Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследований 11
1.1. Основные способы производства высокообъемной пряжи 11
1.2. Анализ исследований влияния содержания высокоусадочных волокон различных видов на показатели свойств высокообъемной пряжи 15
1.3. Анализ работ, отражающих влияние параметров производства высокообъемной пряжи на показатели свойств 21
2 Исследование влияния соотношения низкаусадочных полиэфирных и сверхвысокоусадочных поливинилхло-ридных волокон в смеси на показатели физико-механических свойств высокообъемной пряжи 34
2.1. Методы оценки свойств волокон и пряжи 34
2.2. Изучение свойств поливинилхлоридных и полиэфирных волокон до и после термообработки 35
2.3. Исследование влияния содержания сверхвысоко-усадочных штапельных волокон на свойства высокообъемной пряжи 42
3 Исследование влияния технологических параметров производства на показатели физико-механических свойств высокообъемной пряжи 59
3.1. Выработка высокообъемной пряжи с использованием поливинилхлориднвх волокон по кардной системе прядения хлопка 59
3.2. Экспериментальные и теоретические исследования влияния величин первой и второй крутки крученой высокообъемной пряжи, их соотношения и разности на показатели свойств 67
3.2.1. Оптимизация первой и второй крутки крученой высокообъемной полиэфирно-поливинилхлоридной пряжи линейной плотностью 84 текс х 2 67
3.2.2. Расчет формул первой и второй крутки высокообъемной пряжи с целью получения наибольшего диаметра или наибольшей прочности 73
3.3. Оптимизация параметров термообработки полиэфирно-поливинилхлоридной пряжи 77
3.3.1. Определение влияния параметров термообработки на показатели свойств высокообъемной пряжи 77
3.3.2. Исследование влияния величины усадки пряжи на ее диаметр 86
Выводы 88
4. Разработка способа улучшения упруго-эластических свойств высокообъемной пряжи из разноусадочных штапельных волокон 91
4.1. Исследование влияния нагрузки на изменение поперечников и удлинения высокообъемной пряжи 91
4.2. Исследование влияния натяжения, при перематывании высокообъемной пряжи на мотальной машине, на объемность и упруго-эластические свойства пряжи 101
5. Использование высокообъемной полиэфирно-поливинилхло-ридной пряжи при производстве текстильных изделий . 115
5.1. Исследование возможности производства верхних трикотажных изделий с использованием высокообъемной полиэфирно-поливинилхлоридной пряжи 115
5.2. Производственная проверка и расчет экономической эффективности 122
Общие выводы и рекомендации 127
Список литературы 130
Приложения 139
- Анализ исследований влияния содержания высокоусадочных волокон различных видов на показатели свойств высокообъемной пряжи
- Изучение свойств поливинилхлоридных и полиэфирных волокон до и после термообработки
- Экспериментальные и теоретические исследования влияния величин первой и второй крутки крученой высокообъемной пряжи, их соотношения и разности на показатели свойств
- Исследование влияния натяжения, при перематывании высокообъемной пряжи на мотальной машине, на объемность и упруго-эластические свойства пряжи
Введение к работе
Актуальность работы. Главной задачей XI пятилетки, как указано в решении ХХУТ съезда КПСС, является обеспечение дальнейшего роста благосостояния советских людей на основе устойчивого, поступательного развития народного хозяйства, ускорения научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, более рационального использования производственного потенциала, всех видов ресурсов и улучшения качества работы /1.1/.
Основным условием решения этой задачи является сокращение сроков создания и внедрения прогрессивной техники и технологии, рациональное использование сырья, снижение материалоемкости изделий и улучшение их качества.
Бурное развитие производства химических волокон объясняется рядом важных технико-экономических преимуществ по сравнению с натуральными, а также широкой сферой их потребления. Согласно пятилетнему плану развития народного хозяйства на 1980-1985 годы в СССР предусматривается увеличение выпуска химических волокон.
Доля синтетических волокон в общем балансе химических волокон постоянно растет и к 1990 году увеличится до 66 % /3.1/. Удельный вес синтетических волокон в мире, в общем балансе текстильного сырья к 2000 году возрастет до 60,6 - 63,4 %. Самый большой темп прироста будет приходится на полиэфирные волокна, т.к. они получаются из сравнительно дешевого сырья и обладают свойствами, обеспечивающими их хорошую переработку в текстильной промышленности и хорошее качество изделий, выработанных из этих волокон /2.1/.
Учитывая то, что синтетические волокна обычно являются гидрофобными, для устранения этого недостатка пряжу из них вырабаты- вают в смеси с натуральными волокнами. В последние годы налажен также выпуск чиетосинтетической пряжи. Это в основном высокообъемная пряжа, вырабатываемая по сокращенной системе прядения шерсти.
Для производства такой пряжи текстильные предприятия должны оснащаться специальным оборудованием, предназначенным для штапели-рования жгутовых волокон. С целью упрощения этой задачи большой интерес представляет собой технология выработки высокообъемной пряжи из разноусадочных штапельных волокон на оборудовании самой распространенной в текстильной промышленности кардной системы прядения хлопка.
Производство высокообъемной пряжи из разноусадочных штапельных волокон в хлопкопрядильной отрасли текстильной промьшшенности не требует дополнительных капитальных вложений и не увеличивает ее себестоимость по сравнению с высокообъемной пряжей из жгутовых волокон, выпрядаемой по сокращенной системе прядения шерсти. Необходимо учесть также и то, что требования к качеству жгутового волокна гораздо выше, чем к качеству штапельного.
В XI пятилетке Кустанайским заводом химического волокна освоено производство поливинилхлоридного волокна. Это один из самых дешевых видов волокна, вырабатываемых химической промышленностью, но оно обладает большим недостатком - высокоусадочностью. Как раз этот основной недостаток волокна может быть использован при производстве высокообъемной пряжи. Завод вырабатывает в год 9 тыс.т. поливинилхлоридного волокна с усадкой порядка 50 %у в т.ч. 500 т. с длиной штапеля 36-38 мм.
Снижение материалоемкости изделий, как отмечалось выше, одна из основных задач повышения эффективности производства. Использование высокообъемной пряжи при производстве ткацких и трикотажных изделий позволяет частично решить эту задачу в текстильной и лег- кой промышленности.
Цель работы. Целью работы является : разработка технологии производства высокообъемной пряжи из синтетических штапельных волокон с использованием высокоусадочного компонента с усадкой 50 % и более (сверхвысокоусадочный) по кардной системе прядения хлопка ; разработка способа улучшения упруго - эластических свойств нового вида высокообъемной пряжи из разноусадочных штапельных волокон ; определение взаимосвязей между основными технологическими параметрами производства высокообъемной пряжи и такими ее свойствами, как разрывная нагрузка, видимый поперечник (диаметр) и упруго-эластические свойства.
Методы исследований
При проведении экспериментальных и теоретических исследований использовались методы математического планирования эксперимента, в частности регрессионного, дисперсионного и корреляционного анализа.
Для оценки величины и характера натяжения высокообъемной пряжи при перематывании ее из мотков в конические бобины использовался электронный прибор, состоящий из переобразователя, четы-рехканального усилителя и магнитоэлектрического осциллографа.
Для приборной оценки свойств высокообъемной пряжи были использованы : разрывная машина ZT - 4, оптический часовой проектор (ЧШ и стандартные приборы.
При обработке результатов использовалась ЭВМ "ЕС-І022".
Для подтверждения достоверности результатов исследований широко использовались производственные проверки.
Задачи исследований
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи : установить оптимальное содержание сверхвыеокоусадочных ВОЛОКОН (поливинилхлоридных), обеспечивающих получение достаточной объемности и прочности при производстве высокообъемной пряжи из разноусадочных штапельных волокон по кардной системе прядения хлопка ; выявить степень влияния факторов, связанных с процессом производства высокообъемной пряжи из разноусадочных штапельных волокон по кардной системе прядения хлопка, на показатели ее физико-механических свойств ; найти способ растягивания нового вида высокообъемной пряжи после процесса термофиксации с целью улучшения упруго-эластических свойств ; разработать математические модели, позволяющие прогнозировать свойства высокообъемной пряжи и оптимизировать параметры ее производства ; определить зависимость изменения диаметра высокообъемной пряжи от величины усадки в процессе термообработки и изменения диаметра терморелаксированной пряжи от величины прикладываемого натяжения ; уточнить методику определения упруго-эластических свойств высокообъемной пряжи, содержащей небольшое количество сверхвысо-коусадочных волокон.
Научная новизна
Впервые предложен способ улучшения упруго-эластических свойств высокообъемной пряжи из разноусадочных штапельных волокон, вырабатываемой по кардной системе прядения. Способ защищен авторским свидетельством СССР № 992620. Впервые определено оптимальное содержание сверхвысокоусадочных волокон (усадка 50 % и более) при производстве высокообъемной пряжи из синтетических штапельных во- локон по кардной системе прядения хлопка. Установлена взаимосвязь между показателями свойств нового вида высокообъемной пряжи и параметрами ее производства. Получены математические модели позволяющие прогнозировать свойства высокообъемной пряжи» При определении упруго-эластических свойств нового вида высокообъемной пряжи определена предварительная нагрузка натяжения. Практическая ценность
Разработан технологический режим производства полиэфирно-поливинилхлоридной высокообъемной пряжи. Разработаны и утверждены ТУ 17 УССР 3684-83.
Разработан ассортимент верхних трикотажных изделий с использованием нового вида высокообъемной пряжи.
Предполагаемый выпуск высокообъемной пряжи с использованием поливинилхлоридных волокон - 500 т. в год и трикотажных изделий из этой пряжи - НО тыс.штук в год.
Ожидаемая экономическая эффективность от использования высокообъемной пряжи при производстве трикотажных изделий составит 77 тыс.руб. в год.
Реализация результатов работы
На Киевской опытно-технической текстильной фабрике внедрены оптимальные параметры производства высокообъемной полиэфирно-поливинилхлоридной пряжи линейной плотностью 84 текс х 2 по кардной системе прядения хлопка. По ТУ 17 УССР 3684-83 на пряжу высокообъемную полиэфирно-поливинилхлоридную выработана опытная партия пряжи в объеме 15 т.
На Киевской базовой трикотажной фабрике выпущено 40 тыс. штук верхних трикотажных изделий с использованием высокообъемной полиэфирно-поливинилхлоридной пряжи. Экономическая эффективность составила 28 тыс.рублей.
Апробация работы. Основные результаты доложены и получили положительную оценку на научно-техническом совете Украинского научно-исследовательского института текстильной промышленности (г. Киев, 1983 г.), на заседании кафедры механической технологии волокнистых материалов ЛИТШІ им. С.М.Кирова (г. Ленинград, 1983г.), на техническом совете Киевской опытно-технической текстильной фабрики (г. Киев, 1983 г.). По материалам работы имеется 4 публикации. На способ производства высокообъемной пряжи получено а.с. СССР № 992620. Пряжа, выработанная по разработанной технологии, была отмечена Дипломом Главного комитета Выставки достижений народного хозяйства Украинской ССР, с вручением медали и денежной премии.
Анализ исследований влияния содержания высокоусадочных волокон различных видов на показатели свойств высокообъемной пряжи
Соотношение разноусадочных компонентов в пряже является одним из основных вопросов при разработке технологии производства высокообъемной пряжи.
При исследовании показателей физико-механических свойств высокообъемной пряжи с различным соотношением высоко-, и низкоусадочных компонентов было отмечено, что во всех случаях усадка пряжи быстро возрастает с увеличением содержания высокоусадоч ного компонента до 30-40 %, после чего возрастание замедляется. Что касается объемности, то с повышением содержания высокоусадочного компонента в смеси она резко увеличивается и при 30-50 %-ном содержании достигает максимума. При дальнейшем увеличении содержания высокоусадочного компонента объемность пряжи понижается. Изменение относительной разрывной нагрузки происходит следующим образом. Увеличение доли высокоусадочных волокон до 50 % у полиэфирной пряжи и до 40 % у полиакрилнитрильной пряжи ведет к уменьшению относительной прочности /2.5, 2.10, 3.14, 3.15/. Таким образом, выбирая соотношение разноусадочных компонентов, приходится решать компромиссную задачу получения высокообъемной пряжи с прочностью, необходимой для дальнейшей переработки,и достаточной объемностью.
Зиновьева Т.К. и Аникеенко Т.С. в Ленинградском научно-исследовательском институте текстильной промышленности изучали вопрос производства высокообъемной полиакрилнитрильной пряжи с использованием высокоусадочного волокна нитрон - 12 с усадкой 35 -40 % и нитрон - 17 с усадкой 25 %. Пряжа вырабатывалась линейной плотностью 15 текс, 18 текс, 29 текс по кардной системе прядения хлопка. 40 % любого из этих видов высокоусадочного волокна в смеси с низкоусадочным полиакрилнитрильным волокном обеспечило получение высокообъемной пряжи /3.7, 3.8/.
И.И.Тимм /3.16/ считает, что в пряже, предназначенной для ткачества, минимальное количество высокоусадочных волокон должно быть не менее 30 %, для трикотажа - не менее 40 %. Приятный гриф, указывает автор, имеют ткани, выработанные из пряжи с содержанием в смеси 55 % высокоусадочного волокна ( Тге (ҐС ґа ) и 45 % шерсти.
В Украинском научно-исследовательском институте текстильной промышленности проводились работы по выработке высокообъемной пряжи с использованием полиакрилнитрильных бикомпонентных волокон. Усадка бикомпонентных волокон составляет - 20-25 %. Пряжа вырабатывалась по кардной системе прядения хлопка. В результате проведенных работ доказана возможность выработки высокообъемной пряжи с использованием бикомпонентных волокон в количестве 40 -50 %, Объемная плотность полученной пряжи равна - 0,16мг/мм , относительная прочность 8,0 сН/текс /З.б/.
Бунарева З.С. /3.14, 4.1/ на Кораблинском комбинате шелковых тканей изучала вопрос производства высокообъемной пряжи из разноусадочных штапельных полиакрилнитрильных волокон (длина до 75 мм) на оборудовании хлопчатобумажного типа. Смешивание 50 % высокоусадочных (усадка 25-30 %) с 50 % низкоусадочных волокон позволяет вырабатывать высокообъемнуго пряжу с объемной плотностью 8,6 см3/г (0,16 мг/мм3), что вполне соответствует требованиям к высокообъемной пряже, и относительной прочностью 5,7 сН/текс. В результате проведенной работы установлено, что использование высокоусадочного нитрона 0,33-0,28 текс и низкоусадочного волокна нитрон 0,33 текс в соотношении 50x50 позволяет производить высокообъемную пряжу хорошего качества на оборудовании хлопчатобумажного типа.
На протяжении ряда лет проводились работы по разработке технологии выработки высокообъемной пряжи из синтетических высокоусадочных и натуральных низкоуеадоадых волокон. Чаще всего в виде низкоусадочного компонента используется шерстяное волокно. В Ленинградском институте текстильной и легкой промышленности исследователем Леван Т.Г. /3.17, 4.2/ проводились работы по определению процентного содержания разноусадочных волокон при выработке высокообъемной пряжи по аппаратной системе прядения. В качестве высокоусадочного компонента было использовано модифицированное полиэфирное волокно с усадкой 25 %t в качестве малоусадочного -шерсть помесная 64-60 нормальная.
Исследовались смеси следующих составов : I - 30 % лавсана высокоусадочного и 70 % шерсти П - 50 % лавсана высокоусадочного и 50 % шерсти Ш - 70 % лавсана высокоусадочного и 30 % шерсти.
Результаты испытания пряжи на объемность показали, что введение в смесь высокоусадочного компонента позволяет значительно увеличить диаметр аппаратной пряжи после термообработки и снизить ее объемную плотность. Пряжа с содержанием 30-50 % высокоусадочного компонента имеет почти одинаковый эффект объемности. Смесь с 70 % высокоусадочного компонента дает несколько меньший эффект. Таким образом, используя 30-50 % высокоусадочного лавсана в смеси с шерстью можно получить по аппаратной системе прядения пряжу хорошего внешнего вида, с мягким грифом и показателями физико-механических свойств, удовлетворяющими требованиям дальнейшей переработки.
В Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности разработана технология производства высокообъемной пряжи из смеси прочеса отходов натурального шелка и штапельных полиакрилнит-рильных волокон с усадкой 30-33 %. При проведении исследовательских работ вырабатывались образцы пряжи с различным соотношением компонентов (интервал 15 %), Было отмечено, что наиболыцую объемность пряжа приобретает при содержании высокоусадочного нитронового волокна от 15 до 60 %. Учитывая, что нитроновое волокно значительно дешевле прочеса натурального шелка, высокообъемную пряжу следует вырабатывать при максимальном содержании нитронового волокна, а именно от 40 до 50 % /2.9, 3.9/.
В этом же институте проводились работы по производству высокообъемной пряжи с использованием жгутового полиакрилнитрильного волокна. В результате для изготовления высокообъемной пряжи из прочеса отходов натурального шелка и жгутового полиакрилнитрильного волокна рекомендовано готовить смесь, содержащую 60-40 % первого и 40-60 % второго компонентов /2.3/.
В работах профессора В.А.Усенко описаны способы получения высокообъемной пряжи с использованием высокоусадочных волокон как жгутовых, так и штапельных, и низкоусадочных волокон различных видов. Сделан вывод, что волокна в смеси должны подбираться таким образом, чтобы разность в усадке компонентов была не менее 18-20 %, Вложение высокоусадочного компонента во всех случаях составляло 30-50 % /2.5, 3.1/.
Изучение свойств поливинилхлоридных и полиэфирных волокон до и после термообработки
Использование высокоусадочных волокон позволяет вырабатывать изделия с новыми потребительскими свойствами и расширять область применения синтетических волокон. Смешивание высокоусадочных и низкоусадочных волокон и последующая их термическая обработка в пряже или в изделиях придают им повышенную объемность, которую нельзя получить у изделий, содержащих обычные виды волокон.
В процессе термической обработки высокоусадочный компонент укорачивается (усаживается), принимая более определенную ориентацию по оси пряжи. Низкоусадочный компонент обвивается вокруг высокоусадочного, принимая менее ориентированное положение в том же направлении. Это придает пряже пушистость и рыхлость, уменьшает объемную массу и значительно увеличивает объем. В результате существенно улучшаются эксплуатационные и гигиенические свойства изделий, выработанных из такой пряжи.
Высокоусадочные полиакрилнитрильные и полиэфирные волокна нашли широкое применение при производстве высокообъемной пряжи. Однако, их выпуск еще недостаточен, а высокоусадочные свойства им придаются, в основном, в процессе штапелирования путем разрыва с предварительным вытягиванием на специальном оборудовании, дополнительно устанавливаемом на прядильных фабриках.
В последние годы Кустанайским заводом химического волокна освоен выпуск штапельного поливинилхлоридного волокна (ПВХ) из полимера марки Ш-4, сформованное по мокрому способу в воднодиме-тилформамидной ванне. Поливинилхлоридное волокно производится из дешевого вполне доступного сырья и имеет сильно пористую структуру. В результате после термообработки повышается объемная масса волокна, а объем и площадь поперечного сечения уменьшаются. Ассортимент волокна, выпускаемого Кустанайским заводом разнообразен. В данной работе использовалось волокно линейной плотностью 0,333 текс и длиной 36-38 мм. ПВХ волокно обладает минимальной теплопро водностью, высокими электроизоляционными свойствами. Оно сильно электризуется, заряжаясь в отличие от других волокон отрицательно, очень стойко к действию концентрированных растворов кислот, щелочей, окислителей, восстановителей, не повреждается плесенью, грибками, бактериями, насекомыми. Температура начала усадки волокна 70С /2.15, 2.16, 3.29, 3.30/.
В таблице 2.1. приведены показатели физико-механических свойств поливинилхлоридного волокна до и после термообработки. Испытание волокон проводилось в лабораторных условиях УкрНИИТП. Термообработка волокон осуществлялась в волокноусадочной камере при температуре 120С в среде насыщенного пара.
Как видно из таблицы, поливинилхлоридное волокно обладает малой относительной прочностью, а после термообработки потеря прочности происходит более чем вдвое и в итоге составляет всего 12,9 сН/текс.
Исследования /3.29/ изменения свойств поливинилхлоридных волокон после термических обработок в различных условиях показали, что при температуре свыше 80С происходит изменение конформации макромолекул, дезориентация структурных элементов, изменение первоначальной структуры волокна. Прочность и устойчивость к многократным деформациям при этом падают, удлинение и относительная прочность в петле растут. Изменения доли упругой и эластичной деформаций и начального модуля протекают аналогично.
Поливинилхлоридные волокна, вырабатываемые Кустанайским заводом, неравномерны по свойствам, а после термической обработки неравномерность значительно увеличивается.
Термообработка поливинилхлоридных волокон в свободном состоянии показала, что их усадка составляет более 50 %. Известно /3.29/, что при температуре выше 90С волокно практически полностью усаживается за время, меньшее I мин. Усадка ПВХ волокон происходит в результате изменения конформаций макромолекул. При ориентационной вытяжке происходит распрямление молекулярных цепей. Такая напряженная конформация макромолекул сохраняется в готовом волокне, т.к. на всех стадиях технологического процесса усадка волокна исключается.
Таким образом,можно предположить, что добавление в смесь к низкоусадочным волокнам, например, полиэфирным, обладающим хорошими прочностными и упругими свойствами, небольшого количества (10-15 %) ПВХ волокон с усадкой 50 % и более, сделает возможным получение высокообъемной пряжи с достаточной прочностью и объемностью.
Содержание высокоусадочного компонента должно быть таким, что бы пряжа в процессе термообработки усадилась на величину, позволяющую малоусадочным волокнам изогнуться и образовать на поверхности петли, что придает ей объемность, рыхлость и пушистость. В виде малоусадочного компонента использовались полиэфирные (лавсановые) волокна (ПЭФ) линейной плотностью 0,333 текс и длиной 36-38 мм, выпускаемые Могилевским заводом химического волокна. Штапельное волокно лавсан обладает термофиксированной извитостью, оно подвергается термостабилизации в процессе производства. Полиэфирное волокно обладает такими свойствами, как высокий начальный модуль и прочность в сухом и мокром состоянии, хорошая степень восстановления при изгибе. Это волокно упруго, эластично и обладает малой ползучестью /2.16, 2,17, 2.18, 3.30, 3.31/.
Экспериментальные и теоретические исследования влияния величин первой и второй крутки крученой высокообъемной пряжи, их соотношения и разности на показатели свойств
Значительное влияние на основные показатели свойств высокообъемной пряжи оказывает ее крутка. Правильный подбор круток при выработке высокообъемной пряжи из штапельных разноусадочных волокон является очень важным вопросом, так как при слишком низкой крутке возникновение недостаточных сил трения между волокнами может привести Е тому, что высокоусадочные волокна будут сокращаться независимо от низкоусадочных, т.е. просто укоротятся, не вызывая изгибания низкоусадочных волокон. При высокой крутке образованию объемности будут мешать большие сжимающие усилия. С целью повышения объемности и прочности пряжи ее скручивают в 2 сложения. Прочность крученой пряжи больше, чем сумма прочно-стей скручиваемых нитей, так как в процессе кручения увеличивается давление волокон и нитей друг на друга, возрастает общее трение и сопротивление разрыву /2.26, 2.27, 3.33/. Вследствие этого лучше используется прочность волокна. Скручивание пряжи в 2 сложения несколько уменьшает сжимающие усилия волокон в стренгах, что позволяет больше извиться низкоусадочным волокнам. Кручение увеличивает эластичность пряжи. У крученой пряжи эластичность на 10-15 % выше, чем у одиночной нити /3.26, 3.27/.
При выработке полиэфирно-поливинилхлоридной пряжи линейной плотностью 84 текс х 2 изменение первой и второй круток осуществлялось, исходя из того, что пряжа может быть использована как при производстве трикотажных изделий, так и при производстве тканей. В таблице 3.4 приведена матрица ортогонального планирования второго порядка, в которой показано изменение двух факторов (Хт-первая крутка, & - вторая крутка) на трех уровнях /2.28/. План включает в себя 9 опытов. При решении данной задачи за параметры оптимизации были приняты следующие показатели физико-механических свойств пряжи : jj - относительная разрывная нагрузка, у -диаметр пряжи. В таблице 3.5 приведены величины параметров в зависимости от изменения величин круток. В результате расчетов, проведенных на ЭВМ "EG-I022", получены зависимости параметров оптимизации от исследуемых переменных факторов. В натуральных значениях факторов эти зависимости имеют вид :
Уровень значимости всех коэффициентов уравнения 0,9. Анализ моделей показывает, что варьируемые факторы оказывают статистически значимое влияние на выбранные параметры оптимизации. Значение коэффициентов множественной корреляции для обоих уравнений больше 0,7, что говорит о хорошей сходимости экспериментальных и расчетных значений параметров оптимизации. На рис. 3.3 - 3.4 представлен графический анализ полученных уравнений регрессии. На первом рисунке показано изменение относительной разрывной нагрузки в зависимости от первой крутки при постоянных значениях второй. Из рисунка видно, что наибольшую прочность пряжа имеет при значении второй крутки 170 м , почти на всем протяжении изменения первой крутки в интервале ЗЮ-390м . Наименьшую прочность пряжа имеет при соотношениях первой и второй круток 310/200 и 390/140. В первом случае это связано с тем, что крутка стренг недостаточна, а величина 200 м второй крутки не столько укрепляет пряжу, сколько раскручивает стренги.
При соотношении 390/140 - вторая крутка является очень низкой, а крутка стренг - 390 м имеет большее отклонение от критической, чем в случае 310 - 350 м . Уравнение для диаметра представлено графически на рис. 3.4. Графический анализ показывает, что наибольший диаметр пряжа имеет при соотношении круток 310/200 и 310/170. Это указывает на то, что при таком соотношении круток крученой пряжи линейной плотностью 84 текс х 2 разноусадочные волокна находятся во взаимодействии, которое позволяет максимально усадиться высокоусадочным, изогнуться и выйти петлями на поверхность низкоусадочным волокнам. Т.о. наименьшая разница первой и второй круток в выбранном интервале обеспечивает получение высокообъемной пряжи с наибольшим диаметром.
Исследование влияния натяжения, при перематывании высокообъемной пряжи на мотальной машине, на объемность и упруго-эластические свойства пряжи
Проведение предварительных опытов по растягиванию высокообъемной пряжи на мотальной машине M-I50 показало, что после перематывания пластическая доля деформации равна 0,62-0,64, тогда как до перематывания она равнялась 0,88-0,90. Полная деформация составляла 35-36 % для пряжи нерастянутой и 16-17 % для растянутой.
Т.о. перематывание пряжи на мотальной машине позволяет провести предварительное ее растягивание и улучшение упруго-эластических свойств.
В данном разделе определяется при каких параметрах перематывания пряжи на мотальной машине растягивание будет оптимальным, т.е. позволит максимально уменьшить пластическую долю деформации, сохранив при этом объемность пряжи. С этой целью было проведено перематывание высокообъемной пряжи из мотков в бобины по плану ортогонального планирования второго порядка (табл.4.3). Из таблицы видно, что план предусматривает изменение 2-х факторов (Хт - скорость перематывания, Х - величина шайбовой нагрузки) на трех уровнях. В том числе для Xj - 200 м/мин (-1) ; 300 м/мин. (0) ; 400 м/мин. (+1) и для У - 0 сН (-1) ; 32 сН (0) ; 64 сН (+1). Уровни факторов выбирались, исходя из возможностей машины и технико-экономических показателей ее работы и обслуживания.
При решении задачи изучался вопрос изменения относительной прочности, диаметра и пластической доли деформации пряжи в зависимости от условий перематывания, т.е. величины натяжения.
Пользуясь экспериментальными данными таблицы 4.3 и матема тическими методами /2.28/, произведен расчет и получены регрессионные уравнения для диаметра #2=1»26-0,0833Хт-0,039Хр и для пластической доли деформации fa =0,63705-0,0308Хт.
Расчет обоих уравнений осуществлялся для кодированных значений переменных. Проверка адекватности проводилась путем расчета критерия Фишера и сравнения этого значения с табличным. С доверительной вероятностью 95 % обе модели адекватны.
Для относительной прочности расчет уравнения не осуществлялся, т.к. изменение ее величины в пределах одной повторности незначительно (табл.4.3). Это говорит о том, что выбранные условия перематывания пряжи не приводят к нарушению ее структуры.
Анализ полученных уравнений показывает, что изменение диаметра линейно связано с изменением скорости перематывания и величиной шайбовой нагрузки, а пластическая доля деформации в данном случае зависит только от скорости перематывания. В уравнении для диаметра скорость перематывания более значима, чем величина шайбовой нагрузки. Увеличение обоих факторов ведет к уменьшению диаметра, а увеличение скорости перематывания к уменьшению пластической доли деформации. Необходимо также отметить, что изменение скорости перематывания оказывает большее влияние на изменение диаметра, чем на изменение пластической доли деформации. Если величину шайбовой нагрузки выбрать постоянной, при которой сохраняется максимальный диаметр (Х -І), то изменение диаметра от изменения скорости перематывания будет в интервале 1,22-1,38 мм, тогда как изменение пластической доли деформации будет изменяться всего в пределах 0,61-0,67. Средний уровень для диаметра будет равен 1,3 мм, для пластической доли - 0,63. Эти показатели являются вполне удовлетворительными с точки зрения достаточной объемности и величины пластической доли, которая в данном случае соответствует этому показателю полушерстяной пряжи. Необходимо подчеркнуть, что определение упруго-эластических свойств пряжи осуществлялось при нагрузке 25 % от разрывной в течение 240 минут.
Таким образом, перематывание высокообъемной пряжи на мотальной машине со скоростью 300 м/мин без шайбовой нагрузки обеспечивает сохранение достаточной объемности и одновременно удовлетворительные упруго-эластические свойства. Для определения величины натяжения пряжи и ее колебаний при перематывании на мотальной машине из мотков использовалась тензометрическая установка.
Схема сматывания пряжи из мотка в бобину представлена на рисунке 4.3, где I - мотовило; 2 - моток пряжи ; 3 - шайбовый прибор мотальной машины ; 4 - бобина.
Тензометрическая установка содержит преобрабователь натяжения нити в электрический сигнал, который крепился за шайбовым прибором, четырехканальный усилитель УТЧ-І и магнито-электрический осциллограф МОЧЧ.І с записывающим устройством. На преобразователе закреплялся упругий элемент в виде консольной балки 3 (рис.4.4) равного сопротивления, на поверхности которой- наклеены тензодатчики 2 с базой 30 мм, соединенные по полумостовой схеме.
На упругом элементе установлен воспринимающий нитепроводник в виде глазка 4, через который проходит пряжа I. Требуемая величина угла прогиба пряжи поддерживается направляющими нитепровод-никами 5. Равнодействующая натяжений ветвей нити деформирует балку, что приводит к удлинению одной ее поверхности и к укорочению другой. Соответственно сопротивление тензодатчика;- закрепленного на одной поверхности балки увеличивается, а на другой уменьшается. Равновесие в цепи нарушается, и на ее выходе появляется сигнал, который усиливается и преобразуется в величину натяжения нити /2.29, 2.30/. Скорость движения пленки при записи осциллограмм - 16 см/сек. На рисунке 4.5 показан образец одной из осциллограмм.
Расчет средней величины натяжения осуществлялся по замерам на осциллограммах путем обработки этих данных с помощью метода произведений. В таблице 4.4 представлены значения среднего натяжения и коэффициента вариации в зависимости от скорости перематывания и величины шайбовой нагрузки. Из таблицы видно, что изменяя параметры заправки мотальной машины в выбранныфнтервалах, средняя величина натяжения пряжи меняется незначительно и не разрушает структуры пряжи.
Выбранные параметры заправки мотальной машины (скорость 300 м/мин, без шайбовой нагрузки), обеспечивают перематывание пряжи с натяжением, растягивающим ее до распрямления низкоусадочных волокон. Из представленной на рис. 4.5 осциллограммы видно, что изменение натяжения высокообъемной пряжи при перематывании из мотка в бобину подчиняется некоторым закономерностям. Для определения характера изменения натяжения вычислялась корреляционная функция /2.20/.
