автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка технологии получения крученой пряжи малых линейных плотностей из смеси химических волокон с применением веретен двойного кручения

РГ6 ОД

На правах рукописи УДК 677.4.022.65-489:677.4.052.932.8(043.3) СИЛЬНОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ КРУЧЕНОЙ ПРЯЖИ МАЛЫХ ЛИНЕЙНЫХ ПЛОТНОСТЕЙ ИЗ СМЕСИ ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЕРЕТЕН ДВОЙНОГО КРУЧЕНИЯ

Специальность 05.19.03 — Технология текстильных материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1998 г.

Работа выполнена на кафедре переработки химических волокон Московской государственной текстильной академии им. А.Н. Косыгина

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Усенко В.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор" Севостьянов А.Г.

кандидат технических наук,

доцент Никишин В.А.

' Ведущее предприятие: ЗАО "Нарфомшелк"

г. Наро-Фоминск

Защита состоится " 20" 1998 г. в /^~часов на заседании дис-

сертационного совета К 053.25.02 в Московской государственной текстильной академии имени А.Н. Косыгина по адресу: 117918, Москва, М. Калужская, 1

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Московской государственной текстильной академии им. А.Н. Косыгина.

Автореферат разослан " _¡993 г

Ученый секретарь диссертационного совета

ш

к.т.н., доц. Осьмин Н.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из наиболее эффективных путей увеличения объема производства, расширения ассортимента и повышения качества текстильных изделий в России является более широкое использование химических волокнистых материалов.

Для получения конкурентоспособных тканей из смеси вискозного и лавсанового волокон необходимо использовать крученую пряжу. Крученую пряжу малых линейных плотностей (от 7,5 тексх2 до 14 тексх2) целесообразно применять для выработки сорочечных и платьевых тканей, а пряжу средних линейных плотностей (от 18 тексх2 и выше) следует использовать для выработки камуфляжных тканей.

Таким образом, разработка технологии получения крученой пряжи малой линейной плотности из смеси вискозного и лавсанового волокон является актуальной задачей, решение которой даст возможность улучшить качество текстильных изделий, расширить их ассортимент и использовать ныне простаивающие производственные мощности прядильных предприятий.

Пели и задачи исследований. Целью исследований, проведенных при выполнении диссертационной работы, являлась разработка технологии получения крученой пряжи малой линейной плотности из смеси вискозных и лавсановых волокон с применением прогрессивных технологических схем прядения и кручения с использованием поточных линий для получения чесальной ленты и машин с веретенами двойного кручен ия.

В соответствии с указанной целью были поставлены следующие задачи:

- выбрать и обосновать технологию получения пряжи малой линейной плотности из смеси вискозного и лавсанового волокон;

- определить оптимальные технологические параметры выработки крученой пряжи на машине двойного кручения;

- оценить перспективы использования пряжи из смеси вискозного и лавсанового волокон.

Автор защищает:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по разработке технологии выработки крученой пряжи малой линейной плотности из смеси вискозного и лавсанового волокон;

- разработанные оптимальные технологические параметры процесса получения крученой пряжи на машине с веретенами двойного кручения;

- методику расчета разрывной нагрузки пряжи из смеси вискозного и лавсанового волокон.

Методика исследований. В основу теоретических и экспериментальных исследований положен комплексный метод, включающий анализ теоретических и практических работ, выполненных в нашей стране и за рубежом по данной или близкой тематике. Для экспериментальных исследований использовались современные методы математического планирования, статистической обработки экспериментальных данных в сочетании с обработкой информации на ЭВМ.

Опытные образцы пряжи 10 текс из смеси вискозных (33%) и лавсановых (67%) волокон и крученой пряжи с применением машин ПК-100 вырабатывались в прядильном производстве Наро-Фоминского ЗАО "Нарфомшелк". Образцы крученой пряжи 10 тексх2 вырабатывались на машине УТ8-07/2 в хлопкопрядильной лаборатории МГТА.

Испытания опытных образцов пряжи проводились в учебной лаборатории кафедры ПХВ МГТА по стандартным методикам в соответствии с существующими ГОСТами. ■

Научная новизна работы заключается в следующем:

- на основе теории смешивания волокнистых материалов , выбран и обоснован наиболее целесообразный способ смешивания вискозных и лавсановых' волокон - лентами на первом переходе ленточных машин;

- обосновано применение поточной линии "кипа-лента" при раздельной обработке вискозного и лавсанового волокна;

- проведен сравнительный анализ различных методов и формул, применяемых для проектирования свойств пряжи;

- уточнена методика расчета разрывной нагрузки пряжи вырабатываемой из смеси вискозного и лавсанового волокон и критического коэффициента крутки этой пряжи;

- составлены программы для расчета разрывной нагрузки пряжи и для расчета коэффициентов уравнения регрессии по плану Бокса для трех факторов на ЭВМ;

- определены оптимальные параметры выработки крученой пряжи 10 тексх2 на машинах с веретенами двойного кручения.

Практическая значимость работы. Разработана технология производства крученой пряжи малой линейной плотности из смеси вискозного и лавсанового волокон. Использование этой технологии позволит повысить качество текстильных изделий, расширить их ассортимент и увеличить использование простаивающих в настоящее время прядильных машин хлопчатобумажной и шелковой подотраслей текстильной промышленности.

Разработанные программы для ЭВМ уже используются в учебном процессе.

Установлено и экспериментально доказано, что наиболее перспективным способом получения крученой пряжи из химических волокон является способ с применением машин с веретенами двойного кручения.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы были доложены, обсуждены и одобрены:

- на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов МГТА (февраль 1996 и февраль 1997 гг.);

- на Всероссийских научно-технических конференциях "Современные технологии текстильной промышленности" (Текстиль-95, Текстиль-96, Тек-стиль-97).

Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, общую характеристику диссертации, 4 главы с выводами, общие выводы, список литературных источников и приложений. Работа изложена на: 170 страницах машинописного текста, имеет 14 рисунков, 22 таблицы, список литературных источников включает 62 наименования. Приложения представлены на 25 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, приведены краткие сведения о результатах работы.

В первой главе сделан анализ изменения сырьевой базы текстильной промышленности за последние десятилетия.

С 1930 по 1995 гг. мировое производство текстильного сырья увеличилось в 6,3 раза. При этом производство натуральных волокон возросло всего в 3 раза, а химических более чем в 110 раз.

В первой половине 90-х годов продолжало возрастать производство химических волокон и нитей и в 1995 г. их доля достигла 54% от общего объема производства волокнистых материалов.

Для динамики производства химических волокон характерно увеличение доли синтетических и сокращение доли искусственных волокон.

В главе рассмотрены существующие технологии выработки пряжи, приведен перечень этапов, технологических процессов и оборудования, применяемых для переработки химических волокон в пряжу по различным способам прядения.

Из существующих способов прядения кардная система прядения хлопка является наиболее экономически выгодной и технологически целесообразной.

Следует указать, что за последние годы классические системы прядения были значительно усовершенствованы. Особенно большие усовершенствования были сделаны в кардной системе прядения хлопка.

Крученая пряжа стала вырабатываться непосредственно на прядильно-крутильных машинах. За рубежом крученую пряжу вырабатывают в основном на машинах с веретенами двойного и тройного кручения. В нашей стране на некоторых фабриках установлено пока небольшое количество машин с веретенами двойного кручения.

Во второй главе рассмотрены принципы выбора длины, линейной плотности, разрывной нагрузки и долевого содержания химических волокон при переработке их в смеси, а также методы смешивания волокнистых материалов.

При сложении на ленточных машинах лент из волокон компонентов, имеющих разные удельные массы, необходимо выбирать, соотношение линейных плотностей лент так, чтобы поперечные сечения лент были одинаковыми. Если волокна двух компонентов имеют соответственно разные объемные плотности 7i и "/2, то поперечные сечения лент из этих волокон будут равны при следующем соотношении линейных плотностей лент:

Т2 = Т, Y2/Y1. (1)

Линейная плотность ленты с ленточной машины, на которой осуществлялось смешивание при вытяжке Е, .

Тш=(т,Т1+т2Т2)/Я, (2)

Весовые доли компонентов в смеси при заданном числе их лент равны:

Pi = miT i/(miTi + m2T2) = myi/(nryi + m2y2). . (3)

Для равномерного прокрашивания гладкокрашеных тканей в поперечном сечении пряжи из смеси волокон волокна должны распределяться равномерно без выраженной ручьистости.

Ручьистости в пряже из смеси волокон не будет тогда, когда общая вытяжка лент компонентов, равная произведению вытяжек, осуществляемых на последовательных переходах от места смешивания до получения пряжи, будет больше среднего числа волокон ил в поперечном сечении вводимой ленты компонента: Еоб > пили Еа; > Тл/Тв (4) Расчет для вискозно-лавсановой смеси по фррмулам (1 - 4) проведен при следующих начальных условиях: линейная плотность вискозной ленты Ti = 3704 текс; объемная плотность вискозного волокна yi = 1,52 г/смЗ, а лавсанового - у2 = 1,38 г/смЗ; число сложений на ленточной машине m = 6 при соотношений вискозных и лавсановых лент 2:4; линейная плотность волокон одинакова и равна Тв = 0,17 текс; линейная плотность пряжи Тпр = 10 текс; вытяжка на ленточной машине Е — 6.

По формуле (1) рассчитаем линейную плотность лавсановой ленты: Т2 = .3704x1,38/1,52 = 3363 текс

Линейная плотность ленты с ленточной машины по формуле (2) ' Тсм = (2x3704 + 4х3363)/6 = 3477 текс

Весовая доля вискозных волокон в смеси равна:

Р1 = 2x3704/(2x3704 + 4x3363) = 0,355

Соответственно доля лавсановых волокон = 0,645. Далее определим необходимую общую вытяжку. По формуле (4) имеем:

Е'об> 3704/0,17 =21788.

Если на ровничную машину поступает лента из смеси волокон Тсм = 3477 текс, то для превращения в пряжу она должна быть вытянута на ровничной и прядильной машинах в 3477:10 = 347,7 раза. Следовательно, общая вытяжка на всех переходах ленточных Машин должна быть не менее 21788:347,7 » 63. Для этого необходимо после смешивания на ленточной машине пропустить ленту из смеси волокон через вторую и третью головки ленточных машин и в результате при вытяжке 6 на каждом переходе получить вытяжку 6x6x6 = 216.

По расчету имеем следующий состав смесовой пряжи: 35,5% вискозные волокна и 64,5% лавсановые волокна. Но на предприятиях обычно принимается следующее соотношение: соответственно 33 и 67%. Поэтому линейная плотность лент обоих компонентов принимается равной, что обеспечивает при соотношении числа лент при сложении 2:4 заданное процентное вложение. Так как линейная плотность волокон в данном случае одинакова, то этим обеспечивается не только заданное процентное соотношение компонентов по массе, но и по числу волокон каждого компонента.

Распределение волокон компонентов в пряже из смеси волокон, полученной смешиванием лентами, более равномерно, чем при смешивании волокон на разрыхлительно-трепальном агрегате, но из-за случайных колебаний линейной плотности лент компонентов пряжа также имеет определенную неровноту.

Сделано обобщение производствешюго опыта смешивания химических волокон с другими волокнистыми материалами и смешивание различных видов химических волокон между собой.

Рассмотрены общие вопросы прядения химических волокон: подготовка к смешиванию, разрыхление и смешивание, чесание, сложение и вытягивание на ленточных машинах, вытягивание и кручение на ровничных и кольцевых прядильных машинах. Особое внимание уделено применению поточных линий "кипа-лента".

В третьей главе рассматривается технологии получения крученой пряжи из химических волокон. Процесс кручения является одним из самых трудоем-

ких в производстве крученой пряжи. Поэтому вопросам техники и технологии крутильного производства уделяется большое внимание как у нас в стране, так и за рубежом.

Для получения крученых изделий высокого качества и для более правильного протекания технологического процесса кручения необходима подготовка однониточной пряжи.

За последние десятилетия получили большое применение мотальные автоматы, конструкция которых непрерывно совершенствовалась.

Одновременно с кручением на крутильных машинах некоторых типов осуществляются дополнительные технологические процессы: соединение нескольких нитей в одну (трощение) и создание на пряже внешних эффектов (фасонные нити).

Существует несколько способов выработки крученых нитей и пряжи. Наиболее эффективным является способ, основанный на применении машин с веретенами двойного и тройного кручения. Они являются одними из самых практичных, и экономичных машин, отвечающих качественным, технологическим и социально-экономическим требованиям, предъявляемым к современному текстильному оборудованию.

В главе излагаются результаты экспериментальных исследований по выработке крученой пряжи из смеси вискозных и лавсановых волокон. Был оптимизирован процесс получения крученой пряжи на машине двойного кручения УТ8-07/2.

Для определения оптимальных параметров исследовалось влияние основных технологических факторов на процесс кручения вискозно-лавсановой пряжи и на ее физико-механические свойства. Для этого применялась матрица планирования Бокса (Вз).

Целью оптимизации параметров кручения на машине УТ8-07/2, являлось получение пряжи с заданными физико-механическими показателями.

Поэтому в качестве критериев были приняты физико-механические показатели пряжи: относительная разрывная нагрузка, сН/текс; разрывное удлинение, %; линейная плотность, текс; коэффициент вариации по относительной разрывной нагрузке; коэффициент вариации по линейной плотности.

В качестве независимых переменных были выбраны технологические параметры заправки машины УТ8-07/2, оказывающие наибольшее влияние на свойства крученой пряжи: Х[ - крутка пряжи, кр/м; Х2 - натяжение, г; Хз - опережение, %.

Выбранные факторы отвечают всем требованиям теории математического планирования эксперимента: все комбинации уровней факторов явля-

ются осуществимыми, установление любого фактора на разных уровнях независимо от уровней других факторов, факторы могут быть измерены имеющимися средствами и изменяться в достаточно широких пределах.

Кодированные и натуральные значения факторов и интервалы их варьирования представлены в табл. 1, матрица планирования эксперимента приведена в табл. 2.

Таблица 1. Кодированные и натуральные значения факторов

ФАКТОРЫ УРОВНИ ВАРЬИРОВАНИЯ ИНТЕРВАЛ ВАРЬИРОВАНИЯ

+1 0 -1

Х[ - крутка пряжи, кр/м 828 1017 1206 189

Х2 - натяжение, г 3,7* 8,5 13,5 5

Х3 - опережение, % 15 32 50** 17

* Конструкция машины не позволяет установить натяжение 3,5 г. ** Конструкция машины не позволяетлстановить опережение 49%.

Таблица 2. Матрица планирования эксперимента

N опыта Кодированные значения факторов Натуральные значения факторов Рандомизированный! порядок проведения опытов

X! Х2 Хз XI х2 Хз

1 + + + 1206 13,5 50 31 21 22

2 - + ' -Г 828 13,5 50 8 6 2

3 + - • + 1206 3,7 50 39 1 13

4 - - + 828 3,7 50 9 3 27

5 + + - 1206 13,5 15 35 36 30

6 - + ■ - 828 13,5 15 25 14 34

7 + - - 1206 3,7 15 24 17 16

8 - - - 828 3,7 15 23 5 18

9 + 0 0 8,5 32 10 19 20

10 - 0 0 828 8,5 32 26 42 7

11 0 + 0 1017 13,5 32 32 12 40

12 0 ■ - 0 1017 3,7 35- 33 28 15

13 0 0 + 1017 8,5 50 29 11 38

14 0 0 - 1017 8,5 15 4 41 37

В результате обработки эксперимента были получены математические зависимости показателей физико-механических свойств вискозно-лавсановой пряжи от величины крутки и натяжения пряжи, а также величины опережения.

Для анализа полученных математических моделей были построены двухмерные сечения поверхностей отклика.

Были получены следующие оптимальные параметры изготовления вис-козно-лавсановой пряжи 10 тексх2 на машине двойного кручения VTS-07/2: крутка 959 кр/м; натяжение 4,9 г; опережение 49 %.

Четвертая глава посвящена анализу методов проектирования свойств пряжи.

Основными качественными показателями пряжи, которые регламентируются стандартами, являются: линейная плотность, разрывная нагрузка, разрывное удлинение, крутка и равномерность по этим показателям.

Решающее влияние на эксплуатационные и потребительские свойства текстильных изделий (крученые нити,- ткани, трикотаж, нетканые материалы) оказывают разрывные характеристики пряжи.

Разработкой методов проектирования свойств пряжи занимались за рубежом Э. Мюллер (Германия, 1980 г.), Ж. Жегофф (Франция, 1907 г.), 3. Келлер (Германия, 1934 г.), iE. Брашлер (Швейцария, 1939 г.), Дж. Хирл (США, 1969) и другие. Из русских ученых над этой проблемой работали H.A. Васильев (1902 г.), А.Г. Разуваев (1904 г.), Ф.Ф. Бобров (1916 г.) и другие.

Наиболее интересными являются работы российских исследователей Н.М. Белицина, В.А. Ворошилова, А.Н. Соловьева, К.И. Корицкого, П.П. Тры-кова, А.Н. Ванчикова, В.А. Усенко и других.

Нами рассмотрены некоторые методы и формулы для расчета разрывной нагрузки пряжи. В зависимости от метода решения поставленной задачи по проектированию свойств пряжи работы всех исследователей можно разбить на три группы: эмпирические, теоретические и теоретико-экспериментальные.

Эмпирические формулы не отражают сложной зависимости между различными свойствами волокна и свойствами пряжи. Поэтому они не нашли применения.

Наиболее обоснованным является теоретический метод проектирования пряжи. Однако при теоретическом решении этой задачи приходится идти по линии упрощений и допущений, при которых исследователь фактически отходит от реальной пряжи. Пряжа рассматривается как цилиндр, состоящий из волокнистых слоев, а волокна одинаковы по длине, совершенно распрямлены и параллельны. Исходя из идеального геометрического расположения волокон в пряже, при котором оси их представляют винтовые линии с постоянным шагом, исследователи выводили уравнения, выражающие зависимость разрывной нагрузки от свойств волокна и крутки пряжи. Считалось, что деформация волокон и пряжи подчиняется закону Гука.

Применение теоретических формул показало несовпадетге результатов расчетов с фактическими данными. Некоторые формулы вообще невозможно применить из-за их сложности и отсутствия методик и приборов для определения ряда параметров, включенных в формулы.

Наиболее удачным методом проектирования пряжи оказался теоретико-экспериментальный метод обоснованный А.Н. Соловьевым. Используя этот метод он разработал формулы для расчета наиболее часто употребляемых на практике качественных показателей пряжи, некоторых параметров технологических процессов, а также комплексных оценок хлопка.

Теоретико-экспериментальный метод был использован В.А. Усенко при разработке формул для расчета разрывной нагрузки пряжи из химических волокон.

Анализ различных формул по проектированию дан в ряде научных работ, в том числе А.Н. Соловьева, П.П. Трыкова, В.А. Усенко и других. Основные формулы рассмотрены в нашей диссертации. В автореферате приводим лишь некоторые из них.

В.А. Ворошилов предлагал разрывную прочность пряжи Р определять по формуле:

Р = Ь<, Ь2 р0 п соб (3 [1 -с14Т/8ш2р)], (5)

где Ьо - коэффициент использования прочности волокна в штапеле; Ьт - поправочный коэффициент на неравномерность пряжи по толщине; ро - напряжение, возникающее в наружном слое волокна при растяжении пряжи; п - число волокон в сечении пряжи; р - угол наклона винтовых линий волокна в наружном слое пряжи; с! - диаметр опорной цилиндрической поверхности, по которой скользит волокно; f - коэффициент трения волокна; I - средняя длина волокна.

Положительным моментом формулы (5) является включение в нее коэффициента трения волокна. Однако существенным ее недостатком является отсутствие методик определения постоянных коэффициентов и \ь. При практических расчетах прочности пряжи по формуле (5) В.А. Ворошилов предлагает принимать произведение коэффициентов И^х}^ принять равным 0,25-0,3. Использование формулы В.А. Ворошилова осложняется из-за трудностей определения входящих в нее параметров. Кроме того, по этой формуле получается, что с повышением линейной плотности пряжи ее относительная разрывная нагрузка уменьшается, что противоречит опыту. Поэтому эта формула не нашла практического применения.

П.П. Трыков на основе больших теоретических и экспериментальных исследований структуры пряжи и влияния на ее свойства хлопкового волокна и крутки пряжи вывел формулу для расчета разрывной нагрузки пряжи. Его фор-

мула получилась очень сложной, включающей не только основные качественные показатели хлопка, но и специфические его свойства (модуль упругости 1-го рода, цепкость и коэффициент трения), определить которые трудно из-за отсутствия необходимых методик и нужных приборов не только на предприятиях, но и в отраслевых НИИ. Поэтому эта формула не получила применения. Однако исследования П.П. Трыкова сыграли свою положительную роль в дальнейшей разработке методов проектирования пряжи.

Зависимость разрывной нагрузки пряжи Рп от основных свойств волокна А.Н. Соловьев выводит теоретически для реальной неравномерной пряжи, а влияние крутки на свойства определяет эмпирически на основе большого количества экспериментальных данных.

Достоинством формул А.Н. Соловьева является то, что все величины, входящие в эти формулы, можно легко получить по стандартным методам испытания; это обеспечивает широкое их применение в производственной практике. Удачное решение вопроса о влиянии крутки на прочность пряжи дает возможность применять формулу А.Н. Соловьева для расчета прочности пряжи, Имеющей практически любую крутку.

Проверка формул А.Н. Соловьева для расчета прочности и коэффициента критической крутки пряжи показала, что они дают более или менее совпадающие с опытными данными показатели лишь в сравнительно ограниченных пределах изменения свойств волокна. По тонине волокно должно быть близким к волокну линейной плотности 0,25-0,17 текс, а длина его должна быть около 40 мм.

Используя теоретико-экспериментальный метод и большое количество собственных экспериментальных данных, В.А. Усенко в 1955-1956 гг. разработал следующие формулы для расчета разрывной нагрузки пряжи.

Расчет относительной разрывной нагрузки пряжи Р0 в зависимости от свойств вискозного волокна и крутки пряжи производится по формуле

Ро=^(1 -0,0375Но-^>2Рк» (6>

V/»

где р - разрывная нагрузка волокна, сН; Тв - линейная плотность волокна, текс; Н0 - показатель качества технологического процесса, определяемый опытным путем; для пряжи, выработанной по кардной системе прядения, Но = 1,0 - 3,5; т - число волокон в поперечном сечении пряжи, равное т=Тп/Тв (где Тп - линейная плотность пряжи); ъ - поправка, отражающая влияние длины волокна; г = 1 - а/Ь (а = 6-7,5); р - поправка, учитывающая влияние равномерности волокна по длине; определяется в зависимости от базы волокна; К - поправка, учиты-

вающая влияние крутки пряжи и определяемая по разности между фактическим и критическим коэффициентами крутки (а - а^).

Поправка К устанавливается по таблице, разработанной на основе большого количества экспериментальных данных. Следует отметить, что поправки на крутку являются усредненными. В действительности величина поправки К зависит от линейной плотности пряжи. Однако для пряжи от 41,7 до 10 текс характер этой зависимости весьма сходен, поэтому можно не вводить коррективы в поправку К, обусловленные влиянием линейной плотности пряжи.

Физико-механические свойства пряжи в значительной мере зависят от ее крутки. Степень крутки оказывает непосредственное влияние на производительность ровничных и прядильных машин, так как при постоянной частоте вращения веретен производительность машин обратно пропорциональна величине крутки. Поэтому выбор оптимальной крутки пряжи имеет большое практическое значение. Наименьшая обрывность пряжи наблюдается при крутке близкой к критической. - .

Пряжу из хлопка и химических волокон целесообразно вырабатывать при крутках несколько ниже критической, так как при этом повышается производительность прядильных машин.

Критический коэффициент крутки пряжи обычно устанавливается экспериментальным путем, но это требует дополнительных затрат и увеличивает расходы на переработку волокна в пряжу.

Для расчета критического коэффициента крутки (а^) хлопчатобумажной пряжи было предложен ряд формул.

Анализ этих формул показал, что они существенно отличаются как по структуре, так и по входящим в них показателям, характеризующим свойства волокна.

В формулах всех авторов включалась линейная плотность пряжи и длина волокна. В формуле Соловьева А.Н. решающее значение придается разрывной нагрузке волокна, но не учитывается влияние его линейной плотности. В первую формулу Корицкого К.И. включалась разрывная нагрузка и линейная плотность волокна. Во второй формуле Корицкого К.И. для определения а^ исключен показатель разрывной нагрузки волокна (р). В формуле Соколова Г.В. учитывалось влияние удлинения и коэффициента трения волокна.

Разнообразие формул для определения (*к хлопчатобумажной пряжи объясняется тем, что экспериментально установить влияние отдельных свойств хлопкового волокна на а^ практически невозможно. Расчет а^ пряжи из химических волокон по предложенным ранее формулам показал большие расхождения расчетных и фактических значений аь.

При выводе формул для расчета а^ пряжи из вискозного волокна Усенко В.А. провел большие экспериментальные исследования. При этом исследовалось влияние на ак- всех основных свойств вискозного волокна (длина, линейная плотность, разрывная нагрузка). Обобщенная формулу для определения а^ пряжи из вискозного волокна имеет следующий вид:

- A/f хб/а + 1000/T о ■=J__i__=LJB. "(7)

k 3/Г~х4Ю00/Т '

V шт \ / в

где А и а - постоянные коэффициенты; f - коэффициент трения; Тщ, - линейная плотность пряжи, текс; /щт - штапельная длина волокна, мм; Т„ - линейная плотность волокна, текс. -

Для практических расчетов без большой погрешности можно принять A/f = const. Значение этого отношения определено экспериментально и оказалось равным 527. Подставив его в формулу (7) и заменив коэффициент а, его значением равным 25, получим следующую расчетную формулу:

527 x(J25 + 1000/Т

а, = ' ,_. (8)

к 3fl хШЬо/Т

\ шт Л / в

Нами для удобства.расчета формула математически преобразована в следующий вид:

160,25 х6(Г+40/Т х \_ / пр

з/7

ак=—-"" ' . (9)

шт

Формула (9) необходима для выбора оптимальной крутки пряжи, так как пряжа из химических волокон вырабатывается при крутках близких к критическим. Кроме того, эта формула необходима для определения поправки, отражающей влияние крутки на разрывную нагрузку пряжи.

Относительную разрывную нагрузку пряжи Р, выработанную из нескольких компонентов, можно определить по формуле, предложенной еще в 1932 г. A.A. Синициным:

Р = Р1а1 + Р2а2 + ...+Рпап, (10)

где Pj, Р2,..., Рп - относительная разрывная нагрузка пряжи, выработанной из отдельных компонентов; аь а2 „..., а„ - доля каждого компонента в смеси.

Формула (10) пригодна лишь при условии, что смешиваемые компоненты обладают одинаковыми или близкими показателями по разрывному удлинению. Однако в большинстве случаев смеси составляют из различных по происхождению волокон, обладающих резко различным удлинением. В этом случае

расчет по формуле (10) дает заведомо завышенную разрывную нагрузку пряжи по сравнению с фактической.

Сравнительно простой и достаточно точный для практических целей метод расчета разрывной нагрузки пряжи, выработанной из смеси хлопка с различными химическими волокнами, предложил А.Н. Ванчиков. Разрывная нагрузка пряжи из смеси вискозных и лавсановых волокон нами рассчитывалась по формуле А.Н. Ванникова. При этом для определения разрывной нагрузки пряжи из вискозных волокон (менее растяжимого компонента) применялась формула В.А. Усенко. Для сравнения проводился расчет разрывной нагрузки вискозно-лавсановой пряжи по формуле В.А. Усенко. Была определена разрывная нагрузка пряжи в чистом виде для вискозного и лавсанового волокон. Разрывная нагрузка смесовой пряжи определялась с учетом долевого содержания каждого компонента. Последний метод показал лучшее совпадение результатов расчета с фактическими данными.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Наиболее эффективным способом смешивания химических волокон является смешивание их лентами, выработанных на чесальных машинах.

' 2. Пряжа малой лилейной плотности (от 14 текс и ниже) вырабатывается по обычной кардной системе прядения. Для повышения технико-экономических показателей производства такой пряжи необходимо использовать прогрессивную технологию и новейшее оборудование.

3. Производство крученой пряжи из смесей химических волокон позволяет расширйть ассортимент и повысить качество текстильных изделий, особенно сорочечных тканей из пряжи малой линейной плотности, а изготовление камуфляжных костюмов из пряжи средней и повышенной линейной плотнос ти.

4. Для выработки крученой пряжи из химических волокон могут применяться любые способы кручения пряжи из натуральных волокон. Однако наиболее эффективным является способ, основанный на применении машин с веретенами двойного и тройного кручейия.

5. Приведенные нами экспериментальные исследования по выработке крученой пряжи из смеси вискозного и полиэфирного (лавсанового) волокон на машине двойного кручения УТ8-07/2 показали целесообразность ее использования для получения пряжи 10 тексх2.

6. Решающее влияние на эксплуатационные показатели материалов (крученые изделия, ткани, трикотаж, нетканые материалы) оказывают разрывные характеристики пряжи, особенно разрывная нагрузка. С повышением разрывной нагрузки пряжи значительно увеличивается устойчивость к многократным напряжениям (ниже разрывных) на растяжение и изгибы, а также на истирание, как самой пряжи, так и вырабатываемых из нее изделий. Поэтому разработке

методов и формул для проектирования разрывной нагрузки пряжи уделяется большое внимание.

7. Наиболее удачным методом проектирования пряжи является теоретико-экспериментальный метод, который позволил разработать формулы для расчета разрывной нагрузки пряжи. Результаты расчетов по этим формулам близки к фактической разрывной нагрузке пряжи. Формулы А.Н. Соловьева для расчета разрывной нагрузки хлопчатобумажной пряжи, В.А. Усенко для пряжи из химических волокон и А.Н. Ванникова для пряжи из различных волокон выведены теоретико-экспериментальным методом и применяются для практических расчетов. Преимущество этих формул состоит в том, что они включают основные показатели свойств волокна, основной технологический параметр получения пряжи (крутку), способ прядения и состояние оборудования.

8. Необходимо продолжать исследования по разработке более эффективных теоретических и теоретико-экспериментальных методов прогнозирования свойств текстильных материалов как традиционных (разрывные характеристики), так и специфических (износоустойчивость к многократным деформациям и истиранию).

Основное содержание работы отражено в публикациях:

1. В.А. Усенко, С.А. Сильное, Ю.Г. Минеев. Об использовании крутильных машин с веретенами двойного кручения для выработки крученой пряжи из химических волокон. Межвузовский сборник научных трудов.-М., МГТА, 3997.

2. В.А. Усенко, С.А. Сильнов. Применение крутильных машин с веретенами двойного кручения для выработки комбинированной пряжи из химических волокон. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии текстильной промышленности" (Текстиль-95).

3. С.А. Сильнов, В.А. Усенко. Сравнительные исследования различных способов получения крученой вискозно-лавсановой пряжи. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии текстильной промышленности" (Текстиль-96).

4. С.А. Сильнов, В.А. Усенко. Оптимизация, основных технологических параметров выработки крученой пряжи 10 тексх2 из смеси вискозных и полиэфирных волокон. Тезисы докладов *Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии текстильной промышленности" (Текстиль-97).

ЛР N 020753 от 23.04.98

Подписано в печать 21.05.98 Сдано в производство 22.05.98 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл. печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 0,75 Заказ 156 Тираж 80

Электронный набор, МГТА, 117918, Малая Калужская, 1.