Содержание к диссертации
Введение
Анализ использования текстильных отходов в производстве волокнистых материалов различного функционального назначения... 10
1.1. Характеристика отходов текстильной промышленности... 10
1.2. Вторичные материальные ресурсы
1.2.1. Получение и обработка восстановленных волокон из BMP 15
1.2.2. Анализ возможностей существующего оборудования для получения восстановленных волокон из лоскута
1.2.3.Опыт использования восстановленных волокон из BMP для производства текстильных изделий
1.3. Требования к материалам СЗО пожарных. Огнестойкие текстиль 39
ные материалы и вещества 43
1.3.1 Огнестойкие текстильные материалы и вещества
1.4. Арамидные волокна и нити. Способы получения, свойства и их использование для изготовления текстильных материалов различного функционального назначения (в том числе специальной защитной одеж л 47
ДЫ) 47
1.4.1. Арамидные нити. Способы получения и свойства
1.4.2. Использование арамидных волокон и нитей для изготовления текстильных материалов различного функционального назначения 64
1.4.3. Выводы и постановка задачи исследований
Выбор и обоснование объектов и методов исследования
2.1. Характеристика объектов исследования 66
2.1.1. Регенерированные параарамидные волокна СВМ 66
2.1.2. Варианты пряжи, полученные в лабораторных условиях 66
2.1.3. Варианты пряжи, полученные в промышленных условиях 67
2.1.4. Варианты тканых полотен из промышленных образцов пряжи... 68
2.1.5. Варианты трикотажных полотен из промышленных образцов пря
жи 69
2.2. Методы и средства исследования объектов 70
2.2.1. Методы и средства исследования регенерированных параарамидных 70
волокон СВМ
2.2.2. Методика количественного химического анализа исследования
двухкомпонентных смесей СВМ / шерсть по переходам 75
2.2.3. Методы и средства исследования пряжи на базе отходов СВМ 76
2.2.4. Исследование тканых полотен, выработанных из пряжи на базе отходов СВМ 77
2.2.5. Исследование физико- механических показателей трикотажных полотен 78
2.2.6. Измерение термозащитных характеристик опытных образцов пряжи,
ткани и трикотажа на базе отходов СВМ 81
2.2.7. Определение стойкости тканого образца к прожиганию
Разработка технологии получения пряжи на базе отходов СВМ по аппаратной системе прядения шерсти 88
3.1 Лабораторные исследования свойств регенерированных пара арамидных волокон и выработка опытных образцов пряжи по технологии прядения шерсти 88
3.2. Получение опытной партии пряжи на базе регенерированного волокна СВМ в лабораторных условиях 94
3.3. Исследование физико-механических свойств опытных образцов пряжи на базе отходов СВМ 98
3.4. Экспертная оценка значимости ограниченного числа показателей качества технологического процесса получения пряжи, содержащей отходы СВМ 100
3.5. Проведение производственного эксперимента по оптимизации техно з
логических параметров кольцевой прядильной машины для переработки
двухкомпонентных смесей 102
3.5.1.Исследование зависимости изменения основных физико механических показателей пряжи, содержащей отходы СВМ от заправоч
ных параметров прядильной машины ПБШГ и количества содержания волокон СВМ в смеске 3.6. Исследование физико-механических и специальных свойств промыш 118
ленных образцов пряжи на базе отходов СВМ
3.6.1. Исследование физико-механических свойств промышленных образ
цов пряжи на базе отходов СВМ -.-«о
3.7. Экспертная оценка значимости ограниченного числа показателей качества пряжи, содержащей отходы СВМ для материалов, применяемых в -«24 производстве защитной одежды 3.8. Исследование структурных характеристик промышленных образцов пряжи 125
3.9. Исследование деформационных характеристик пряжи 12о
3.10. Применение теории графов для анализа связей между характеристиками физико-механических свойств пряжи разных способов пряде ния 138
3.11. Исследование изменения свойств пряжи при действии высоких температур 142
Наработка опытных образцов ткани и трикотажа на базе отходов СВМ. Изучение физико-механических и специальных свойств тканых и трикотажных полотен 150
4.1 .Наработка опытных образцов ткани на базе отходов СВМ
4.2.Изучение физико-механических и специальных свойств полученных
тканых полотен 152 4.3.Наработка опытных образцов трикотажа на базе отходов СВМ 160
4.4.Изучение физико-механических и специальных свойств полученных трикотажных полотен CLASS Сравнительный анализ стоимостей тканого полотна на базе отходов СВМ и тканого полотна на базе комплексных нитей СВМ ... 175 CLASS
Общие выводы и рекомендации 178
Список литературных источников
- Анализ возможностей существующего оборудования для получения восстановленных волокон из лоскута
- Варианты пряжи, полученные в лабораторных условиях
- Получение опытной партии пряжи на базе регенерированного волокна СВМ в лабораторных условиях
- Исследование деформационных характеристик пряжи
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. В условиях современных производственно-экономических отношений особое внимание уделяется разработке ресурсосберегающих технологий, которые при минимальных материальных затратах позволяют обеспечить производство конкурентоспособных изделий для разных отраслей промышленности.
Все большее значение при этом приобретает производство материалов, используемых при изготовлении изделий, эксплуатируемых в условиях повышенных температур, которые кроме защитных должны обладать комплексом эргономических, потребительских и стоимостных показателей, что определяет конкурентоспособность таких материалов в условиях рынка.
Поэтому особую актуальность имеет создание технологии получения таких материалов на основе текстильных отходов производства параарамидных нитей и лоскута, позволяющих обеспечить российские текстильные предприятия новым видом более дешевого сырья и получить конкурентоспособные материалы с новыми свойствами для эксплуатации в условиях повышенных температур, что имеет большое технико-экономическое и социальное значение.
Отдельные этапы диссертационного исследования проводились:
в рамках госбюджетной НИР 09.02.012 по научно-технической программе
Минобрнауки РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники РФ» по теме «Ресурсосберегающая технология совместной переработки регенерированных СВМ волокон в смесях с шерстяными волокнами»;
в рамках госбюджетной НИР Лентек 1.3.04 по тематическому плану НИР Минобрнауки РФ по теме «Исследование взаимодействия разнородных волокон в процессах формирования текстильных структур и оптимизация технологических параметров их производства» (2004-2006 гг.).
Цель и задачи исследований:
Целью работы является разработка технологии получения пряжи из смесей, содержащих отходы параарамидных (ПАА) нитей и тканей, предназначенной для производства текстильных материалов, используемых для специальной защитной одежды работников МЧС.
В соответствие с поставленной целью решались следующие задачи:
выбор оборудования для получения регенерированных ПАА волокон из тканого лоскута и оптимизация режимов его работы;
оценка свойств волокнистого материала, полученного в результате разволокнения текстильных отходов ПАА нитей и тканей;
исследование влияния вложения в смесь ПАА отходов на процесс чесания на чесальном аппарате «Бефама СR-24»;
разработка состава смесей и выбор технологических режимов для производства опытной пряжи;
исследование структурных, деформационных и физико-механических свойств пряжи, содержащей отходы производства ПАА нитей и тканей;
исследование воздействия высоких температур на изменение физико-механических свойств пряжи;
исследование физико-механических и теплофизических свойств образцов тканых и трикотажных полотен, полученных из пряжи, содержащей отходы производства ПАА нитей и тканей;
оценка экономической целесообразности использования отходов производства ПАА нитей и тканей в производстве пряжи, пригодной для изготовления текстильных материалов для специальной защитной одежды работников МЧС.
Объекты и методы экспериментальных и теоретических исследований
Работа содержит экспериментальные и теоретические исследования, проводившиеся с целью разработки эффективной технологии получения пряжи из смесей разволокняемых отходов производства ПАА нитей и тканей и шерсти, и создания нового ассортимента тканей и трикотажа, для использования в производстве специальной защитной одежды для МЧС.
При проведении работы использовались стандартные методы исследования геометрических, физических и физико-механических свойств волокнистых материалов; на основе количественного химического анализа определялось долевое содержание компонентов параарамидно-шерстяной смеси в полуфабрикатах и пряже и оценивалось его влияние на основные свойства тканых и трикотажных полотен; использовались специальные методы для определения возможности применения разработанных материалов для изготовления СЗО работников МЧС. Среднестатистическая погрешность измерений в стандартных условиях не превышала 5-7%.
Научная новизна полученных автором результатов
Разработан и научно обоснован состав смесей на базе ПАА отходов, позволяющий вырабатывать текстильные материалы, пригодные для использования в производстве специальной защитной одежды работников МЧС.
Изучены корреляционные связи между показателями основных свойств пряжи, содержащей ПАА регенерированные волокна, различных способов прядения;
Разработаны научно обоснованные технологические параметры, обеспечивающие стабильность технологического процесса кольцевого прядения и получение качественной пряжи на базе переработки смесей параарамидных отходов и шерсти;
Пряжа, полученная на базе смесей из ПАА отходов, защищена патентом РФ №2241082 и может быть рекомендована для производства тканых и трикотажных полотен, используемых в производстве специальной защитной одежды для МЧС;
Практическая значимость результатов диссертационной работы:
Разработана ресурсосберегающая технология переработки смесей на базе ПАА отходов на шерстопрядильном оборудовании;
Разработаны рациональные сырьевые композиции для получения пряжи, содержащей отходы производства ПАА нитей и ткани, пригодной к использованию в производстве текстильных материалов специального назначения;
Результаты работы использованы на ООО «Институт технических сукон». Выпущено с 2003 года 52 тонны пряжи и 46 тонн ткани.
Апробация работы. Результаты работы были доложены, обсуждены и получили положительную оценку на международных и всероссийских конференциях:
«Текстиль, одежда, обувь: дизайн и производство» (г.Витебск, 2002 г.) – «Новые текстильных материалы на основе ресурсосберегающей технологии переработки регенерированного огнестойкого СВМ волокна в чистом виде и в смеси с натуральными волокнами»;
«Отходы в доходы» (г.Санкт-Петербург – 2004г.) - «Использование регенерированных волокон СВМ в чистом виде и в смеси с натуральными волокнами для получения текстильных материалов специального назначения»;
«Поиск-2004» (г. Иваново) - «Исследование свойств новых текстильных материалов, полученных на основе ресурсосберегающей технологии переработки регенерированного огнестойкого параарамидного волокна в чистом виде и в смеси с натуральными волокнами».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, включая две статьи в журнале Известия вузов. Технология текстильной промышленности. Получен патент РФ №2241082 «Одиночная пряжа для текстильных изделий».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и двух приложений. Работа изложена на 187 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков, 25 таблиц, список используемой литературы включает 115 наименований.
Анализ возможностей существующего оборудования для получения восстановленных волокон из лоскута
Известно, что технологические отходы текстильной промышленности и вторичные материальные ресурсы составляют около 25 % всего перерабатываемого в мире текстильного сырья. Это огромные резервы, которые можно и нужно использовать для производства текстильных изделий.
Недостаток сырья, который сегодня существует в мировом текстильном производстве, заставляет комплексно подходить к его использованию и повсеместно внедрять ресурсосберегающие и безотходные технологии.
Поэтому рациональное и эффективное использование текстильных технологических отходов и BMP имеет в настоящее время особое значение. Оно влияет на уровень развития промышленности и себестоимость продукции и требует нового подхода к экономии сырья и материалов. Этому уделяется особое внимание во всех развитых странах: больших успехов достигла Италия, применяющая не только отечественные, но и импортные отходы, главным образом из США и стран Западной Европы. Отходы производства с успехом используют на предприятиях текстильной промышленности Франции, Германии, Бельгии [17].
Сегодня высокие цены на волокнистое сырье и его недостаточное количество на мировом рынке заставляют искать пути снижения себестоимости готовой продукции благодаря оптимальному использованию сырья, так как около 70% себестоимости пряжи составляет стоимость сырья. В связи с этим в последние годы предприятия все активнее применяют для производства текстильных материалов (пряжа, ткань, нетканые материалы, композиты, наполнители и т.п.) технологические отходы и регенерированные волокна, полученные путем разволокнения текстильных отходов швейных, трикотажных и ткацких предприятий и ВМС. Смеси, содержащие отходы разных видов, имеют большое число коротких волокон и сорных примесей, отличаются высокой сте пенью неравномерности по свойствам. Переработка таких смесей требует уточнения и оптимизации существующих технологических режимов. Известно, что для максимально-эффективного использования сырья прежде всего нужно правильно отрегулировать разрыхлительно-трепальные агрегаты и чесальные машины и усовершенствовать работу прядильного оборудования [21]. 1.2. Вторичные материальные ресурсы.
Вторичные материальные ресурсы (BMP) — отходы производства и потребления, которые на данном этапе развития науки и техники могут быть использованы в народном хозяйстве, к ним относятся остатки материалов,и сырья, образующиеся в процессе производства продукции, не полностью утратившие потребительскую ценность исходного сырья и материалов /7, 35]
Под отходами производства, относящиеся к BMP, следует понимать: Остатки материалов и сырья, образующиеся в процессе изготовления продукции, не полностью утратившие потребительскую ценность исходного сырья и материалов, которые могут быть использованы в народном хозяйстве в качестве сырья или добавки к нему; Продукты физико-химической переработки сырья, не являющиеся целью данного производства, которые могут быть использованы в народном хозяйстве как готовая продукция после соответствующей доработки или в качестве сырья для переработки.
Под отходами потребления, относящиеся к BMP, следует понимать различные амортизированные изделия и материалы, которые после их физического или морального износа могут быть использованы в качестве сырья или направлены для повторного использования по непрямому назначению.
К отходам потребления в легкой промышленности относятся изношенные и бывшие в употреблении волокнистые материалы и изделия, негодные для применения по прямому назначению, но пригодные после соответствующей обработки к использованию в качестве сырья для изготовления промышленной продукции. К отходам потребления относятся также отходы, получаемые ввиде
п
лоскута и различных деталей при раскрое и изготовлении швейных, трикотажных, фетровых и других подобных изделий.
Отходы потребления подразделяются на две группы: Промышленные отходы потребления - отработанные технические сукна и ткани, технические войлоки, мешковина, крученые и плетеные изделия, также отходы швейного, трикотажного, валяльно-войлочного, фетрового и других производств, получаемых при раскрое тканей, трикотажа, войлока, фетра.
Отходы бытового потребления - изношенные и пришедшие в негодность изделия личного потребления (одежда, обувь и др.); изношенные изделия домашнего обихода из текстиля, к которым относятся изношенные изделия следующих видов: шерстяные, шубные, валяльно-войлочные, льно-пеньковые, хлопчатобумажные, из химических волокон и нитей.
Между бытовыми и промышленными отходами потребления, состоящими из текстильных волокон имеется существенная разница. Бытовые отходы потребления, как правило, характеризуются значительным износом и загрязненностью, в то время как большая часть отходов промышленного потребления отличается отсутствием или меньшей степени износа или загрязненности. Кроме того, значительно различается система заготовок отходов потребления. Если текстильные бытовые отходы заготавливают путем закупок и сбора у населения, причем количество и качество может резко изменяться в зависимости от различных условий, то отходы промышленного потребления могут заранее планироваться по количеству и видам и направляться для дальнейшего использования более или менее однородными партиями.
На рис. 1 представлена схема образования вторичных материальных ресурсов (BMP) в процессе производства продукции легкой промышленности
Возвратные отходы - отходы производства, используемые повторно (без доработки) в качестве сырья для получения основной продукции, при производстве которой они образуются. Безвозвратные потери — потери, обусловленные спецификой технологии данного производства при современном уровне техники (распыление, испарение, усадка и т.п.)
Отбросы - отходы производства и потребления, которые на современном уровне развития науки и техники не могут быть использованы в народном хозяйстве, либо их использование экономически не целесообразно (пыль, отделенные сорные примеси, репей и т.д.) [1 ]. BMP подразделяются на используемые и неиспользуемые: Используемые BMP — отходы, которые после соответствующей обработки в настоящее время используются в народном хозяйстве в качестве сырья или добавки к нему для выработки продукции, как основного производства на предприятиях, где эти отходы образуются, так и за их пределами;
Варианты пряжи, полученные в лабораторных условиях
В работе [511 в волокнах ПФТА наблюдались два типа кристаллических модификаций. Если нить получают из высококонцентрированного анизотропного раствора полимера, то цепи упаковываются в псевдоорторомбические элементарные ячейки; если из низкоконцентрированных анизотропных растворов, то наблюдается другая молекулярная упаковка, а при промежуточных концентрациях сосуществуют две кристаллические формы, причем наблюдается распределение этих модификаций между наружным (оболочка) и внутренним (ядро) слоями. Соседние цепи связываются друг с другом водородными связями в форме пластин, образующих кристаллографические плоскости, которые на более высоком уровне приводят к различным типам поперечной упаковки (рисунок 4).
Для волокон СВМ и армос на основе рентгенографических данных установлено [77, 51[ что в расположении молекулярных цепей в направлении перпендикулярном оси волокна не наблюдается строгого порядка. Представленные данные [77] свидетельствуют о том, что межцепное расстояние для этих волокон связано с особенностями химического строения, определяющим и плотность упаковки макромолекул. Такое строение условно рассматривают как мезофазное, занимающее по степени упорядоченности промежуточное положение [78,791.
Свойства параарамидных волокон во многом определяются структурой исходного полимера или сополимера. Следует обратить внимание на то, что достижение высокой молекулярной упорядоченности и 3-D надмолекулярной структуры (кристалличности) не является обязательным для получения волокон с высоким уровнем механических характеристик. Так в ряду волокон из ПФТА (терлон, тварон, кевлар), регулярных гетероциклических параполиамидов (СВМ) и нерегулярных парасополиамидов (армос, русар) ориентационная упорядоченность и соответственно прочностные свойства возрастают, тогда как трехмерная упорядоченность (кристалличность) снижается и практически отсутствует в случае статистического сополимера. В то же время модуль деформации почти не изменяется; он также зависит в основном от общей ориентаци-онной упорядоченности и числа держащих нагрузку макромолекул.
Таким образом, термодинамически более выгодная 3-D упорядоченность способного кристаллизоваться более регулярного полимера — ПФТА — не является преимущественной для достижения максимальных механических свойств. Следует полагать, что различия механических свойств трех рассматриваемых типов волокон связаны с особенностями кинетики структурообразования при их получении.
Вероятно, жидкокристаллическая структура раствора ПФТА играет положительную роль только до некоторого предела, поскольку способствует быстрой кристаллизации волокон и тем самым фиксации определенного уровня надмолекулярной ориентационной упорядоченности. Таким образом, высокая надмолекулярная упорядоченность в прядильном растворе ограничивает последующую структурную перестройку свежесформованных пара-арамидных волокон [81, 82].
Дополнительная кристаллизация на стадии термической обработки также может лимитировать дальнейшее развитие процессов ориентации [81, 82]. Введение в цепь ароматического полиамида мономерных звеньев третьего компонента снижает регулярность сополимера и его способность к кристаллизации, возможно устраняя, таким образом, те осложнения, которые обусловлены преждевременной кристаллизацией полимера при термообработке. Очевидно, у параарамидных нитей из менее регулярных полимеров и сополимеров образуется в результате более однородная структура, чем у регулярных гомополимер ных, и вследствие этого достигается более высокая прочность при сохранении значений модуля деформации. Именно этот путь явился основой достижения высоких механических показателей волокон СВМ и еще более высоких у нитей армос и русар по сравнению с волокнами на основе ПФТА [70, 821. Достаточно хорошо изучены основные свойства пара-арамидных нитей и волокон [45, 46, 51, 54, 55, 56 /. В таблице 4 приведены их основные свойства [82].
Для оценки степени горючести материалов обычно используют наиболее универсальную характеристику пожарной опасности материала - кислородный индекс (КИ): это показатель минимального содержания кислорода в азотокис-лородной смеси в процентах, при которой образец материала еще способен к самостоятельному горению после локального зажигания образца в верхней его части. Кислородный индекс позволяет определить минимальную концентрацию кислорода, необходимую для поддержания устойчивого горения образца.
Получение опытной партии пряжи на базе регенерированного волокна СВМ в лабораторных условиях
Исходным материалом для исследования возможности получения пряжи было регенерированное арамидное волокно, полученное способом механического разволокнения тканого лоскута. Для переработки лоскутов была выбрана концервальная машина К-11-Ш. Концервальная машина К-11-Ш представляет собой агрегат, состоящий из двух частей. Первой частью агрегата является непосредственно концервальная машина; вторая часть - это однопрочесная чесальная машина. Рабочие органы концервальной машины (за исключением бегуна) покрыты пильчатой лентой, а чесальной - игольчатой.
Лоскут, подлежащий разработке в волокно, вручную настилали на питающую решетку, которая подает материал к двум парам питающих валиков. Причем верхние валики каждой пары находятся под рычажной нагрузкой. Первая пара состоит из рифленых валиков, вторая покрыта пильчатой лентой. Поскольку зубчатые валики вращаются несколько быстрее рифленых, концы пряжи слегка растягиваются.
Первая интенсивная разработка лоскута происходит в зоне взаимодействия зубчатых валиков с приемным валиком и затем между приемными валиками. Зубья гарнитуры приемных валиков наклонены в сторону их вращения, движутся они со значительно большей скоростью, чем питающие валики.
При взаимодействии приемного валика с питающими валиками большая часть волокнистого материала переходит на приемный и уходит с ним, однако некоторая часть удерживается на нижнем питающем валике. Для съема этого волокна с питающего валика и передачи его к приемному предусмотрен чистительный валик.
Частично разработанный волокнистый материал подводится к двум приемным валикам. В зоне их взаимодействия происходит интенсивная разработка оборванных спутанных нитей в волокно, чему способствует различное направление скоростей и встречный наклон зубьев гарнитуры. Слой волокнистого материала при этом разделяется на две части: одна часть продолжает двигаться с верхним приемным валиком, а другая захватывается зубьями нижнего и уходит с ним.
С приемных валиков волокнистый материал снимается главным барабаном. Он вращается по часовой стрелке со скоростью, значительно большей, чем скорость приемных валиков. Зубья гарнитуры барабана наклонены в сторону вращения.
Необходимо отметить, что при разделении слоя волокнистого материала между приемными валиками и последующем сложении частей этого слоя на главном барабане происходит не только интенсивное разрыхление материала, но также и перемешивание волокна.
Основной процесс по разработке лоскута осуществляется между гарнитурой быстро движущгося главного барабана и зубьями медленно движущихся валиков. Так как валиков много, процесс повторяется многократно. Надо отме тить, что каждый последующий рабочий валик является для предыдущего съемным.
За рабочими валиками установлен бегун, который предназначен для подъема волокнистого материала из глубины гарнитуры главного барабана на ее поверхность с целью облегчения последующего съема волокон. Волокнистая масса, приподнятая бегуном, подводится к съемному барабану, медленно вращающемуся против часовой стрелки. В результате взаимодействия главного барабана со съемным, часть волокнистого материала перейдет на последний, а оставшаяся часть будет возвращена главным барабаном на повторную переработку. Сьемный барабан - последний рабочий орган первой части агрегата.
Волокнистый материал, перешедший на съемный барабан, нуждается в дальнейшем разрыхлении, так как наряду с хорошо разработанными волокнами он содержит отдельные комплексы, состоящие из еще неразъединенных волокон. Для этой цели существует вторая часть агрегата - чесальная машина.
Концервальная машина К-11-Ш, используемая при переработке регенерированного лоскута, позволила получить волокнистую массу из полностью разъединенных элементарных параарамидных волокон СВМ.
Были исследованы макроструктура и свойства полученных регенерированных СВМ волокон при помощи оптической установки «Микроколор-2000» и выполнена цифровая микрофотосъемка волокон при увеличении 640 х при помощи программы Leica MW .
Как видно из фотографий поверхность волокон после регенерации почти не отличается от вида поверхности волокон до механической обработки лоскута, то есть видимых повреждений волокон в процессе разволокнения практически не наблюдается. Для более глубокого исследования регенерированных волокон были изучены их физико-механические показатели, представленные в табл. 9 . А на рис. 9 показана диаграмма распределения волокон СВМ по длинам после процесса регенерации.
Изучение физико-механических свойств регенерированных волокон СВМ осуществлялось в лаборатории оптимизации технологических процессов текстильного производства кафедры МТВМ и лаборатории кафедры сопротивления материалов, в частности разрывные характеристики исследовались на разрывных машинах «StatigraphL» ISO 5060 «Tensile test on fibers" (standard climate), причем из-за повышенной жесткости арамидного волокна СВМ рекомендуется задавать предварительную нагрузку образца увеличенную в несколько раз. В данном эксперименте использовался датчик разрывной машины на ЮН, предварительную нагрузку путем подбора установили 1 сН /текс. Скорость испытания была стандартной - 20 мм/мин.
Исследование деформационных характеристик пряжи
Для анализа связей между характеристиками основных физико-механических свойств опытной пряжи (разрывной нагрузки-Рр,разрывного уд-линения-ер и массы образца пряжи - ш), выработанной по разным способам прядения - кольцевому (КП) и пневмомеханическому (ПМ) строились регрессионные графы (рис.31-34). От куда можно видеть, что разрывная нагрузка пряжи Хі положительно связана с линейной плотностью (масса образца Хз) и разрывным удлинением Х2, тогда как сами они связаны между собой в случае КП отрицательно, а ПМ - положительно; взаимовлияния, по сути дела, оказываются односторонними, так как влияния разрывного удлинения и массы образцов на разрывную нагрузку значительно выше, чем обратное влияние. Высокий уровень коэффициентов аккореляции R213 и R32i свидетельствует о существенной зависимости таких как разрывное удлинение и масса от внешних воздействий, т.е. от факторов, не включенных в число исследуемых, что указывает на необходи мость дальнейших исследований по совершенствованию технологии подготовки волокнистого сырья к прядению Причем, у КП 2 СВМЮ0% Z Cb и это означает, что при КП у смески из 100% СВМ влияние неучтенных технологиче ских факторов на связь между основными свойствами пряжи очень существенна, что влияет на нестабильность технологического процесса и неравномерность свойств пряжи. Следовательно, нужны дополнительные исследования техноло гических факторов, влияющих на процесс формирования пряжи. Что касается ПМ прядения, то здесь 2Ясвм/ш Пиев? поэтому, влияние неучтенных технологических факторов у варианта, содержащим шерстяное волокно, весьма существенно, а в случае переработки смески СВМ и ПАН оно значительно слабее и, следовательно, для этого случая закономерность процесса выше.
Как говорилось в главе 1 применение нитей на основе ароматических полимеров с высокими механическими характеристиками часто связано с воздействием высоких температур (200-300С). Поэтому, важное значение имеет сохранение их деформационно-прочностных характеристик под действием влияния высоких температур.
На полученных образцах пряжи, содержащей отходы СВМ, были проведены эксперименты на растяжение с целью определения основных механических характеристик и их изменения под действием высоких температур. Методика представлена в главе 2 (раздел 2.2.6). Были получены диаграммы растяжения вариантов пряжи в соответствии с которыми вычислялись средние значения максимального усилия при разрыве и удельная разрывная нагрузка (таблица 21), в соответствии с чем построена гистограмма изменения прочности пряжи от температуры, представленная на рисунке 34.
В соответствии с полученными данными изменения прочности пряжи от температуры была рассчитана величина сохранения прочности, которая является одной из характеристик оценки механических свойств подобных материалов под действием температуры и показывает сохранение способности материала противостоять действию высоких температур. Расчет величины сохранения прочности производился по следующей расчетной формуле:
Pt - прочности образца при повышенной температуре, сН/текс. Данные расчетов приведены в таблице 22. для пряжи с содержанием регенерированных пара-арамидных волокон Из рисунка 34 видно, что падение прочности уже начинается со значений температур в 100 С. При данной температуре сохранение прочности у вариантов составляет примерно 70 - 85 % от исходных значений при комнатной температуре. Далее с увеличением температуры до 150 С прочность падет почти на 40 % и с дальнейшим увеличением температуры такой же характер поведения наблюдается у всех исследуемых образцов пряжи. Следует отметить, что относительно хорошее сохранение прочности, в среднем половина от исходной, наблюдается у всех образцов при температуре до 200 С. Далее при повышении температуры до 250 и 300 С у всех образцов наблюдается падение прочности до 10 - 20 % от исходной.
Для выявления характера зависимости падения прочности от температуры у исследуемых образцов построим график данной зависимости (Рис.35). Как видно из представленных зависимостей, прочность нитей уменьшается почти линейно с ростом температуры испытания.
