Влияние использования модифицированного сырья на валкоспособность шерсти в процессе производства технического войлока

УДК 677.026.24

А. С. Парсанов, И. В. Красина

ВЛИЯНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО СЫРЬЯ НА ВАЛКОСПОСОБНОСТЬ ШЕРСТИ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО ВОЙЛОКА

Ключевые слова: шерсть, модификация, валкоспособность, кутикула.

В статье приведены результаты экспериментальных исследований по влиянию модификации шерстяного немытого сырья на валкоспособность смеси, состоящей из полутонкой и полугрубой шерсти, а также результаты исследования состояния кутикулярного слоя до и после плазменной обработки.

Keywords: wool, modification, volkspolizist, the cuticle.

In the article the results of experimental studies on the effect modification of wool unwashed raw materials for volkspolizist mixture consisting ofpolutorki polugrupa and wool, as well as the results of a study of the state of the cuticular layer before and after plasma treatment.

Введение

Одной из основных задач, стоящих перед отечественными предприятиями текстильной промышленности, является обеспечение выпуска продукции высокого качества, во-первых, за счет улучшения качественных характеристик, во-вторых, путем снижения ее себестоимости, связанной с внедрением новых технологий. При производстве шерстяных и шерстьсодержащих нетканых материалов особое внимание необходимо уделять улучшению их физико-механических характеристик, так как недостатком данного вида продукции являются низкая прочность на разрыв, значительное изменение линейных размеров деталей в процессе их эксплуатации

В последние годы одним из ведущих перспективных направлений для шерстяных волокон и создания на их основе нетканых материалов является использование высокочастотной плазменной обработки. Отличительным преимуществом данного метода модификации по сравнению с другими способами является возможность направленного регулирования конкретных свойств без ухудшения других характеристик. Данная модификация текстильных материалов не влияет на изменение химического состава, как на его поверхности, так и во всем объеме. Плазменная обработка является экологически безопасной, высокоэффективной и менее затратной по сравнению с традиционными методами химической и физической модификации полимерных материалов.

В зависимости от используемого сырья войлок разделяют на тонкошерстный, полугрубошерстный и грубошерстный, который составляет основную массу от всего выпускаемого войлока. Тонкошерстный технический войлок состав, которого состоит из смеси натуральной тонкой шерсти не ниже 60к (30%), полутонкой (20%), полугрубой (25 %), очеса гребенного крупного тонкого и полутонкого и шерсти овечьей меховой I и II классов (не менее 25 %) широко используется в машиностроении (сальники, прокладки, войлочные кольца) [1]. Войлок, изготовленный из смеси шерсти овечьей натуральной тонкой (60 %), полутонкой (15 %) и очеса шерстяного гребенного крупного тонкого, полутонкого и

шерсти меховой тонкой и полутонкой I и II длины (25 %) применяется в электрооборудовании (тонкошерстные ленты, пластины, кольца, диски, фигурные детали) и для изготовления игольчатой ленты [2, 3]. Для данных видов войлочной продукции цвет может быть различных натуральных оттенков в зависимости от цвета компонентов смеси.

Сырьевая смесь полугрубошерстного технического войлока и деталей из него для машиностроения включает следующие компоненты: чистошерстяного - шерсть овечью полугрубую сортовую (48 %), меховую полутонкую и полугрубую I, II длины, очес гребенной полугрубый (35 %), восстановленную шерсть и обраты (17 %); с содержанием химических волокон - шерсть овечью полугрубую сортовую (38 - 43 %), меховую полутонкую и полугрубую I, II длины, очес гребенной полугрубый (10 - 20 %), шерсть коровью заводскую (5 - 8 %), восстановленную шерсть и обраты (17 - 19 %), химические волокна (10 - 30 %) [4].

В соответствии с ГОСТ [5] из грубошерстного войлока, состав которого представлен в таблице 1, производятся различные детали для машиностроения (сальники, прокладки, фильтры в виде колец, лент, пластин, дисков).

Таблица 1 - Состав волокон в смеси технического грубошерстного войлока и деталей из него для машиностроения

Вид волокна Массовая доля волокон в смеси, %, для

сальников, изоляции

прокладок и фильтров

Шерсть овечья нату- 41 23

ральная грубая

Шерсть овечья заводская 7 -

Шерсть коровья заво- 10 20

дская

Шерсть прочая заводская 5 20

Шерсть восстановленная 25 12

Обраты своего производ- 12 15

ства

Химические волокна - 10

Экспериментальная часть

При производстве технического войлока применяется шерстяное сырье, процентный состав которого в зависимости от вида войлока приведен выше. Необходимо отметить, что максимально используются два вида шерсти - полутонкая и полугрубая. На основании этого в качестве объектов исследований выбрана шерсть полутонкая однородная I длины, полугрубая неоднородная высшего сорта I длины.

Выбор указанных объектов исследования обусловлен тем, что морфология поверхности волокон влияет на способность шерсти удовлетворять технологическим требованиям. Таким образом, выбранные объекты исследования позволяют целенаправленно исследовать технологические свойства различных типов шерстяных волокон, оказывающих первостепенное значение на процесс свойлачивания войлока.

При выполнении данной работы использовалась плазменная установка [6]. Входные параметры плазменной установки варьировались в следующих пределах: мощность разряда Wр= 1-1,9 кВт, давление в вакуумной камере Р=26,6 Па, время обработки t=3-9мин, расход плазмообразующего газа аргона G=0,04-0,06 г/с. Выбор плазмообразующего газа обусловлен результатами предшествующих работ [7, 8], на основании которых можно утверждать, что плазменная модификация шерсти в среде данного газа позволяет улучшать показатели технологических и механических характеристик исследуемых объектов.

Валкоспособность шерсти определяли в соответствии со способом, предложенным авторами [9]. Способ основан на соударении пробы непосредственно со стенками колеблющейся камеры. Свойла-чивание и валка навески шерсти массой 0,8 г осуществлялась одновременно в камере при температуре 40оС с амплитудой вертикальных колебаний камеры 10 мм и частотой 45 Гц. Продолжительность испытания составила 40 мин как для контрольного, так и для опытного образцов. Затем измеряли диаметр шарика и определяли плотность шарика.

Исследование микроструктуры поверхности волокна проводили на сканирующем электронном микроскопе РХЕМОМ с увеличением в 2000 - 6000 раз.

Результаты и обсуждение

В процессе производства валяно-войлочной продукции, в частности шерстяного войлока одной из определяющих характеристик является способность шерстяного сырья к свойлачиванию и валке. На основании состава смесей, приведенных выше, объектами исследования служила смесь полутонкой и полугрубой шерсти до и после плазменной модификации, результаты экспериментальных исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Влияние плазменной модификации на свойлачивание и валку шерстяного сырья

Наименование D0,8, мм р, кг/см3 W,балл

образца

Контрольный 16,5 0,34 7

Опытный 15,3 0,41 10

На основании полученных данных можно утверждать, что модификация шерстяного сырья потоком плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления в среде аргона привела к увеличению плотности образца на 20,6% в результате одновременного свойлачивания и валки.

Определяющим фактором для свойлачивания волокон шерсти является строение кутикулярного слоя, упругости, извитости, длины и толщины волокон. От строения кутикулы зависят фрикционные свойства шерсти: максимальная величина трения достигается за счет движения волокон против чешуек (д2), а минимальная вдоль направления чешуек (дО. Значение разности величин трения д2 - д и чешуйчатый фактор Рт [Рт=(д2-д1)/д2] характеризуют способность шерсти к свойлачиванию [10]. В связи с этим на следующем этапе работы проводили исследования по изучению влияния плазменной модификации на изменения чешуйчатого слоя волокна, результаты которого приведены на рисунках 1, 2.

На основании анализа микрофотографий установлено, что в контрольных образцах (рис. 1 а, 2 а) кутикулярный слой тонкий, наблюдается откалывание краев. В результате обработки волокон в плазме ВЧЕ разряда пониженного давления в аргоновой плазме (рис.1 б, 2 б) из-за взаимного отталкивания друг от друга одноименно заряженных пластин чешуек наблюдается их раскрытие.

Рис. 1 - Микрофотографии полутонкого шерстяного волокна до и после плазменной обработки х2000: а) контрольный образец; б) опытный образец

а б

Рис. 2 - Микрофотографии полугрубого шерстяного волокна до и после плазменной обработки х2000: а) контрольный образец; б) опытный образец

Заключение

Таким образом, в результате экспериментальных исследований установлено, что модификация шерстяного сырья способствует увеличению валкоспо-собности состава смеси вследствие изменения степени прилегания чешуек кутикулярного слоя.

Литература

1. ГОСТ 288-72. Войлок технический тонкошерстный и детали из него для машиностроения. Технические условия. М.: ИПК Изд-во стандартов, С. 17.

2. ГОСТ 11998-76. Войлок тонкошерстный для игольчатой ленты. Технические условия М.: ИПК Изд-во стандартов, С.10.

3. ГОСТ 11025-78. Войлок тонкошерстный для электрооборудования и детали из него. Технические условия. М.: ИПК Изд-во стандартов, С. 7.

4. ГОСТ 6308-71. Войлок технический полугрубошерстный и детали из него для машиностроения. Технические условия. М.: ИПК Изд-во стандартов, С. 14.

5. ГОСТ 6418-81. Войлок технический грубошерстный и детали из него для машиностроения. Технические условия. М.: ИПМ Изд-во стандартов, С. 12.

6. Слепнева, Е. В. Модификация шерстяного сырья как метод улучшения физико-механических характеристик волокон/Е. В. Слепнева // Вестник технол. ун-та. -2015. -Т.18. № 9. -С. 188 -190.

7. Слепнева, Е.В. Инновационный метод очистки шерстяного сырья от растительных и минеральных примесей / Е. В. Слепнева // Вестник технол. ун-та. -2015. -Т.18. № 14. -С. 163 -164.

8. Слепнева, Е.В. Определение оптимального значения мощности разряда низкотемпертурной плазмы для модификации полутонкой шерсти в процессе первичной обработки / Е. В. Слепнева // Вестник технол. ун-та. -2015. -Т.18. № 18. -С. 170 -171.

9. Патент 2027993, МПК G01N33/36. Способ определения валкоспособности шерсти / Г.В. Гусев, Б.М. Тараканов; заявитель и правообладатель Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна.

10. Гусев, В. Е. Сырье для шерстяных и нетканых изделий и первичная обработка шерсти / В. Е. Гусев. - М.: Легкая индустрия, 1977. -206 с.

© А. С. Парсанов, к.т.н. доцент кафедры ТХНВИ, федрой ТХНВИ, КНИТУ, irina_krasina@mail.ru.

КНИТУ, parsanov1982@yandex.ru; И. В. Красина, д.т.н., проф., зав. ка-

© A. S. Parsanov, associate Professor department TCNFP, KNRTU, parsanov1982@yandex.ru; I V. Krasina, doctor of technical Sciences, professor, head of department TCNFP, KNRTU, irina_krasina@mail.ru