автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка технологий получения штапелированной ленты, нетканых материалов и нитей из жгута

гЛ Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна

Ь

На правах рукописи

ИГОЛКША ЛЩМША МИХАЙЛОВНА

разработка технологий получения щтапедироганно11 ленты,негканцх материалов и нитей из гнута

Специальность ОЬ.19.03 - технология текстильных

материалов

АВТОРЕФЕРАТ

•диссертации на соискание учслой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1993

Работа выполнена в Санкт-Петербургcicom государственном университете'технологии и дизайна

Научные руководители: доктор технических наук,профессор Михайлов Б.С.

кандидат химических наук,доцент Шаиэлина И.И.

Офишшшше оппоненты: доктор технических наук,профессор 'х^руевцев H.H.

кандидат технических наук,додедт Привалов С.Ф.

Ведущая организация: АО НИИ "Петронить"

Защита состоится " $ " Außcijut t994r. в, /¿ "час на заседании специализированного Совета К 063.67.ГО при Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна

Адрес: I9IU65, г .Санкт-Петербург, ул .Большая Морская, 18

С диссертацией можю ознакомится в библиотеке университета Авторедрерат разослан *(t~ * б&о^У^ЮЭЗг.

Учений секретарь специализированного Совета .

к.т.н..доцент

ОБЩ/Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность томи. Доля химических волокон а общем балансе сырья непрерывно увеличивается. Выпускаются они двух типов: штапельные волокна и жгуты элементарных нитей.

Одним из способов переработки жгутов элементарных нитей является получение штопелированной ленты с последующей переработкой её в пряжу. В последнее время предложены способы, позволяющие получать непосредственно из жгутов нетканые материалы и нити.

Существующие способы штапелирования жгутов имеют ряд недостатков, которые сникают качество вырабатываемой ленты, а ассортимент жгутов, используемый для получения нетканых материалов и нитей ограничен.

Актуальной является задача совершенствования традиционных и разработка новых технологий получения штапелированной ленты, нетканых материалов и нитей из ?кгута, расширение ассортимента жгутов используемых для выработки нетканых материалов и нитей и рас-□ирение области применения получаемых изделий."

Цель исследований. Целью диссертационной работы является разработка новых технологий получения штапелированной ленты, нетканых материалов и нитей из жгута и расширение ассортимента жгутов, используемых для этих целей.

Методы исследований. При выполнении данной работы использовались теоретические и экспериментальные исследования.

В теоретических : ^следованиях применялись методы математического анализа, интегральное исчисление, теория вероятностей,, моделирование процесса штапелирования на ЭВМ, а танке теория процесса штапелирования и неровноты вол книстого материала.

3 ходе экспериментальных исследований были использованы современные методы (гдногофакторное планирование эксперимента, мат. статистика) и средства исследо ания.

Научная новизна работы.

- разработаны новые технологии получения штапелированной ленты из вискозного »гута с периодически ослабленными участками, получение нитей и нетканых материалов из ШС-жгута;

- разработана теория процесса штапелирования жгутов с периодически ослабленными участками на ленточно-раэрывной машине;

- определены закономерности изменения величины и характера неровноты ленты по линейной плотности;

- определены закономерности изменения средней д^аиы волокон в лонте, неровноты волокон по длине и доли коротких волокон в ленто в зависимости от числа зон разрыва и расстояния между ослабленными участками в жгуте;

- установлено оптимальное число зон разрыва и их параметры заправки, необходимые дед штапелированил жгута с ослабленными участками;

- установлены закономерности изменения величины крутки и ворсистости нити, полученной предложенным способом;

- установлены закономерности изменения кривых распределения длин волокон при штапелированин на валичной чесальной машине ПВС-жгута и штапелей из ПВС-жгута;

Практическая значимость работы. Заключается в том, что: 1

- разработана технология штапелированил вискозного жгута: предложен способ создания ослабленных участков на нитях жгута непосредственно перед процессом штопелкрования на ленточно-разрьь-еной машине /а.с. 1728308/, определены технологическая схема машины и её параметры ^заправки, необходимые для переработки жгута

с ослабленными участками, а также оптимальный диапазон изменения расстоянии мекду ослабленными участками; на основанни сравнительного исследования-предложенного способа и применяемого в промышленности способа контролируемого разрыва дока ано преимущество разработанного способа;

- разработана нить новой структуры из ГОС-жгута и технология её получения; нить предназначена Для диагностики в офтальмологии и пртшлз клинические испытания в клинике глазных болезней ВМедА им.С.М.Кирова;

- разработана технология получения нетканого материала, с использованием которой выпущен материал лз ПЗС-жгута, предназначенный для применения в медицине в качестве перевязочного материала. Полученный материал прошел доклинические испытания на кафедре челюстно-лицевоЯ хирургии и стоматологии ВМедА им.С.М.Кирова.

.Апробация работа. Основные материалы работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на межрегиональной научной конференции ВМедА'им.С.М.Кирова (г.Санкт-Петербург, 1993 г.); на расширенном заседании кафедры прядения натуральных и химических волокон СПГУТД (г.Санкт-Петербург, 19СЗ г.).

Публикации. По результатам теоретических и экспериментальных исследований опубликовано две статьи и получено два авторских свидетельства.

Структура и обьом диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, списка литературы и приложения.

Работа выполнена ив _ страницах, имеет_рисунков и

_ таблиц.

СОДЕРЖА!ЫЕ РЛБОТИ

Во введении дано обоснование выбора тоны диссертационно:! работы, показана её актуальность, сформулированы цель и задач)! исследований, их научная новизна и практическая ценность.

гЗ первой гларе проведен обзор научно-технической и патентно;": литературы, посвященный исследованию технологии получения шта^ пелпронанноп ленты, нетканых материалов и нито!1 из жгута. В результате изучения устзноилено, что во-первых, наряду с совершенствованием традиционных способов получения штапелированной ленты (разрезание и разрыв), разрабатываются новые, основанные на создании периодически ослабленных участков на нитях жгута непосредственно на штапелируюцеЯ мамино, во-вторых, нетканые материалы и нити, предложенными способа»« получают в основном только из пан-жгутов, область применения нетканых материалов и нитей ограничена.

Таким образом, из жгутов получают штапелированную ленту, нетканые материалы и ни-н. Совершенствуются традиционные и разрабатываются новые способы получения штапелировашой ленты, позволяющие уменьшить недостатки присущие традиционным способам. Предложенные способы получения нетканых материалов и нитей касаются только ПАН-кгутов.

3 донной диссертации разрабатываются новая технология штапе-лирования вискозного «гута и "■ехнолог.-ы получения нетканых материалов и нитей из ПЛ-жгутп медицинского назначения.

Во второй глаип. Глава посвящена разработке новой технологии получения итапелированиоп ленты лг вискозного жгута с периодически ослабленными участками.

Зяжнпйдими характеристиками штапелировашгой ленты, определяющим её качество, являются нерошютя по линейной плотности к распределение волокон но длине и его числовые характеристики

(средняя длина волокон в ленте, неровнота волокон по длине и доля коротких волокон в ленте).

Прежде лсего била исследована неровнота ленты. Полагая, что при наличии в жгуте периодически.ослабленных участков разрывная нагрузка жгута Р» изменяется по закону гармонического колебания с длиной периода , амплитудой колебания разрывной нагрузки Ар и соответственно этому предполагая противоположное разрывной нагрузке изменение числа точек разрыва кгута в поле вытягивания, имеющее тот же самый, что и колебание разрывной нагрузки период Д^и амплитуду Ар и используя ход рассуждений А.Кокке, Н.Крове и Р.Зооделла была получена следующая формула для определения неровноты ленты:

где Р мах - максимальная разрывная нагрузка нитей жгута, СН Р - средняя разрывная нагрузка нитей жгута, СН К - коэффициент пропорциональности Аа - длина периода изменения разрывной нагрузки

нитей кгута, мм £ - разводка в зоне, ш

Корелляционный и спектральный анализ экспериментальных диаграмм линейной плотности лент показал, что линейная плотность ленты изменяется периодически с .диной волны Ад- ^ м • Е где Е - величина вытяжки.

Максимальна возможная неровнота ленты получается в случае, когда ослабленные участки концентрируются и располагаются на одной линии перпендикулярной оси кгута. В этом случае, теряется связанность тента представляет собой пс ок прямоугольных импульсов, отстоящих друг от друга на величичу/'(Б-1), состоящих из волокон длиной I. , число которых в импульсе равно числу нитей в жгуте. Неровнота такой ленты определяется по формуле:

7 (х)

где Е - величина вытяжки.

Анализ полученных формул (I) и (2) показывает, что неровно-та ленты зависит от величины соотношения /к и максимальна когда ~ I» по мере дальнейшего увеличения величины соотношение ^«./ц. неровнота ленты СЛ уменьшается; при уменьшении вытяжки в зоне разрыва неровнота ленты СЛуменьшается.

Полученные зависимости справедливы для случая, когда периодически ослабленные участки на нитях жгута совпадают и располагаются на одной линии перпендикулярной оси кгута (<< = 90°). При изменении угла наклона, т.е. при <«90° неровнота ленты изменяется и на определяется соотношениями (1) и (2).

Рассмотрим теперь неровноту ленты Сл при < 90°.

Метод получения формулы для определения Сл в зависимости от величины угла наклона ^ состоит в следующем.

Разбиваем жгут на/потоков, каждый из которых состоит из одинакового числа элементарных нитей, (при этом штапелированная лента таете будет состоять из.а'потоков) и считаем, что для каждого 1 -го потока угол с< = 90°. Выделим в кгуте два потока - I и ( i + I), причем i поток сдвинут относительно ( ¿' + I) потока на величину J^ .

Считая, что разрывная нагрузка потоков изменяется вдоль длины '«гута по синусоидальному закону, получаем, что неровнота ленточки по линейной плотности Сл , получаемой из одного потока определяется по формуле (I) при замене соотношения ( £-~2S _ I) т { Р потопа мах jj Р

Р потока

Тогда неровнота ленты будет определяться по формуле:

где Сл - неровнота одного потока, определяемая по формуле (I);

коэффициент корреляции между двумя потоками по линейной плотности в ленте, зависящий от угла d ;

К. - число потоков.

Поля-гая, что линейная плотность элементарной ленточки, образующейся из одного потока изменяется по длине по'синусоидаль-

" 8

ному закону, получаем:

*<-*->- «« (ч

где В^ - ширина жгута, мм

аС - величина угла наклона, град. К - расстояние между ослабленными участками, мм'

Соотношение есть величина смещения £ (мм) между

двумя потоками в жгуте.

Формула для расчета 1 получена при условии, что J < / , где $ - смещение между крайними ослабленными точками в жгуте. Анализ полученной зависимости показывает, что неровнота ленты Сл зависит от угле сС : при «< * 90° неровнота ленты максимальна, по мере уменьшения угла наклона ^ и Сл уменьшаются.

Для экспериментальной проверки полученных зависимостей был.' разработан способ создания ослабленных участков на нитях вискозного жгута /а.с. 1728308/, заключающийся в нанесении, посредством капельницы, на нити жгута капель водного тридцатипроцентного раствора фермента целлюлазы. Исследования показали, что уже через 3-4 сак. после нанесения препарата на нити жгута их разрывная нагрузка уменьшается в два раза по сравнении с разрывной нагрузкой нитей на которые фермент ив неносили,

В ходе экспериментальных исследований, используя указанный способ, изменяя» расстояние между ослабленными участками/и угол наклона еС. Результаты эксперимента подтверждают сделанные теоретические выводы.

Далее исследовали распределение волокон по длине и ¿го числовые характеристики - среднюю длину волокон в ленте, неровноту волокон по длине и долю коротких волокон в ленте,

^следование проводили моделируя на ЭВМ процесс многозонного неконтролируемого разрыва (НКР) жгута с периодически ослабленными участками. Варьируя расстояния мевду ослабленными участками А и число зон разрыва (поскольку имеются леиточно-разрывные машины с разным числом ао» разрыва), их гцтнимали равными I, 3, 5, получали зависимости средней длины волокон - С , неровноты волокон по длине и дом «оротдаос волокон -р (длиной менее 40 мм) от этих параметров. Анализ зависимостей показал, что для штапелирования ж*-ута с ослабленными участками достаточно иметь ЛР машину с дву-

мя зонами разрыт, а диапазон I , оказывающий влияние на ¿ , C¿ , ft при любом числе зон разрыва находится в пределах 150 -300 мм, дальнейшее увеличение Л на характеристики ленты не влияет.

Используя многофакторное планирование эксперимента, установлено, что для получения средней.длины волокон в ленте приблизительно равной 100 мм, т.е. длины необходимой для переработки ш камвольной цепочке, оптимальными являются следующие параметры заправки - Ht = 150 мм jfj я 120 мм, где £¿ - разводки в I и П зонах разрыва соответственно.

Таким образом, ня основе данных исследований разработана технологическая схема машины, включапцая описаное выше устройство для создания ослабленных участков на нитях вискозного жгута, зону штаполировпния жгута, состояз^т) из ДЕух зон разрыву и зону формирования ленты. С учетом исследований разводка в I и П зонах разрыва должны быть = 150 мм, » 120 мм соответственно, а вытяжки, как было показано при анализе формул (I) и (2) надо устанавливать минимально возможные. Кроне того, необходимо, чтобы угол наклона о<< 90°, а {, целесообразно варьировать в пределах 150 - 300 мм.

По данной схеме, из вискозного жгута получали ленту, ее качество сравнивали с качеством ленты, полученной способом контролируемого разрыва на машинах JIP-230-iC и РС-260-ИС.

Сравнительные исследования этих двух способов показали преимущества предложенного способа, поскольку в этом случае неровнота ленты по линейной плотноети, неровнота волокон по длине и доля коротких волокон в ленте меньше, чем при использовании ленточно-раэ-рывных машин, работающих по способу контролируемого разрыва.

Полученная штапелированная лента из вискозного жгута с ослабленными участками, созданным ферментом целлгшазой пригодна для получения пряжи по обычной технологии гребенного прядения или для получения ваты, обладающей повышенной сорбцчонной актквнвстмэ * патогенным микроорганизмам.

В третьей главе разрабатывается технология получения нетканого материала из ШС-жгута.

Для получения нетканого материале было разработано два способа.

•По первому способу нетканый материал получают непосредственно из ПХ-жгута и способ включает следующие технологические операции: формирование равномерного слоя из нитей ШС-жгута при помощи

валов с эластичной гарнитурой и скрепление его методом иглопрока-лывания.

Качество получаемого нетканого материала зависит от равномерности формируемого слоя из нитей жгута п ширине. Экспериментальные исследования показали, что неровнота жгута по ширине уменьшается с увеличением числа валов с эластичной гарнитурой, огибаемых жгутом.

На данный способ получения нетканого материала, подана заяв-' ка на изобретение.

Зторой способ основан на получении прочеса, формировании из него слоя и окрепление его методом иглопрокалывания, при этом прочес получают на валичной чесальной машине или из нитей ПВС-жгута или из штапелей ШС-ясгута.

При проведении исследований отмечено, что при подаче нитей ПВС-жгута в чесальцую машину перпендикулярно линии зажима их питающими цилиндрами гроисходит штапелирование нитей на волокна, • однако, при этом часть нитей бесконечной длины наматывается•на рабочие органы машины, а штапели забивают гарнитуру главного барабана И рабочих пар. Это показало необходимость подачи нитей жгута и штапелей к питающим цилиндрам под углом. Был проведен эксперимент, в ходе которого нити жгута и штапели подавали в чесальное устройство под различными углами к оси движения продукта. Эксперимент показал, что при увеличении угла подачи нити жгута меньше наматываются ка рабочие органы машины, а штапели не забивают гарнитуру машины. .Изменение угла подачи нитей жгута и штапелей в чесальное устройство позволило установить закономерности изменения кривых распределения длин волокон. Показано, что уменьшение величины угла подачи штапелей увеличивает долю волокон длиной резки.

Нетканые материалы, полученные по данным технологическим схемам имеют различные свойства, так по первому способу материал получается жестким, по второму способу - более мягким и объемным.

Полученные нетканые материалы были использованы в медицине в качестве перевязочного материала. Доклинические исследования, проведенные на кафедре челюстно-лицевой хирургии и стоматологии ВМедА им.С.М.Кирова подтвердили их выраженное ранозаживляющее действие в сравнении с применяемой в настоящее время х/б марлевой по-вгзкой.

В четвертой главе. Глава посвящена разработке новой структуры нити из ПЗС-кгута, предназначенной для диагности».и в офтальмолога;! и способа ее получения.

В настоящее время для диагностики в офтальмологии применяются хлопчатобумажные нити, выработанные по известным системам пря-деНня.

С помощью такой нити определяют величину слезопродукции у человека. Недостатком указанной нити, снижающим точность производимых измерений, является распушенный конец, образующийся при разрезании нити на заданную длину.

Для ликвидации распущенного конца, наш предложена нить заданной длины h и линейной плотностью ТН| полученная из одиночной крученой нити длиной 2/, и линейной плотностью Тц/2 после ее сложения. В результате сложения вместо распушенного конца образуется петелька. '

Одиночную нить длиной ZL и линейной плотность» Тн/2 получали из жгута предварительно осуществив выравнивание его по ширине и разделение на потоки линейной плотностью Тн/2. После этого от потока отделяли участок длиной 2/ и скручивали. Затем осуществляли формирование готовой нити при совмещении концов одиночной крученой нити и раскручивании Еетвей нити друг на друга.

Предложенным способом, при числе валов с эластичной гарнитурой I, 2, 3, 4, 5 били выработаны нити, линейной плотностью готовой нити 20 текс, круткой одиночной нити 150, 200, 250, 300, 350 кр/0,30 м (где 0,30 м - зажимная длина одиночной нити в крутильном устройстве) и длиной в готовом виде 0,15 и.

Наиболее важными факторами, определяющими свойства получен* шх нитей является ворсистость и величина крутки. В результате исследования этих характеристик с применением планирования эксперимента установлено, что крутка готовой нити увеличивается с увеличением крутки одиночной нити, увеличение числа валов с «ластичной гарнитурой - увеличивает ворсистость готовой нити, при увеличении крутки одиночной нити ворсистость уменьшается. •

При проведении медицинских исследований нитей оценивались параметры: длина смоченного слезой участка нити и интенсивность субъективного дискомфорта. Сравнительное исследование нитей, проведенное в клинико глазных болезней БМедА им.С.М.Кирова, показало, что в наибольшей степени отвечают предъявленным требованиям^нити,

полученные при числе валов с эластичной гарнитурой, равном двум и числом кручений одиночной нити до 200 кр/0,30 м.

На данную структуру нити и способ ее получения подана заявка на изобретение.

ВЫВОДЫ ГО РЛБ0Т2

1. Разработана технология получения штапелированной ленты из вискозного жгута.

1.1. Предложен способ создания ослабленных участков на нитях вискозного '«гута.

1.2. Разработана оптимальная технологическая схема машины для штапелировяния вискозного жгута с ослабленными участками.

2. Разработана теория процесса итапелирзвання "¿тутов с периодически ослабленными участка!,'./..

2.1. Получены формулы для определения неровноты ленты по линейной плотности, показано, что для уменьшения неровноты лепты периодически ослабленные участки необходимо создавать под углом наклона меньше 90° , расстояние между ослабленными участками должно быть больше величины разводки, а вытяжка в зонах разрыва минимально возможной.

2.2. Получены закономерности изменения средней длины волокон е ленте, неровноты золокон по длине и доли коротких волокон в лепте от числа зон разрыва на ЛР мавинс, их параметров заправки и расстояний между ослабленными участками.

3. Разработана технология получения нетканого материала из Л£С-ягута. для использования в медицине в качестве перевязочного материала.

3.1. На основе экспериментов установлены закономерности изменения кривых распределения длин волокон при итапелировании нитей ПЗС-агута и штапелей ГЬС-чсгуга на еяличной чеегтьной машине.

4. Разработана новая структура нити из ПХ-кгута для диагностики в офтальмологии и способ ее получения.

4.Т. Установлены закономерности изменения величины крутки и ворсистости готовой нити.

ПУЕШЩИЛ

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. A.C. I6808T5 /СССР/. Устройство для штапелирования ягута химических нитей.// В.С.Михайлов, Л.М.*1голкина - Опубл. В.И. J? 10 1991 г.

2. Лголкина Л.М., Михайлов B.C., Шамолина H.A., Шнятская

Л.А. Лсследование новых способов штапелирования жгутов химических нитей.// - М.: Ц!ЫлТй1леглром 1992 г., с.51 - 57.

3. A.C. 1728308 /СССР/ Способ штапелирования вискозного жгута.// Шамолина /i.A., Михайлов B.C., Лголкина Л.М., опубл. Б.И.

1? 15 1992 г.

4. Давыдов З.А., Бржеский В.В., Иголкина Л.М.\ Михайлов Б.С/, Шамолина Л.Л. Способы количественного исследования основных компонентов слезопродукции.// - Тезисы докл.научн.конф. по офтальмологии, Санкт-Петербург, 1993 г., с.87 - 88.

Лицензия К'020712 от 02.02.93 г.

Подписано к печати 10.12.93 г. Формат öOxS^/Iö. Печать офсетная Уч.-изц.п.0,9. Усп.печ.л.0;81. Заказ/06 Тиран 100 экз. Бесплатно Оригинал подготовлен РИО СПГУТД Отпечатано на "ротапринте СПГУТД I9I028, С.-Петербург, уп.Ноховая,2б