конденсатор С2 поступает на колебательный контур. Измеряемый сигнал с отвода индуктивности 1Д через конденсатор Сб, амплитудный детектор 3 и усилитель 5 поступает на мостовую схему, в два плеча которой соответственно между резисторами Е2 и Е4,и 83 и К5 включены электронные ключи б и управляемые сигналом с генератора 10 и инвертора 9. Баланс напряжений в диагонали мостовой схемы контролируют по показаниям указателя 7.

Рис Л. Структурная схема установки для экспрессного контроля влажности волокнистых материалов и пряжи.

Модуляция сигнала колебательного контура осуществляется сигналом с выхода генератора 10 путем периодического подключения конденсатора С5 к колебательно^ контуру. Вращая ручку 13 "Измерение", с помощью редуктора 14 изменяют величину ёмкости переменного конденсатора СЗ, балансируя тем самым соотношение сигналов в диагонали мостовой схемы по показаниям указателя 7 нуля.

В этой главе приведены описание и конструктивные особенности датчиков влажности волокна и пряжи, применяемых для исследования влажностных свойств. Рассмотрены также методики проведения экспрессного контроля влажности волокнистых материалов и пряжи. Масса исследуемой пробы волокнистого материала составляет от 70 г -хлопковое волокно, холст, 80 г - лента хлопковая с чесальных,и ленточных машин, -до 90-100 г. - лента из хлопкосиблоновой смеси, вискозное, сиблоновое волокно, лента. При исследовании влажностных свойств использовалась пряжа в початках и бобинах полной намотки.

Исследования емкостных характеристик заключались в установлении зависимости между приращением электрической емкости на входе датчиков влажности и' показаниями измерительной установки. Исследования проведены в диапазоне приращения емкости от 0 до 9,2 пФ -датчик влажности волокнистых материалов, и от 0 до 0,9 пФ -датчик влажности пряжи. Коэффициент линейной корреляции указанных характеристик составил не менее 0,96.

Исследование влияния электрической проводимости"на измерения проведены путем сравнения емкостных характеристик при условии,когда датчик влажности не шунтирован проводимостью, с характеристиками, полученными при активной проводимости в диапазоне от до 1,85* Ю-® См. Анализ попарно наблюдаемых значений статистики при сравнении расхождений между средними с вероятностью более 90% выявил, что имеющиеся расхождения относятся к случайным.

Исследования основных (градуировочных) характеристик проведе-

ны методом последовательных проб. Результаты исследований образцов хлопковых смесей, холстов,.ленты, пряжи различных линейных плотностей, наработанных в початках и бобинах и других волокнистых материалов показали, что их основные характеристики могут быть аппроксимированы системами линейных корреляционных уравнений вида:

Г\иик.+ М 4 ЛУс

, „ ,. , (4

где: № - влажность исследуемого материала,^

N - цоказания измерительной установки,, единицы безраз мерные;

^с - значение сингулярной точки характеристики

" постоянные коэффициенты корреляционных уравнений.

Графики и исходные данные основных характеристик хлопковой смеси (типовой сортировки 4-1), ,холста,и ленты, наработанных и этой смеси, приведены на рис?,..2., а графики основных характеристи хлопчатобумажной прящ.;линейных плотностей 15,4 текс, £8,5.гтекс : г 20,0 текс приведены;на рис.3. Коэффициенты линейной кррреляцииго новных характеристик указанных образцов находятся ,в диапазоне о 0,92 до 0,99. Графики и исходные данные основных характеристик •хлопчатобумажной пряжи 15,4 текс в конусных бобинах, 15,4 х 2 те в конусных и цилиндрических бобинах приведены на рис.4. Сравните льный анализ указанных основных характеристик показал, что вид п ковки и соответственно масса пряжи на паковке существенно, влияют на эти характеристики. Однако характеристики, относящиеся ,кгобра зцам пряжи линейных плотностей 15,4 текс и 15,4текс х 2, нарабрт .¡анные соответственно на конусных и цилиндрических бобинах, сходн между собой. Зависимость, между линейной плотностью и основными х рактеристиками проявляется в большей степени у образцов,*пряжи, рв .- лочатках (рис.3.) и в меньшей степени у образцов,,пряжи,л. бобинах

Рис.2. Графики корреляционных уравнений основных (градуировочных) характеристик волокнистых материалов.

Рис.3. Графики корреляционных уравнений основных (градуировочных) характеристик хлопчатобумажной пряжи в початках.

А

%

15,4 текс, конусные бобины(1)

о~ 15,4 текс х2, конусные бобины (2)

+ -15,4 текс х2, цилиндрические бобины (3)

б%

5 6 7 8 9 10

Рис.4. Графики корреляционных уравнений основных (градуировочных) характеристик хлопчатобумажной пряжи в бобинах.

-><5/Р

что связано с их массой, причем в диапазоне низких значений влажности эта зависимость практически несущественна и в большей степени проявляется в диапазоне повышенной влажности - свыше Щ,.

Разработанные методы экспрессного контроля влажности волокнистых материалов и пряжи применены для исследования зависимости удельных диэлькометрических свойств от влажности материала в виде влажностной функции С . Результаты исследований показали,

что в диапазонах изменения влажности от 2,0% до 12,0% - хлопковые материалы, и от 4,0$ до 17,0$ - смеси хлопкового волокна с химиче скими волокнами и химические волокна, указанные характеристики аг проксимируются, также как и основные (градуировочные) характеристики, системами линейных корреляционных уравнений, что соответствует ломанной прямой, состоящей из двух отрезков. В пределах изменения влажности в каждом из поддиапазонов, соответствующих отрезкам ломанной прямой, данная зависимость описывается монотонно возрастающей функцией, с одной сопрягающей сингулярной точкой,координата которой в % влажности соответствует "критическому", переходному состоянию влажности „_. . На рис.5 и рис.б приведены графики корреляционных уравнений влажностных характеристик волокнистых материалов и хлопчатобумажной пряжи в початках. В поддиапазоне изменения влажности от \У мин до ЭД Кр величина приращения электрической ёмкости, приходящаяся на % влажности весьма отличается от аналогичной величины в поддиапазоне изменения влажности от Щ кр до \Л/ макс • Исходя из общей теории сорбции влаг; волокнистыми материалами, можно считать, что по мере возрастания влажности на определенных активных центрах поверхности волокна вследствии адсорбции прочно удерживается мономолекулярный слой влаги, который по мере возрастания влажности служит вторичным центром для осаждения большего числа молекул в форме полимолекулярного слоя. При мономолекулярном слое влаги на поверхности волоко!

I С, пФ

10 -

9 -

2 -

%%

X ' ' 1 ' -1 . 1-и I I >

'I 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Рис.5. Графики корреляционных уравнений влажностных характеристик волокнистых материалов. '

- ,--. ..-,-1—......... г-.-------,--— .....

3 4 5 6 7 8° 9 10

Рис.б. Графики коррелшдаониьрс. уравнений • ,.• .. влажностных характеристик хлопчатобумажной .■ пряжи в початках. -„л

2

при адсорбции энергйя* Связи влаги с-молекулами внешнего слоя волокнистого материала значительна.:В этом случае величина диэлектрической' прогацаемостй-опредёляет*Ся>*%>'оснёвном^ ' электронной и атомной поляризацией и зависит главным образом' от диэлектрической проницаемости вещества волокон, при этом приведенная величина приращения электрической емкости в анализируемых влажностных характеристиках, незначительна. Например, ь поддиапазоне изменения влажности от VI тн■-"■ до' ^айадная величина "составляет для образца хлопковой-смеси 0,52 пФД, холста - 0,44"пФ/% и ленты - 0,42 пФ/%. В то же^ время в поддиапазоне"изменения влажности от WKp до W макс ■; величина приведенного приращения электрической емкости составляет дли соответствуйщи5(Г обр&зцов волокнистых материалов 0,95 пФД,-0,99 пФ/% и 0,91 пФ/%. ОтШченное резкое возрастание величины приращения электрической' емкости происходит из-за увеличения диэлектрической проницаемости влагосодержащего материала, что объясняется увеличением свободной влаги. По мере возрастания влажности происходит плавное увеличение подвижности молекул воды и соответственно уменьшение энергии связи влаги с веществом волокна и увеличение поляризации- воды. Следовательно, в поддиапазоне изменения, влажности волокнистого материалапревышащем "критическое" значение, происходит изменение вида связи влаги с волокном и переход грх-,,|лонрмодекулярного; .слод к.-влаге полимолекулярной адсорбции.,,Диапазон величин: "критической" влажности, как следует из результатов проведенных исследований, сотавляет от 5,9%- 6,0% для хлопковой, смеси до 4,8$.4,9% - для ленты. Более сложный характер имеет, изменение приращение емкости при исследовании влажностных свойств образцов, пряжи в ^твердых-паковках»--значение величины "критической" влажности, которых,находится -в.диапазоне от 4,8$ ДО 6,4%. .. ,-, ... ...у., -.-, . -.

Исследования, основных (градуировочных) и влажностных характ-

еристик позволили выявить, изменения .диэлькометрических свойств волокнистых материалов и пряжи в зависимости от их влажности, определить поддиапазоны изменения влажности для различных видов волокон, смесей и пряжи, в пределах,которых происходит переход от одного вида связи влаги с волокнистым материалом к другому его виду. ...

В этой главе анализируется также погрешность определения основных (градуировочных) и влажностных характеристик,' которые рассматривался в качестве специального метрологического эксперимента, позволяющего определить погрешности как отдельного результата измерений, так и всей совокупности результатов. Приведенные данн-, ые исследований показывают, что среднеквадратическое отклонение .основных характеристик от линии регрессии находится в диапазоне от -.0,02$ для. образцов холста до - 0,14$ для образцов хлопчатобумажной пряжи линейной плотности. 15,4 текс х 2 в бобинах, основная среднеквадратическая погрешность в диапазоне от 0,16$ - холст, до 0,31$ - лента. . _ .

>... В четвертой ;главе приведены результаты экспериментальных . исследований влажности различных 'волокнистых материалов и пряжи, , проведенных ; в условияхпроизводственных лабораторий предприятий и в лаборатории испытания текстильных материалов ЦНИХЕИ.

• Проведен сравнительный анализ влажностных свойств смесей хлопковых смесей типовых сортировок 4-1 ^ 5-1, 5-П и 5-Ш, а также холстов и лента с ленточных машин, выработанных из этих смесей. Основные • (градуировочные) и влажностные характеристики указанных' волокнистых..материалов рассмотрены отдельно как частные совокупн-ости,,а-также как общие совокупности данных, составленных из этих ..частных совокупностей-., Влажностные характеристики всех анализируемых хлопковых смесей имеют сходные зависимости. Значения величин "критической" ■ влажности дляэтих. Материалов находятся в дйапазо-

нах: от 5,7% до 6,3/, - хлопковые смеси, от 5,8$ до 6,3$ - холсты, от 4,9% до 6,2^ - лента, соответствующие значения для общих совокупностей равны: 5,7$ , 6,2Й и 5,4^. Сопоставление оценок погрешности показал, что диапазон изменения величины среднеквадратичес-кого отклонения от линии регрессии основных характеристик составляет от ~ 0,0Ш, до + для хлопкоптс смесей и о,081-для общей совокупности данных, относящихся к хлопковым смесям. Величина среднеквадратической погрешности находится в диапазоне от 0,17% до 0,25$ для отдельных образцов хлопковых смесей и равна 0,26% для основной характеристики, относящейся к общей совокупности данных хлопковых смесей. Аналогичные результаты получены при сравнительном анализе погрешностей основных характеристик образцов холстов и ленты.Из приведенного сравнительного анализа следует, что обобщенные основные (градуировочные) и влажноетные характеристики по своим показателям погрешности оцениваются не ниже, чем соответствующие показатели, относящиеся к отдельным типовым сортировкам хлопковых смесей. Разработанные методы экспрессного контроля влажности позволяют контролировать хлопковые волокна различных сортов и типов без предварительного анализа их состава,

В данной главе исследованы также основные и влажноетные характеристики крашеного волокна для которого, как обтекта контроля влажности, свойственно наличие в составе волокнистого материала абсорбированного красителя, а также следов кислот, солей и щелочей, что существенно влияет на электрические свойства крашеного волокна, в том числе на величину сквозной активной проводимости. Исследования проведены в диапазоне влажности от 5,2^ до 15,2'<> на образцах хлопковой смеси черного, василькового, красного, серого и бирюзового цветов крашения.Основные и влажноетные характеристики указанных образцов, кроме образца крашеного волокна бирюзового

цвета, оказались весьма близки между собой. Диапазон приведенного значения приращения электрической ёмкости составил от 0,21 пФ/% до 0,22 пФ/%, а для образца крашеного волокна бирюзового цвета -указанная величина составляет 0,28 пФ/%. Проведены также исследования влажностных характеристик образца крашеного волокна синего цвета в диапазоне влажности от 2,С% до 11,0%. Анализ полученных зависимостей выявил, что особенностью влажностных характеристик крашеного волокна в указанном диапазоне является смещение значе -ния "критической" влажности к 5,3% - 5,4%. Наличие диффундирующего красителя в волокне ослабляет связь влаги с волокнистым материалом, что оказывает влияние на переход связи влаги от мономолекулярной формы к полимолекулярной, причем в значительной части диапазоне изменения влажности крашеного волокна эта связь имеет полимолекулярный характер.

Исследованы влажностные свойства смесей хлопкового волокна с химическими волокнами и химических волокон, имеющих различную гигроскопичность. Исследования проведены в диапазоне влажности от 3% до 18£.на образцах вискозного и сиблонового волокон, смесей хлопкового волокна с сиблоновым и полиэфирным волокнами, а также вискозной и смешанной пряжи. Графики корреляционных уравнений влажностных характеристик приведены на рис.7. Эти характеристики весьма различны в зависимости от вида волокон и их процентного вложения в смеси. Незначительное смещение величины "критической" влажности сиблонового волокна по сравнению с хлопковым волокном указывает на сходность их влажностных свойств, при этом указанные . значения для хлопкосиблоновых смесей (45%/55% и 40%/60%) практически близки как между собой, так и к хлопковым смесям. Вдажностныс характеристики смеси хлопкового волокна с полиэфирным волокном (6' /33%) существенно отличаются от ранее рассмотренных образцов воло-

Рис.7. Графики корреляционных уравнений влажностных характеристик смесей хлопкового волокна с химическими волокнами и химических волокон.

книстых материалов, например, величина "критической" влажности для указанной смеси составляет 4,7% - 4,8$, что определяется сво-ствами более гигроскопичного компонента. Для данной смеси свойственно сравнительно высокое значение приведенного приращения ёмкости, составляющего 0,82 пФ/% и 2,24 пФ/% соответственно в подди-аянзонах изменения влажности до "критического" и после "критического" значения.

Исследованы также характеристики образцов смешанной и вискозной штапельной пряжи, графики корреляционных уравнений которых приведены на рис.8. Исследования проведены в диапазоне от 1,1% до 15,5% влажности. Особенностью данных влажностных характеристик является смещение значений "критической" влажности в область более высоких значений - 7,9% для образцов вискозной пряжи, и в область более низкой влажности - 4,3% и 2,1% соответственно для образцов полиэфирно-вискозной (67%/33%) и полиэфирно-хлопчатобумажной пряжи (67%/33%). Исследования влажностных свойств пряжи из химических волокон и смешанной пряжи показали, что они изменяются в широких пределах в зависимости от гигроскопических свойств компонентов и их процентного вложения.

Исследованы влажностные характеристики хлопчатобумажной пряжи в початках в диапазоне линейных плотностей от 11,0 текс до 50,0 текс. При этом выявлена зависимсоть между линейной плотностью пряжи и величиной приведенного приращения электрической ёмкости датчика влажности в поддиапазонах изменения влажности от ^мин. кр. и от До'ДОмакс. (рис.9 и рис.Ю). В первом

из указанных поддиапазонов изменения влажности пряжи значение приведенного приращения ёмкости монотонно возрастает с увеличением линейной плотности от 0,02 пФ/% - 11,0 текс, до 0,03 пФ/% -18,5 текс, и от 0,02 пФ/% - 20,0 текс, до 0,05 п§/% - 50,0 текс (рис.9). Во втором поддиапазоне изменения влажности пряжи отIV

14 13

12 II

* С,

пФ X 10"

1 - вискозная пряжа, ¿о, и теке,

2 - вискоэнополиэфирная пряжа

(67$/33$), 29?0 текс,

3 - полиэфирнохлопчатобумажнал

пряжа (6г/%/33%), 10 тексх2.

п

"2 ' 4 б 8 10 12 14 16, Рис.8. Графики корреляционных.уравнений влажностных .характеристик вискозной и смешанной пряжи. . •

» /о

I

АЗ,

х 10

,-2

Т, текс

10

20

30

40

50

Рис.9. График корреляционного уравнения зависимости 0 (Т) хлопчатобумажной пряжи в поддиапазоне изменения

влажности отЩ до \Л/ ^

13 -З.пФД х Ю~2

II

Т, текс

20

30

40

50

Рис .10. График корреляционного уравнения зависимости ^ = £ (Т) хлопчатобумажной пряжи в поддиапазоне изменения

влажности отУ/кр. Д°^макС-

9

до $ макс величина приведенного приращения электрической ёмкости изменяется в диапазоне от 0,07 пФД - 11,0 текс, до 0,09 пФ/% -18,5 текс, и в диапазоне от 0,07 пФ/% - 20,0 текс, до 0,14 пФ/% -50,0 текс. Сравнительный анализ полученных зависимостей показал, что в поддиапазоне влажности пряжи с преобладанием мономолекуляр-. ной формы связи влаги е волокнистым материалом эта зависимость имеет линейный характер, в то время как в поддиапазоне изменения ■ влажности пряжи с преобладанием полимолекулярной формы связи -не-• линейный характер, в рассматриваемом исследовании в виде общей степенной функции. Учитывая, что во всем диапазоне влажности пряжи её линейная плотность изменяется линейно, можно заключить, что резкое возрастание величины приведенного приращения электрической ёмкости при полимолекулярной форме связи влаги с волокнистым материалом вызвано не только увеличением массы пряжи на паков ке, но также и тем, что при увеличении слоя абсорбированной влаги на волокнах происходит одновременно ослабление связи молекул поверхностного слоя самого вещества волокон, в основном, целлюлозы. Отмеченное ослабление межмолекулярной связи приводит к резкому увеличению общей поляризации молекул, и, следовательно к увеличению их диэлектрической проницаемости, что и определяет изменение характера исследуемой зависимости 3 (Т) в поддиапазоне влажности от VI ^ ДО IV макс>

В результате анализа влажностных свойств волокнистых материалов и пряжи и их диэлькометрического исследования с использованием разработанных методов экспрессного контроля влажности, сделан вывод о том, что необходимая степень увлажнения волокнистых материалов и пряжи при их технологической переработке, должна обеспечить величину влажности не меньшую её "критического" значения,установленного для ряда видов волокнистых материалов и пряжи в данной работе. В четвертой главе приведена также методика исследова-

ния влажностных свойств волокнистых материалов и пряжи и опреде ения значений "критической" влажности с помощью разработанных методов экспрессного контроля влажности. Результаты исследовани приведены*в таблице. •' '

Таблица

Результаты исследований влажностных свойств волокнистых материалов и пряжи

Вид исследуемого материала

Диапазон изменения

влажности,

%

И

Диапазон изменения значения "критической вла-

Приведенное знач ние приращения э ектрической ёмко ти, пФ/%, О

жности,% в поддиапазонах

w>wк

Хлопковые смеси 2,5 - 9,2 5,8 - 6,3 0,42-0,52 0,89-1

Холст и лента из хлопковых смесей "' 2,5 - 9,7 4,9 - 6,3 0,31-0,52 0,94-1

Хлопкосиблоновые смеси 4,0 -17,9 5,5 - ,7,4 . 0,25-гО, 30 0,56-0

Хлопкополиэфиюная смесь (67%/33%) 2,7 - 9,2 4,6 - 4,8 0,60-0,82 2,20-2

Вискозное и сибло-новое волокна .3.1 -17,7 5,2 - 6,4 0,28-0,37 0,42-0

Хлопчатобумажная пряжа в початках 1,1 -10,0 4,7 - 6,2 0,02-0,05 0,05-0

Хлопчатобумажная пряжа в бобинах 2,9 - 9,2 5,8 - .6,7 0,02-0,05 0,09-0

Вискозная пряжа в початках 5,8 -15,5 7,8 - 8,0 0,03-0,04 0,04-0

•Хлопкополиэфирная пряжа (33/5/67%) в початках 1Д - 3,6 1,9 - 2,1 0,07-0,08 0,20-0

Вискознополиэфир- • ная пряжа (67%/33%) в початках 1,4" - 6,6 : 4,1 - 4,3 0,05-0,06 0,08-0

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

На основании теоретических и экспериментальных исследований "сделаны следующие основные''выводы:

1. Влажность волокнистых материалов и пряжи относится к одной из важнейших характеристик, оказывающей существенное влияние на их физические и технологические свойства - массу, прочность, неровноту, количество и состав угаров, выделяющихся при рыхлении й трепании, обрывность и другие свойства, в связи с чем исследование влажностных свойств является актуальной задачей.

2. Разработаны методы экспрессного контроля влажности волокнистых материалов и пряжи на основе диэлькометрического метода и метода параметрической модуляции, позволяющие контролировать влажность по переходам технологического процесса.

3. Разработанные методы контроля позволяют компенсировать шунтирующее влияние активной проводимости влагосодержащего матери-алана результаты контроля в диапазоне изменения проводимости от 1,0 'Ю-4 до 1,9 -Ю-8 См.

4. На основании диолькометрических исследований влажностных свойств волокнистых материалов и пряжи установлены "критические" значения влажности, характеризующие изменение формы связи влаги с волокнистым материалом. Разработаны рекомендации по влажностным режимам переработки волокнистых материалов и пряжи различного смесового состава.

5. Разработанные методы позволяют контролировать приращение электрической ёмкости датчиков влажности волокнистых материалов и пряжи соответственно в диапазонах: от 0,4 пФ до 16,0 пФ и от 0,1пФ до 1,5 пФ.

6. Разработанные методы экспрессного контроля позволяют контролировать влажность волокнистых материалов и пряжи в твердых паковках в диапазоне от 1,5% до 17,0% в зависимости от вида волокон и их смесей. Основные (градуировочные) характеристики аппроксими-

рованы системами линейных корреляционных уравнений или уравнениями в виде общих степенных функций. При этом установлено, что предел основной абсолютной погрешности контроля влажности не превышает 0,4% - 0,6% при доверительной вероятности результатов наблюдений равной 0,9.

7. Разработаны методики экспрессного контроля влажности волокнистых материалов и пряжи по переходам технологического процесса и рекомендации по влажностным режимам их переработки, использование которых на предприятиях отрасли позволяет улучшит*^,-,качество пряжи и эффективность переработки сырья. Методики и рекомендации внедрены более чем на 12 предприятиях с экономическим эффектом, порядка, 530 тыс. руб. (с учетом индексации цен 1993 г.) на каждом предприятии, в том числе на Московском хлопчатобумажном комбинате "Трехгорная мануфактура", Акционерном предприятии "Высок-овская мануфактура", Зарайской прядильно-ткацкой фабрике, и др.

8. Результаты работы рекомендуется использовать в текстильной промышленности и в смежных с ней отраслях, в том числе в шерстяной и шелковой промышленности, меланжевом производстве и др.

Основное содержание диссертации опубликовано

в следующих работах:

1. Егоров Ю.М., Морозов В.Н., Дубовский С.Т. Электронный влагомер хлопкового волокна. Отчет о научно-исследовательской работе по теме № 27(П-746903). ЦНИХЕИ, № гос. регистрации 72046896, 1976.

2. Егоров Ю.М., Морозов В.Н., Дубовский С.Т. Измерение влажности пряжи без повреждения паковок."Разработка новых методов и приборов для оценки качества продукции в хлопчатобумажной прокшленпостап. Сборник научных трудов ЦНИХБИ, № 2, М., 1977, с.З - 5.

3. Егоров D.M., Морозов В.Н., Дубовский С.Т. Разработка и исследование прибора для экспрессного определения влажности хлопчатобумажной пряжи. Отчет о научно-исследовательской работе по теме № 63 (7559), ЦНИХБИ, № гос. регистрации 75026280, 1977.

4. Егоров Ю.М., Морозов В.Н., Бутузова Л.М., Фалалеева Б.Е. Электронный влагомер хлопкового и вискозного волокон. "Разработка новых методов и приборов для оценки качества продукции в хлопчатобумажной промышленности". Сборник научных трудов ЦНИХБИ, М, ЦНИИТЭИ-легпром, 1979, с.З - 8.

5. Егоров Ю.М., Морозов В.Н. Экспрессное измерение влажности хлопчатобумажной пряжи в производственных условиях. "Совершенствование технологии производства хлопчатобумажной пряжи". Сборник научных трудов ЦНИХШ, М., ЦНИИТЭИлегпром, 1980, с. 96 - 99.

6. Егоров Ю.М., Морозов В.Н., Палютин П.П., Слуцкая И.Г. Экспрессное определение влажности продуктов прядения и крашенного волокна. "Исследования в области технологии хлопкопрядения". Сборник научных трудов ЦНИХБИ, М., ЦНИИТЭИлегпром, 1986, с. 94 - 102.

7. Морозов В.Н., Палютин П.П. Контроль и регулирование влажности пряжи. "Текстильная промышленность. Отечественный производстве!»-

ый опыт. Экспресс-информация". М., ЦНИИТЭИлегпром, 1985, вып. 19, с.1 - 22.

•8." Сметанникова Т.Л ., Морозов В Н , Пурцхванидзе Э.А. Экспресс-контроль влажности сырья и полуфабрикатов текстильной промышленности. "Автоматизация и совершенствование технологических процессов легкой промышленности". Сборник научных трудов ЦНИИЛКА, М., ЦНИИТЭИлегпром, 1989, с. 108 - 115.

9. Морозов В.Н., Павлов А.Ю. Экспресс-контроль влажности смеси хлопка с химическими волокнами. "Исследования в области высокоэффективной технологии в хлопчатобумажной промышленности". Сборник научных трудов ЦНИХБИ, М., ЦНИИТЭИлегпром, 1991, с.71 - 75.

10. Морозов В.Н., Крещук Т.Р. Техническое' и методическое обеспечение экспресс-контроля влажности хлопка, смесок, ленты, ровницы и пряжи в твердых паковках с использованием индикаторов влажности волокна ИВВ и пряжи ИБП для оптимизации технологического .процесса и повышения качества пряжи.ЦНИХШ. Отчет о научно-исследовательской работе, № гос. регистрации 01.9.30 000738, М., 1992, 240 с.