Диссертация на соискание ученой степени доктора философии ( Doctor of Philosophy ) по техническим наукам

Таблица 3.5

Изменение физико-механических показателей пряжи при введении в шлихту ПВС

Состав шлихтующей композиции, %		Соотноше-ние крахмала и ПВС шлихте, %	Разрывная нагрузка Р, сН	Разрыв-ное удлине-ние Е, %	Приклей К, %
Крах-мал	ПВС отвесы крахмала
5	-	100:0	256	10,7	3,7
	1,0	97,5:2,5	264	9,1	4,6
	2,0	95,0:5,0	314	6,4	5,1
	3,0	93,0:7,0	321	5,2	6,8
6	-	100:0	265	10,4	3,6
	1,0	97,5:2,5	286	9,0	5,0
	3,0	95,0:5,0	332	5,7	5,2
	3,0	93,0:7,0	354	4,3	5,4
7	-	100:0	282	9,7	3,5
	1,0	97,5:2,5	310	8,1	5,6
	3,0	95,0:5,0	336	5,2	5,8
	3,0	93,0:7,0	361	4,1	5,9

При этом с повышением концентрации ПВС от 1,0 до 3,0 % в крахмальном клейстере наблюдается существенное изменение структурно-механических свойств системы.
Как видно из табл.3.5 на разрывные характеристики ошлихтованной пряжи существенное влияние оказывает не только содержание крахмала, но и ПВС. Например, если разрывная нагрузка хлопчатобумажной пряжи при содержании крахмала 5%, ПВС 1,0 % составляет 264 сН, то при том же содержании крахмала и увеличении содержания ПВС до 3,0 %, разрывная нагрузка повысится до 327 сН, т. е. повышается на 23 %.
Известно, что в условиях комплексообразования крахмала и ПВС существенные изменения происходят в реологических свойствах системы.
Включая в состав крахмальной шлихты ПВС, можно будет существенно модифицировать ее физико-механические свойства.
Преимущество композиций с ПВС в качестве шлихтующего препарата заключается в его высоких адгезионных способностях.
Таблица 3.6
Физико-механические характеристики ошлихтованной и не ошлихтованной хлопчатобумажной пряжи

Шлихта		Разрывная нагрузка, Р, сН	Разрывное удлинение (мм)
Неошлихтованная		2205,5	981,0
Крах- мал %	ПВС, % от сухого веса крахмала
4	-	256	93
5	-	265	87
6	-	282	82
4	1,0	264	78
	2,0	314	72
	3,0	321	66
5	1,0	286	75
	2,0	332	69
	3,0	254	61
6	1,0	310	72
	2,0	335	64
	3,0	361	56

Прочностные свойства пряжи ошлихтованной предложенными составами и как показали результаты исследований, существенно отличаются от прочностных свойств пряжи, ошлихтованной 5-7%-ной крахмальной шлихтой без ПВС (табл.3.6). Кроме того, что использование водорастворимого полимера ПВС, в составе крахмальной шлихты способствует максимальному понижению поверхностного натяжения системы и улучшению физико-механических характеристик пряжи.
Кроме того, чтобы шлихта оставалась на поверхности волокна в виде адгезионной пленки, она должна обладать достаточной вязкостью и отвечать многочисленным производственным требованиям.
На основании имеющихся научных данных и наших теоретических и экспериментальных разработок, были разработаны высокоэффективные шлихтующие полимерные композиции, состоящие из крахмала и ПВС, для различных типов пряжи (18,5; 20 и 29,4 текс.).
Таблица 3.7
Свойства шлихты из полимерных материалов и ошлихтованной пряжи различной марки

Параметры	Шлихтующие полимерные композиции			Шлихта на основе крахмала
	Плотность пряжи, текс.
	18,5	20	29,4		18,5	20	29,4
Вязкость шлихты, Пас	2,7	4,4	7,1		1,6	4,2	6,1
Концентрация клеящего материала, %	1,5	3,0	4,2		1,6	4,0	4,4
Истинный приклей, %	2,1	3,6	4,1		1,8	2,5	3,8
Обрывность	0,27	0,29	0,32		0,32	0,41	0,52
Степень износа шлихты, %	96,3	87,2	81,7		78,3	66,4	63,2
Разрывная прочность, с^.Н	314,5	326,7	328,3		266,7	284,6	291,7
Разрывное удлинение, %	5,6	4,8	4,4		8,1	7,5	6,8
Разрывная длина пряжи, км	12,7	15,3	16,7		15,1	17,2	18,1
Отклонение линейной плотности, %	7,4	7,9	8,6		8,1	8,9	9,5
Отклонение разрывной прочности, %	9,6	13,4	14,7		12,6	14,0	14,2
Прочность при истирании, с^.Н	1910	2570	3170		2540	3010	3070

Свойства шлихты и ошлихтованной ими хлопчатобумажной пряжи представлены в табл. 3.7.
Из табл. 3.7 видно, что присутствие в составе шлихтующей композиции на основе крахмала, ПВС положительно влияет на процесс клейстеризации крахмала и способствует повышению разрывной прочности системы. Например, при плотности пряжи 29,4 разрывная нагрузка ошлихтованных полимерными композициями составляет 328,3 сН против 291,7 сН ошлихтованных кукурузного крахмала [149; 7-11 с].
Показано (табл.3,8.), что шлихтующие полимерные композиции существенным образом повышают эффективность ряда технологических процессов, в частности, шлихтования. При этом было выявлено, что разрывное удлинение ошлихтованной пряжи обратно пропорционально количеству ПВС. Найдено оптимальное соотношение ПВС, обеспечивающее разрывную прочность и разрывное удлинение, соответствующее производственным требованиям. Установлено, что введение в крахмальные растворы низкой концентрации до 5%, ПВС до 3,0 % от веса крахмала благоприятно способствует улучшению адгезии системы к хлопчатобумажным волокнам. Степень износа шлихты достигается до 96,3%. Кроме того, использование полимерной композиций способствует повышению производительности труда за счет улучшения ряда технологических характеристик, в частности, уменьшение обрывности нити.
Таким образом, изучение зависимости физико-химических и механических свойств ошлихтованных основ от химической природы и концентрации компонентов шлихты показало, что композиции на основе крахмала и ПВС удовлетворяют требованиям, предъявляемым к клеящим и пленкообразующим компонентам шлихты.

3.5. Синтетические полимеры как компонент крахмальных составов для шлихтования пряжи

Для современной текстильной промышленности необходимым условием выпуска конкурентоспособной продукции является повышение её качества без увеличения себестоимости. Особую важность приобретает улучшение качества шлихтования хлопчатобумажной пряжи.
В последнее время на отечественных текстильных предприятиях из всех полимеров, применяемых для шлихтования хлопчатобумажной пряжи, наибольшая доля приходится на нативный крахмал. Однако значительные расходы крахмала для шлихтования приводят к потере ценного пищевого продукта, а также к возникновению в сточных водах патогенной микрофлоры как результата биоразложения крахмала.


Рис. 3.5. Разрывные характеристики ошлихтованной пряжи
а) разрывная нагрузка на основе разработанной композиции (1) и шлихта на основе крахмала (2) контрольный;
б) разрывное удлинение на основе разработанной композиции (3) и шлихта на основе крахмала (4) контрольный.
Исходя из вышеизложенного, ниже приводятся результаты лабораторных и производственных испытаний шлихтования хлопчатобумажной пряжи полимерными композициями в сравнении с фабричной крахмальной шлихтой.
Для эксперимента приготовили шлихту в последующей последовательности. В реактор объёмом 650 л заливали холодную воду в количестве 2/3 части реактора, затем засыпали шлихтующей композицией в следующем составе: крахмал-23кг, ПВС-0,7 кг, ГИПАН-0,3 кг и перемешивали в течение 10-15 минут до образования однородной суспензии.
Далее температуру поднимали до 85-90°С с последующим добавлением хлопкового масла в количестве 0,3 кг. Полученную шлихтующую полимерную композицию оставляли в покое в течение 10-15 минут. Качество шлихты определяли по ее внешнему виду и физико-химическим свойствам. По внешнему виду шлихта получилась однородной клейкой на ощупь массой, без комков.
Как видно из полученных данных представленных на рис.3.4, разрывная нагрузка при растяжении пряжи ошлихтованной полимерной композиции при одной и той же концентрации (4,0%) шлихтующих компонентов составляет 346 сН, пряжа ошлихтованной крахмалной 298,0 сН, а удлинение при разрыве соответсвенно составляет 106,5 и 112,4 %.
Результаты анализа литературных источников и предварительных исследований показали, что разработанные шлихтующие композиции являются тем заменителем клеящего материала, который приведет к снижению значительной трудоемкости и материальных затрат в процессе шлихтования.
На рис.3.5 приведены разрывные характеристики ошлихтованной пряжи.
По результатам сравнения разрывных характеристик пряжи, ошлихтованной с различными рецептами шлихты, видно (рис.3.6.), что пряжа, ошлихтованная по рецепту крахмально-поливиниловой гидролизованной полиакрилонитрильной основы, имеет наибольшую прочность.