LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Наукові основи технологічних процесів одержання модифікованого лляного волокна

механічних дій під час первинної обробки потрібно проводити на всіх етапах, включаючи остаточне опорядження виробів з лляного волокна.

Встановлено, що головними компонентами лляної стеблини є: целюлоза, пектинові та азотисті речовини, лігнін, воскові речовини, зола та волога. Взагалі до складу стебла льону входить близько 50 хімічних речовин. В утворенні їх бере участь більшість хімічних елементів. Наявність тих чи інших хімічних речовин впливає на формування властивостей лляного волокна.

Гігроскопічність, як найважливіший показник якості лляних волокон, пов'язана з вмістом в них колоїдних речовин гідрофільного характеру – головним чином пектинових та азотистих речовин, а також наявністю солей. Порівнюючи хімічний склад чесаного лляного волокна в межах одного номера, слід зазначити, що витримані при однакових умовах (t=20C; W=65%) зразки волокон мають різну вологість. Помічена тенденція зростання вологості волокон льону при збільшенні втрат маси після росяного чи водного мочіння. Під час такої обробки видаляються, головним чином, пектинові та азотисті речовини.

Лляне волокно, що втрачає воскові речовини після лужної обробки, але повністю зберігає пектини та азотисті речовини, має досить високі гігроскопічні властивості. Найважливішою органічною речовиною, що є головним компонентом луб'яних волокон, слід вважати целюлозу. Весь технологічний процес первинної обробки, і особливо її найголовнішої операції – приготування трести, має бути побудований з орієнтацією на збереження целюлози від втрат та пошкодження. Встановлено, що в процесах біологічного приготування трести вміст целюлози поступово зростає за рахунок видалення інших компонентів стебла, що руйнуються (рис.1).


Рис.1. Зміни хімічного складу лляного волокна

в процесі приготування трести:

1 – пектин; 2 – лігнін; 3 – целюлоза


Луб'яна частина стебла містить 63,44% целюлози, 2,23% лігніну, майже повністю тут сконцентровані віск, зола та продукти, що руйнуються в процесі розстилання льону. Для поліпшення прядильних властивостей лубу слід добиватися видалення лише тих пектинів, що оточують луб'яні жмути зовні, залишаючи пектин серединних пластинок – первинної мембрани між елементарними волокнами. Ці пектини мають бути збережені до прядіння, бо вони забезпечують необхідну міцність з'єднання компонентів пряжі. Остаточне їх видалення виварюванням можливе в готовій пряжі чи тканині. Таким чином, знання хімічного складу стебел льону у поєднанні з особливостями готової продукції лляної галузі дають можливість впливати на вибір засобів обробки цих стебел та облагороджування їх луб'яної частини.

Встановлено, що зміна розривного навантаження лляного волокна в процесі біологічного приготування трести відбувається за експонентою і може бути відображена закономірністю . Графічне зображення функції зміни розривного навантаження волокна в процесі біологічного приготування трести наведено на рис.2. Стала величина К являє собою такий проміжок часу, протягом якого Р зменшиться у "е" разів. Функціональна залежність зміни відокремлюваності трести від терміну розстилання виражається закономірністю:

.


Рис.2. Зміни розривного навантаження лляного волокна в процесі

приготування трести для різних значень коефіцієнта K:

1)K=1; 2)K=1,5; 3)К=2; 4)К=2,5; 5)К=3; 6)К=3,5; 7)К=4


Запропоновані залежності й криві, що відбивають їх характер, дозволяють досить чітко орієнтуватися в змінах якості сировини і призначати режим переробки з метою отримання високоякісного лляного волокна.

У четвертому розділі наведено фізико-механічну теорію одержання лляних волокон в технологічних процесах первинної обробки.

Механічні та інші фізичні властивості лляних волокон хоч і залежать в кінцевому результаті від їх молекулярної будови, але передаються через надмолекулярну організацію. На цьому базується структурна механіка волокон. Технічні лляні волокна являють собою системи, внутрішньо пов'язані силами подвійної природи: міцними хімічними зв'язками, що з'єднують атоми в молекули, та слабшими силами, що пов'язують макромолекули між собою. Подвійна природа сил зв'язку обумовлює можливість існування двох способів механічного руйнування структури технічних волокон льону: 1) руйнування самих макромолекул; 2) перегрупування макромолекул внаслідок переміщення одних відносно інших. Труднощі полягають у визначенні відносної ролі кожного з цих процесів в руйнуванні технічного волокна. На молекулярному рівні механічне руйнування технічних волокон льону відбувається шляхом збільшенням кількості субмікророзколин.

Теоретичне обґрунтування технологічних процесів первинної обробки луб'яної сировини проведено на основі використання методу аналогій з теорією опору матеріалів. Модель стебла льону являє собою товстостінний багатошаровий циліндр, що складається з декількох тонших труб, надітих одна на одну. Це дозволило уявити поведінку реального об'єкта за певними його характеристиками і ознаками та з'ясувати внутрішній механізм процесів руйнування структури стебла при механічних діях на нього.

За фізичну модель технічного лляного волокна прийнято багатошаровий циліндр. Залежно від міцності зв'язку між шарами можуть бути реалізовані три випадки:

1. Повна відсутність зв'язку між шарами волокон. В цьому випадку шари волокон будуть релаксувати незалежно один від одного. Це спричиняє розшарування технічних волокон на елементарні, тобто суттєві зміни їх форми. Такий випадок характерний для перележаної та перемоченої лляної трести (рис.3).


Рис.3. Модель двошарового циліндра після збігання

при різній міцності зв'язку між шарами


2. Висока міцність зв'язку між шарами завдяки наявності значної кількості структурних елементів, що переходять з одного шару в інший. Ці прохідні елементи виконують роль амортизаторів, що опосереднюють швидкість збігання шарів та сприяють рівномірному розподілу виникаючих напружень, перешкоджають виникненню різниці в довжині різних шарів волокна та можливим змінам форми матеріалу. Такий випадок характерний для лляної соломи та недолежаної чи недомоченої трести.

3. Зв'язок між шарами волокон слабкий, тобто в межах фізичної моделі характеризується незначною кількістю прохідних елементів. Характерний приклад – рошенцева та моченцева лляна треста нормального ступеня готовності.

Луб'яне волокно нормального рівня стиглості завжди існує як міцне єдине тіло, тому послаблення зв'язку між шарами може мати лише локальний характер. Причиною послаблення міцності зв'язку між шарами може бути розривання внаслідок термічної, біологічної, хімічної чи механічної деструкції окремих частин структурних елементів, що забезпечували зв'язок внутрішніх та зовнішніх шарів у вихідній сировині. В цьому випадку кількість прохідних елементів, що збереглися, вже недостатня, щоб протистояти виникненню різниці за довжиною. Під дією механічних деформацій таке технічне волокно досить легко розпадається на елементарні волокна.

В межах кожного шару волокна існують внутрішні неоднорідності, що пов'язані з умовами вирощування льону. Тому, хоч деформація конструкції стеблин в цілому не буде відповідати гранично