Исследование влияния деформационных свойств модифицированной шерсти на процесс свойлачивания | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 1 июня, печатный экземпляр отправим 5 июня.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №23 (157) июнь 2017 г.

Дата публикации: 12.06.2017

Статья просмотрена: 70 раз

Библиографическое описание:

Шарабидзе М. Р., Хвадагиани Л. С. Исследование влияния деформационных свойств модифицированной шерсти на процесс свойлачивания // Молодой ученый. — 2017. — №23. — С. 180-183. — URL https://moluch.ru/archive/157/44347/ (дата обращения: 23.05.2019).



Показано, что на процесс свойлачивания шерсти и качество войлока существенное влияние оказывают деформационные свойства шерстяного волокна. Исследовано изменение деформационных свойств модифицированного шерстяного волокна и ее на влияние процесс свойлачивания.

Ключевые слова: деформация волокна, модифицированная шерсть, свойлачивание

Войлок является древнейшим текстильным материалом. В основе его производства лежит механический процесс — растяжение при трении волокон, вследствие чего волокна переплетаются между собой и образуют единое цельное полотно. Переплетение волокон при трении обеспечивается особенностью структуры шерстяного волокна, в частности, его «чешуйчатой» структурой, а растяжение при трении — ее деформационными свойствами. Примечательно, что процесс свойлачивания и качество самого войлока зависят от таких параметров, как площадь соприкосновения волокон во время трения и их извитость. Важными факторами, влияющими на данные параметры, являются физико-механические и деформационные характеристики волокон. Поэтому, считаем, что изменение физико-механических и деформационных свойств волокон, в определенной степени, будет влиять на процесс свойлачивания.

Целью исследований является изучение деформационных свойств модифицированного шерстяного волокна и определение влияния модификации на процесс валки. Модификацию шерстяного волокна проводили борсодержащими соединениями, которые способны образовать комплексные соединения с шерстяным волокном на уровне полипептидных цепей и тем самим, влиять на свойства волокон [1]. Показано, что борсодержащие соединения выступают в роли пластификаторов, вступая во взаимодействие с некоторыми группами полимера волокна, изменяют характер и величину надмолекулярных структурных образований. Вследствие этого увеличивается пластичность; этот процесс сопровождается и увеличением эластичности, что очень важно с практической точки зрения, т. к. им определяется ряд важных физико-механических свойств, таких как прочность волокна, удлинение, релаксационные и деформационные свойства. В качестве главных показателей качества свойлачивания мы выбрали изменение площади и объема текстильного материала.

В процессе валки в течение некоторого времени волокно подвергается натяжению, а затем разгружается и получает отдых. Поэтому, релаксационные и деформационные свойства нами были изучены в режиме «нагрузка-разгрузка-отдых». На основе полученных данных были рассчитаны упруго-эластические и пластические свойства. Данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Полная относительная деформация волокон

Волокно

Полная относительная деформация,%

упр

эл

пл

Модифицированная

10,1

39,9

50,0

Не модифицированная

50,0

22,0

28,0

Известно, что полная деформация материалов слагается из обратимых (упругая и эластичная) и необратимых (пластическая) деформаций. Упругая деформация возникает потому, что под воздействием внешней силы, происходят небольшие изменения средних расстояний между частицами полимеров, соседними звеньями и атомами в макромолекулах. При этом, межмолекулярные межатомные связи сохраняются, а валентные углы немного увеличиваются. Поэтому, упругая деформация приводит к увеличению объема волокна [2]. Немало важным является также обратимая, но медленная эластическая деформация. Она возникает вследствие того, что под действием внешней силы происходят изменения конфигураций макромолекул и их перегруппировки. Под действием силы макромолекулы полимеров переходят в более распрямленное состояние и ориентируются по направлению действия сил, т. е. по растяжению волокон — вдоль их оси. При этом происходит разрушение старых и возникновение новых межмолекулярных взаимодействий. На подобные перегруппировки требуется значительное время, поэтому, она осуществляется как релаксационный процесс, идущий во времени и приводящий к достижению равновесного состояния. Вследствие необратимых смещений звеньев макромолекул на довольно большие расстояния под действием внешней силы, возникает пластическая деформация. Она развивается еще медленнее, чем эластическая продолжается длительно.

О характере протекания процесса и качества свойлачивания судили по данным изменения площади и объема исследуемого образца — текстильной купюры. Данные приведены в таблице 2 и таблице 3. Как видно из таблицы 2, в начале валки площадь купюры из не модифицированного волокна увеличивается, а затем уже идет постепенное сжатие, уменьшение и площади и объема купюр.

Таблица 2

Изменение площади материала

Образец

Изменение площади материала,%

Изменение площади материала,%

Лицевая сторона (200 циклов)

Изнаночная сторона (200 циклов)

Лицевая сторона (100 циклов)

Изнаночная сторона (100 циклов)

Лицевая сторона (800 циклов)

Изнаночная сторона (800 циклов)

Лицевая сторона (400 циклов)

Изнаночная сторона (400 циклов)

Модифицированное волокно

-6,37

-6,37

-7,95

-15,0

-12,13

-7,95

-15,0

-12,13

Не модифицированное волокно

22,68

22,68

7,47

6,32

4,73

7,47

6,32

4,73

Считаем, что возрастание площади на первой стадии валки связано с преимущественным проявлением упругой деформации (о чем говорилось выше). Что же касается купюры из обработанного волокна, увеличение площади не наблюдается, т. к. упругая деформация при обработке волокна уменьшается за счет пластифицирующего действия модификатора. В конечном итоге, процесс пластификации способствует увеличению свойлачиваемости.

Таблица 3

Изменение объема материала

Образец

Изменение объема материала,%

Изменение объема материала,%

Лицевая сторона (200 циклов)

Изнаночная сторона (200 циклов)

Лицевая сторона (100 циклов)

Изнаночная сторона (100 циклов)

Лицевая сторона (800 циклов)

Изнаночная сторона (800 циклов)

Лицевая сторона (400 циклов)

Изнаночная сторона (400 циклов)

Модифицированное волокно

-76,5

-76,7

-78,7

-78,4

-88,4

-89,8

-89,7

-89,9

Не модифицированное волокно

-69,8

-73,3

-73,2

-73,9

-85,3

-86,2

-86,1

-87,5

По мере увеличения интенсивности валки, происходит уплотнение, сближение волокон и определяющую роль приобретает трение, при котором сцепление поверхностей чешуйчатой структуры становится все более значимым. В итоге степень валки становится все больше.

Оценивая процесс валки и воздействия на нем деформационных свойств волокон надо учесть, что основное механическое воздействие, которому подвергается волокно в процессе валки, является многократное силовое воздействие при многократном растяжении. При многократном растяжении в волокнах происходят сложные изменения структуры, а значит и изменения механических и деформационных свойств, причем результаты этих изменений имеют различный характер на разных стадиях растяжения. Здесь протекают два противоположных процесса: во-первых, улучшение структуры за счет ориентации структурных элементов (молекул, микрофибрилл, волокон) в направлении растяжения и, благодаря этому, усиление взаимодействия между элементами; во-вторых, ухудшение структуры в местах дефектов, возникновение и прорастание трещин, приводящих к разрушению материала. Структура волокон по мере многократного растяжения изменяется в три фазы. В первой фазе, проходящей обычно во время десятков сотен циклов растяжений, в основном идут смещения тех структурных элементов, которые мало взаимодействуют с окружающими. В молекулах смещаются отдельные звенья целых молекул и макрофибриллы. В результате структурные элементы располагаются более ориентировано вдоль продольной оси волокон, лучше взаимодействуют друг с другом за счет межмолекулярной связей, сил трения и т. д. Эти явления сопровождаются увеличением остаточных удлинений, состоящих в основном из необратимой пластической, а так же из медленно исчезающей части эластической деформации. Именно с этим явлением связано то, что модифицированное волокно на начальной стадии валки валится быстрее и интенсивнее. Об этом свидетельствуют данные изменения площади и объема образцов при валке (таблицы 2 и 3). При этом надо так же учесть и тот факт, что у модифицированного волокна пластическая составляющая изначально больше, чем у не модифицированного (таблица 1). Поэтому, в совокупности процесс свойлачивания проходит интенсивнее даже на начальной стадии. В последующих циклах быстрое нарастание удлинений резко замедляется, структура волокна в известной мере стабилизируется. Разрушение структуры идет слабо и не вызывает ухудшения механических свойств.

Во второй фазе, если структура волокон хорошая, а величина и частоты растяжений таковы, что они вызывают только быстро обратимые деформации, состоящие в основном из упругих и быстро релаксирующих эластических компонентов, в результате воздействий не происходит существенных ухудшений структуры материала, и в итоге она остается почти неизменной. Материал выдерживает большое число растяжений. Развитие структурных дефектов и накопление необратимых медленных эластических и пластических деформации идет медленными темпами. После большого числа циклов накапливается некоторая необратимая деформация и начинается третья фаза.

В этой фазе сравнительно быстро протекает процесс расшатывания структуры. В местах дефектов концентрируются напряжения, быстрое накопление пластической деформации и за счет смещения молекул и волокон, их разрывы [3]. Однако надо учесть, что шерстяное волокно уникально тем, что в силу структуры поверхности — его чешуйчатой строении, продолжительное трение не только не приводит к разрушению волокна, а усиливает сцепление соседних полимерных цепей и в итоге приводит к повышению качества валки. Поэтому, вторая и особенно «разрушительная» третья фаза деформации для шерстяного волокна не является «страшным врагом», а в силу особенности силы трения, является ведущим фактором осуществления самого процесса валки.

Таким образом, исследование влияния деформационных свойств шерстяного волокна на процесс свойлачивания показало, что модификация волокна борсодержащими соединениями приводит к улучшению способности валки, т. к. способствует увеличению пластифицирующей составляющей деформации волокна, определяющей качество валки.

Литература:

  1. Гогинови К. М., Шарабидзе М. Р., Буадзе Е. П. Исследование возможности образования борных комплексов с кератином шерсти. Georgian Engineering News, спец. выпуск, Тбилиси, 2007. Ст. 63–67.

2. Аскадский А. А. Деформация полимеров. – М.: Химия, 1973 г.

3. Кукин Г. Н., Соловьев А. И. Текстильное материаловедение (исходные материалы) — М.: Легпромбытиздат, 1985 г.

Основные термины (генерируются автоматически): изнаночная сторона, лицевая сторона, шерстяное волокно, модифицированное волокно, цикл, процесс свойлачивания, валок, свойство, упругая деформация, внешняя сила.


Похожие статьи

Влияние волокнистого состава на физико-механические свойства...

Внешний вид, свойства и назначение текстильных материалов зависят в основном от строения материала.

В результате воздействия деформации изгиба и сжатия, материал сминается и

Влияние показателя микронейра волокна на физико-механические свойства пряжи.

Влияние различной верхней средней длины волокна на...

Это свойство волокон имеет большое значение при выработке пряжи. Помимо этого, чем выше растяжимость волокон, тем выше их эластичные свойства, что дает возможность получить из них более прочную пряжу.

Взаимосвязь прочности ниточных соединений с долговечностью...

В строчках, полученных из цепного стежка (так называемых цепных строчках), переплетение нитей происходит на одной стороне сшиваемых материалов; вид строчки на лицевой и изнаночной стороне различен.

Свойства материалов, учитывающиеся при проектировании одежды

Для придания некоторой растяжимости тканям стали использовать эластомерные нити (волокна). Однако свойства тканей и трикотажа все-таки существенно различаются из-за разной структуры этих материалов.

Изучение процесса влажно-тепловой обработки тканей

В процессе влажно-тепловой обработки ткань подвергается деформации, что

Кроме того, можно автоматизировать регулирование количество пара, подаваемого со стороны верхней

В волокнах шерсти при переходе от одной конфигурации молекулярной цепи к другой во время...

К вопросу о влиянии свойств текстильных материалов на...

В статье описываются основные методы влияние свойств текстильных материалов на процесс формообразования одежды. Ключевые слова: толщина, геометрический вид, ширина, свойства ткани, текстиль, поверхностная плотность, прочность, удлинение, износостойкость...

Влияние смесового состава на механическую повреждённость...

Благодаря своей превосходной практичности и гигиеническим свойствам, хлопковое волокно сохраняет свои

Разновидности повреждённости волокон были изучены со стороны учёных

Было определено, что причиной обрывности волокна в процессе первичной обработки хлопка...

Процесс отпускa и натяжения основы на ткацком станке

С технической стороны должны обеспечиваться

Теория процессов технология и оборудование подготовительных операций ткачества.

Расчет общей жесткости упругих элементов жидкостного автобалансирующего устройства, установленных без...

Похожие статьи

Влияние волокнистого состава на физико-механические свойства...

Внешний вид, свойства и назначение текстильных материалов зависят в основном от строения материала.

В результате воздействия деформации изгиба и сжатия, материал сминается и

Влияние показателя микронейра волокна на физико-механические свойства пряжи.

Влияние различной верхней средней длины волокна на...

Это свойство волокон имеет большое значение при выработке пряжи. Помимо этого, чем выше растяжимость волокон, тем выше их эластичные свойства, что дает возможность получить из них более прочную пряжу.

Взаимосвязь прочности ниточных соединений с долговечностью...

В строчках, полученных из цепного стежка (так называемых цепных строчках), переплетение нитей происходит на одной стороне сшиваемых материалов; вид строчки на лицевой и изнаночной стороне различен.

Свойства материалов, учитывающиеся при проектировании одежды

Для придания некоторой растяжимости тканям стали использовать эластомерные нити (волокна). Однако свойства тканей и трикотажа все-таки существенно различаются из-за разной структуры этих материалов.

Изучение процесса влажно-тепловой обработки тканей

В процессе влажно-тепловой обработки ткань подвергается деформации, что

Кроме того, можно автоматизировать регулирование количество пара, подаваемого со стороны верхней

В волокнах шерсти при переходе от одной конфигурации молекулярной цепи к другой во время...

К вопросу о влиянии свойств текстильных материалов на...

В статье описываются основные методы влияние свойств текстильных материалов на процесс формообразования одежды. Ключевые слова: толщина, геометрический вид, ширина, свойства ткани, текстиль, поверхностная плотность, прочность, удлинение, износостойкость...

Влияние смесового состава на механическую повреждённость...

Благодаря своей превосходной практичности и гигиеническим свойствам, хлопковое волокно сохраняет свои

Разновидности повреждённости волокон были изучены со стороны учёных

Было определено, что причиной обрывности волокна в процессе первичной обработки хлопка...

Процесс отпускa и натяжения основы на ткацком станке

С технической стороны должны обеспечиваться

Теория процессов технология и оборудование подготовительных операций ткачества.

Расчет общей жесткости упругих элементов жидкостного автобалансирующего устройства, установленных без...

Задать вопрос