Изучение влияния условий промывки шерсти на её физико-механические свойства

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

ТарГУ им. М.Х. Дулати

Изучение влияния условий промывки шерсти на её физико-механические свойства

Кузьмин Г.Г.

Шардарбек М.Ш.

Ташмухамедов Ф.Р.

г. Тараз

Изучение свойств шерсти в процессе ее переработки представляет большой интерес и является необходимым на сегодняшний день.

Для прогнозирования качества готовых изделий необходимо знать, как изменяются свойства сырья на различных технологических этапах производства.

Одним из первоначальных и основных процессов переработки шерсти является промывка. От режимов промывки шерсти зависит качество сырья и поведение его в процессах переработки на камвольно-суконных предприятиях. Влияние условий ПОШ, в целом и в частности промывки на свойства шерсти, производимой в Казахстане не рассматривалась.

В процессе исследований изучались изменения технологических свойств шерсти юга Казахстана в процессе промывки, в частности: тонина, длина, и прочность волокна.

Тонина волокна является ведущим признаком шерсти, определяющим ее технологическую ценность. Тонина шерсти определяет свойства пряжи и ткани: чем тоньше волокна, тем больше их будет находиться в поперечном сечении пряжи заданной линейной плотности и нить будет более прочной [1].

Тонина шерсти определяет такие свойства пряжи и ткани, как упругость, эластичность и прочность [2]. Поэтому была изучена тонина различных видов шерстяного волокна.

Для оценки влияния условий промывки, в частности рН промывной ванны, на тонину шерстяных волокон проведены испытания тонины волокон после водной обработки шерсти при различных значениях рН промывной ванны.

Из проделанных опытов (таблица 1) видно, что величина тонины изменяется в процессах промывки, даже учитывая большую исходную неоднородность шерсти.

Таблица 1

Изучение влияния pH промывной ванны на изменение тонины волоса для мериносовой шерсти II длины

Методами корреляционного анализа исследована закономерность связи между показателями рН промывной ванны и тониной шерстяных волокон различного качества. Полученные результаты свидетельствуют о тесной зависимости между исследуемыми показателями.

Об этом свидетельствуют высокие значения коэффициентов корреляции К = 0,73.

Так связь, между величиной рН и тониной мериносовой шерсти описывается уравнениями первого порядка с доверительной вероятностью 0,95

y = 23,75 - 0.117x (1)

Аналогично, была определена связь условий промывки (рН промывной ванны) с тониной других видов шерсти:

y = 26,87 - 0,192x (для помесной шерсти) (2)

y = 34,30 - 0,128x (для полугрубой шерсти) (3)

y = 44,67 - 0,51x (для грубой шерсти) (4)

Для наглядного представления зависимости изменения тонины от pH режима промывочной ванны по данным уравнениям были построены графики (рисунок 1)

Рис.1. Зависимость изменения тонины и длины от pH режима промывочной ванны для шерсти: тонкой (1 и 3), полутонкой (2 и 4).

Как видно из рисунка 1 полученные уравнения с доверительной вероятностью 0,95 показывают, что с увеличением рН промывной ванны наблюдается уменьшение тонины, причем в большей степени мериносовой шерсти. Длина является важным свойством шерстяного волокна. От длины шерстяного волокна зависит настриг шерсти (масса), выход пряжи и ткани, прочность и внешний вид пряжи и ткани [1].

В работе проведен ряд экспериментов по изучению влияния режимов промывки на длину шерсти. В таблице 2 представлены данные по длине немытой и мытой по типовому режиму шерсти различных пород овец, из которой видно, что длина мытой по типовому режиму шерсти уменьшается. Так, например, длина полутонкой шерсти, мытой по типовому режиму уменьшилась на 16%, а длина полугрубой изменилась на 15,6%. Это объясняется слабостью исходного шерстяного волокна, его малой жиропотностью, в результате чего концы волокон обламываются, при физико-химических и механических воздействиях в процессе промывки.

Таблица 2

Изучение влияния pH промывной ванны на изменение длины волоса для мериносовой шерсти II длины

Теснота связи между показателями рН промывной ванны и длиной шерсти различного качества подтверждается высокими коэффициентами корреляции r = 0,77-0,99.

Например, взаимосвязь между указанными параметрами для мериносовой шерсти выражается уравнением:

y = 99,54 - 1,97x (5)

Аналогичным образом, были получены уравнения и для других видов шерсти. Как видно из рисунка 1, с увеличением рН промывной ванны уменьшается длина шерсти, причем в большей степени, при переходе от тонкой к полугрубой и грубой шерсти. Это изменение длины коррелирует с закономерным снижением содержания жира при переходе от тонкой к грубой.

Механические свойства шерстяных волокон (прочность при разрыве или изгибе, деформируемость, истираемость) изменяются в процессах переработки шерсти [2].

От прочности волокон зависит прочность пряжи и ткани, обрывность в прядении и ткачестве, а следовательно рациональное использование сырья. Потеря прочности волокон увеличивает потери волокна в первичной обработке шерсти, прядении и ткачестве и значительно снижает производительность труда и оборудования [2].

Результаты измерения прочности шерсти, промытой при различных рН среды представлены в таблице 3, из которой видно, что шерсть, промываемая по типовому режиму, в щелочной среде, теряет гораздо больше прочности, чем шерсть мытая в нейтральной среде.

Таблица 3

Изучение влияния рН промывной ванны на изменение прочности тонкой мериносовой шерсти, II длины

Например, мериносовая шерсть теряет 17,2% прочности после промывки по типовому режиму и 9,67% после промывки в нейтральной среде. технологический упругий эластический промывка шерсть

На тесноту связи величин рН промывной ванны и прочности шерсти указывают высокие значение коэффициентов корреляции 0,89-0,96. Эта связь описывается линейными уравнениями с доверительной вероятностью 0,95.

y = 9,34 - 0,137x (для мериносовой шерсти) (6)

y = 11,40 - 0,26x (для помесной, полутонкой шерсти) (7)

y = 10,53 - 0,115x (для полугрубой шерсти) (8)

y = 11,501 - 0,166x (для грубой шерсти) (9)

Ниже представлены графики зависимости прочности шерстяного волокна от рН промывочной ванны.

Графики полученных уравнений наглядно показывают, что с увеличением рН промывной ванны линейно падает прочность мытой шерсти.

Прочность волокна к многократному изгибу является одним из показателей износостойкости волокна. Этот показатель в большей степени, чем все остальные показатели механических свойств, реагирует на структурные изменения кератина [3].

Шерстяное волокно меринос подвергали многократному изгибу с углом изгиба 90°, частотой изгиба 140 циклов/мин., продольно-растягивающей нагрузкой (10% от разрывной), радиусом кривизны изгиба 0,02мм.

Прочность волокна к многократному изгибу от величины рН промывной ванны имеет зависимость, которая может быть описана уравнением:

Рис. 2. Влияние рН моечной ванны на изменении прочности шерсти. 1 - тонкая мериносовая, 2 - помесная, 3 - полугрубая, 4 - грубая

(10)

Очевидно, уменьшение прочности к многократному изгибу объясняется прежде всего уменьшением его обратимой деформации.

Упруго-эластические свойства волокна изменяются в процессах их переработки: при первичной обработке, прядении, ткачестве и т.д. Поэтому важно знать каков характер изменения упруго-эластических свойств волокон в процессе их переработки.

Проведенные теоретические, экспериментальные исследования упругих свойств натуральной шерсти показали, что натуральная шерсть в массе, обладает упругими свойствами, плотность массы является основным параметром процесса деформирования [3].

Известно, что полная деформация текстильных материалов слагается из следующих частей: обратимой (упругой и эластической) и необратимой (пластической).

Упруго-эластические свойства шерсти определялись по нестандартной методике, которая заключалось в следующем.

Были выбраны цилиндрические емкости различного диаметра 20 мм, 40 мм. В эти емкости помещали массу шерстяного волокна. Для каждого цилиндра выбрали постоянную массу навески, с учетом одинаковой высоты в сжатом состоянии. Для цилиндра диаметром d = 20 мм, масса навески m = 0,36 мг, для d = 40 мм, m = 0,76.

Масса волокна уплотнялась с помощью поршня и устанавливался груз плотностью 100 г/смІ, с помощью которого обеспечивалось сжатие. Засекали время нагружения Тн = 10 и 20 мин., То = 10 и 20 мин.

Высота навески в цилиндре измерялась в момент разгрузки и после отдыха.

Таким методом нами были определены показатели упруго-эластических свойств шерсти, промытых при различных рН среды.

Полученные данные представлены в таблице 4, из которой видно, что шерсть в процессе промывки теряет упруго-эластические свойства. Причем, у помесной, полутонкой и полугрубой шерсти изменение упруго-эластической деформации значительное, так отклонение от деформации исходной шерсти составляет порядка 35%.

Таблица 4

Влияние рН промывной ванны на упруго-эластическую деформацию мериносовой шерсти

Наименьшему изменению упруго-эластической деформации в процессе промывки подвергается мериносовая шерсть.

Тот факт, что при промывке происходит снижение упруго-эластической деформации, по-видимому, является следствием уменьшения модуля упругости (жесткости) кератина в результате ослабления сил межмолекулярного взаимодействия (ММВ). Очевидно, происходящее ослабление ММВ отрицательно сказывается на скорости релаксации деформации [4]. Учитывая, что деформация волокна имеет типичный релаксационный характер, что обусловлено процессом перехода структуры из неравновесного состояния в равновесное, можно предположить, что ослабление или разрушение ММВ в процессе воздействия щелочных агентов приводит к смещению звеньев полипептидной цепи в кератине относительно друг друга [4].

Из проведенного сравнения значений упруго-эластической деформации видно, что наибольшему изменению упруго-эластических свойств подвержена шерсть промытая по типовому режиму. Средний процент изменения деформации шерсти колеблется от 3,92 до 17,1%.

Это можно объяснить тем, что шерсть в процессе промывки подвергается щелочному гидролизу, который ведет за собой частичное разрушение цистиновых и дисульфидных связей, поскольку полученные данные коррелируют с изменением прочности [3].

Моющие растворы с меньшей щелочностью слабее влияют на значение обратимой деформации шерстяного волокна.

Из приведенных результатов исследования влияния параметров при промывке шерсти на дальнейшие технологические свойства продукции позволяют сделать следующие выводы:

1) типовой режим промывки, используемый на предприятиях ПОШ не способен в полной мере обеспечить необходимые свойства шерсти после данной операции;

2) чем ниже рН промывочного раствора, тем больше вероятность сохранить упруго-пластические свойства шерстяных волокон, что позволило бы повысить технологические свойства шерсти и пряжи в дальнейшем;

3) применение растворы с повышенным рН (щелочные) способно привести к понижению прочностных свойств, повышению ломкости волокон, а следовательно и повышению обрывности пряжи, которая будет выработана из этого сырья.

Данные выводы необходимо учитывать при проектировании технологии ПОШ на производствах.

Литература

1. Абубакирова К.Д. Обоснование технологии промывки шерсти зоны юга Казахстана // Поиск. -1996. -6. -С.86-90

2. Бурматова А.Л., Запорощенко КЛ. Экспериментальное исследование бокового давления при деформировании массы натуральной шерсти // Изв. ВУЗов. Техн. текстильной промышленности. -1989.-№З.-С.20-22.

3. Абубакирова К.Д., Урбисинов Ж.К, Влияние режимов промывки на изменение аминокислотного состава шерсти южноказахского мериноса // Вестник сельскохозяйственных наук Казахстана. -1997.-М11-С.106-111

4. Букштынова Т.Н. Взаимосвязь химической структуры и физико-механических свойств шерстяного волокна // Научно-технический бюллетень украинского НИИ физиологии и биохимии сельскохозяйственных животных // Сб. научн. тр. - Львов, 1976. -С.19-21

Размещено на allbest.ru