Валько П.М., Лобов О.О., Богданова О.Ф.

Херсонський національний технічний університет

Удосконалення системи оцінювання лляної сировини

 

В лляній галузі легкої промисловості до нинішнього часу широко використовується органолептичне оцінювання якості волокна, хоч державними стандартами і передбачено визначення якості з використанням лабораторних вимірювань. За останні півстоліття визначення якості лляної і пенькової соломи, трести та волокна з використанням органів чуття, або органолептичне, було єдиним методом оцінювання якості рослинної сировини. За останні роки розроблені та впроваджуються в промисловість лабораторні інструментальні методи визначення властивостей сировини. Використання цих методів в практиці сільськогосподарського виробництва, як постачальників рослинної сировини,  та в легкій промисловості, як споживачів волокнистої  сировини, неможливо виокремлювати від органолептичної оцінки. Пояснень цьому існує декілька.

По-перше, тому що в сільському господарстві сортують сировину та комплектують великі за масою однорідні партії шляхом органолептичної оцінки. По-друге, існуючі лабораторні методики вимірювань не є експрес-методами та вимагають значних витрат часу. Можливості комплектування крупних однорідних партій сировини в лляній галузі легкої промисловості, особливо в осінній період, більш обмежені, ніж в бавовняній. По-трете, лляні прядильні фабрики виробляють пряжу найбільш низьких номерів різного асортименту, тому вони зацікавлені у споживанні більших мас сировини найбільш різноманітного асортименту, ніж бавовняні фабрики. В період заготівель на льонозаводи щоденно надходить сотні тонн трести різних сортів і номерів від різних постачальників. Лабораторними методами оцінювання неможливо швидко перевірити таку масу сировини, що надходить партіями.

Зважаючи на постійний зростаючий попит на волокнисту сировину вітчизняного виробництва текстильними підприємствами, зменшення термінів на обслуговування клієнтів, підвищення загальної культури спілкування між споживачами сільськогосподарської сировини і її виробниками, вважаємо за необхідне поєднувати лабораторне та органолептичне оцінювання рослинної сировини.

Для вирішення проблеми слід змінити підхід до самого поняття оцінювання. Лляна сировина (солома або треста) є комплексним компонентом, що містить крім природних волокон також домішки рослинних тканин, костру і мінеральні речовини. Через їх присутність лляні волокна стають негнучкими і жорсткими, що знижує їх прядильні властивості. Для оцінки якості волокон слід вибрати такі властивості вихідного волокна, поєднування яких визначає характер змін волокна в процесі прядіння, параметри волокна в пряжі та, в кінцевому рахунку, властивості самої пряжі. Такий метод, що дає можливість  характеризувати емпірично виявлені закономірності, дозволяє пов’язати їх з теоретичними положеннями про роль окремих властивостей волокна та, значить, придати їм найбільшу достовірність.

          З метою виявлення впливу хімічних та фізико-механічних показників якості сланкого лляного волокна на міцність (розривну довжину) пряжі проведені лабораторні дослідження. На рис. 1 показано характер змін міцності пряжі №20 (50 текс) від розривної довжини джмута волокон льону. З графіка видно, що збільшення міцності джмута волокон призводить до загального збільшення міцності пряжі, але використання міцності окремих волокон в пряжі неоднакове. У лляного волокна з меншим вмістом лігніну використання міцності вихідної сировини є значно вищим, де однаковим показникам міцності волокон відповідають різні показники міцності пряжі. Як видно з рис.1, при зростанні міцності вихідного лляного волокна його міцність гірше використовується в пряжі. Це пояснюється тим, що збільшується частка волокон, які сковзаються та піддаються дробленню. Найкраще використовуються в пряжі найтонші (елементарні) волокна, які дійсно сприймають навантаження у пряжі і нездатні дробитися. Отже, значна роль в використанні міцності волокон в пряжі належить саме товщині, або номеру метричному, від якого також залежить рівність пряжі по міцності. Для порівняння в таблиці 1 наведені фізико-механічні показники якості лляного волокна, виготовленого різними способами: розстелянням, мочінням і пропарюванням лляної соломи.

Таблиця 1.

Показники якості вихідної сировини для виготовлення пряжі

тип лляного волокна

вміст лігніну, %

гнучкість, мм

міцність, даН

сланке

2 - 2,25

63 - 68

4 - 4,8

моченцеве  теплового  мочіння

2,25 - 2,8

50 - 60

4,5 - 5,2

моченцеве холодноводного  мочіння

2,5 - 3,2

37 - 45

4,8 - 5,5

паренцеве

4,5

28 - 38

4,9 - 6,0

 

 

          Довжина волокон має важливе значення для технологічного процесу їх переробки в пряжу на текстильних фабриках, бо саме від довжини залежить вибір системи прядіння, тобто сукупність необхідних машин та процесів. Наприклад, для переробки довгих волокон необхідно застосовувати  чесання волокон гребенями, а переробка коротких волокон проходить без них. Відстані між робочими органами машин прядильного виробництва також залежать від довжини волокна, що переробляється.

Для працівників льонозаводів, що переробляють лляну солому або тресту, являє інтерес оцінка якості виготовленого волокна, як сировини для отримання певних нових продуктів. З метою прогнозування якості готової продукції визначають окремі показники довжини волокон, що суттєво впливають на процес прядіння: середню вагодовжину Lg, модальну вагодовжину L m, штапельну довжину Lш, базу В5 та рівномірність.

          Середня вагодовжина Lg визначається за формулою:

          де   L1, L2... - довжина волокон, мм;

                 g1, g2.... - вага групи волокон довжиною відповідно L1, L2 ...., г.

          Модальна вагодовжина Lm відповідає довжині волокон, що складають групу з найбільшою вагою. Ця довжина завжди декілька більше модальної довжини L мод, яка відповідає довжині найбільш числених волокон, бо ваговий вміст більш довгих волокон завжди перебільшує числовий.

          Штапельна довжина Lш визначається як середня вагодовжина з довжин, більших модальної вагодовжини. Оскільки для бавовни L ш=1,1 Lm, то можна вважати, що і для модифікованого лляного волокна Lш повинен бути таким же.

          База В5 є умовною характеристикою рівномірності волокна або штапельованого волокна по довжині й демонструє  у відсотках відношення максимальної ваги однієї чи декількох груп волокон суміжних довжин до загальної ваги всіх груп. За даними Л.А.Флексера та С.А.Айвазяна:

          де  dg - середне квадратичне відхилення вагодовжини.

          Чим рівніше по довжині волокно, тим база більше. Довжина лляних волокон характеризується значним діапазоном – від 10 до 1000 мм залежно від ступеню дроблення. У коротких волокон база завжди вище, ніж у довгих. Саме тому для відносної характеристики рівномірності лляних волокон різної довжини слід використовувати інший показник, що носить назву рівномірність і визначається за формулою:

          Практичними результатами встановлено, що для рівномірних видів волокон  RL > 1000 [1].

          Як відомо довжина вихідного лляного волокна впливає на міцність готової пряжі [2]. Прогнозування якості готової пряжі передбачає визначення міцності  залежно від умов її виробництва: системи прядіння, стану обладнання тощо. На якість пряжі також впливають показники товщини вихідного волокна Тв, його штапельної довжини Lш та режим обробки волокнистої сировини: критичне крутіння пряжі, товщина пряжі Тпр тощо. Зважаючи на це можливо використовувати для прогнозування міцності пряжі з модифікованого лляного волокна  формулу О.М.Солов’йова [3] з урахуванням особливостей лляного виробництва:

          де   Ро - відносне розривне навантаження лляної пряжі, сН/текс;

                   Р - розривне навантаження вихідного лляного волокна, сН;

                Lш - штапельна довжина волокна у мм;

                 Тв - лінійна щільність вихідного волокна, текс;

                Тпр- лінійна щільність готової пряжі, текс;

                 Но - питома нерівність пряжі, що характеризує якість технологічного процесу (для кардного прядіння 4,5 ¸ 5,   для гребеневого  3,5 ¸4,0);

                  К - поправка на крутіння, що визначається різницею між заправочним і критичним коефіцієнтами крутіння;

                   h - коефіцієнт, що характеризує стан технологічного обладнання (0,85¸1), для нормального стану технологічного обладнання h дорівнює 1.

          Залежність розривного навантаження пряжі Рр від довжини лляних волокон L при незмінних інших показниках якості зображено на рис. 2. Збільшення довжини DL1 при малій довжині волокон (наприклад 30 мм) дає більший приріст міцності (DРр1 > DРр2), ніж при такому ж  збільшенні довжини DL2 =DL1, але при більшій довжині волокон (наприклад 45 мм). Такий характер залежності має таке пояснення. В процесі прядіння волокна вирівнюються, паралелізуються, потім скручуються і остаточно обвиваються й тісніше притискуються одне до одного. На поверхні іх зіткнення виникають сили тертя, які зчеплюють волокна між собою. Чим більше сили тертя, тим важче роз’єднати волокна, а значить міцніше пряжа. Коли сили тертя, що виникають під час скручування, дорівнюють або перевищують сумарну міцність окремих волокон, міцність пряжі досягає максимуму, тому під час розтягування відбувається не сковзання, а розривання волокон. При одному й тому ж показнику крутіння пряжі сила тертя між окремими волокнами тим більша, чим довші волокна. Коли сили тертя менше  міцності окремих волокон, збільшення довжини останніх підвищує міцність пряжі. Якщо завдяки збільшенню довжини волокон сили тертя стають рівними міцності волокон або перевищують її, подальше збільшення довжини волокон стає непотрібним, бо волокна розриваються незалежно від того, буде сила тертя вдвічі чи в декілька разів більше їх міцності. Таким чином, при більшій довжині волокон можна отримати максимальну міцність пряжі при менших показниках крутіння, тобто при вишій продуктивності прядильних машин. Таке зростання продуктивності при зменшенні крутіння пояснюється тим, що веретена обертаються з постійною коловою швидкістю, внаслідок чого для зменшення крутіння треба збільшувати швидкість випуску пряжі, що й підвищує продуктивність прядильних машин.

          Висновки.

1.         Для визначення цінності рослинної лляної сировини необхідно поєднувати лабораторне та органолептичне оцінювання.

2.         Для оцінки якості волокон слід вибрати такі властивості вихідного волокна, поєднування яких визначає характер змін волокна в процесі прядіння, параметри волокна в пряжі та, в кінцевому рахунку, властивості самої пряжі.

3.         На якість лляної пряжі суттєво впливає рівномірність волокна (база В5), причому найбільш ефективно використовуються волокна з довжиною від 30 до 40 мм, ніж довші.

 

Література.

1.                 Кукин Г.Н., Соловьев А.Н. Текстильное материаловедение. Ч.2. М.: Легкая индустрия.- 1964.- С.58-123.

2.                 Борухсон Б.В., Сидоров М.И. Общая технология льна. М.: Легкая индустрия, 1964.- С.53-60.

3.                 Марков В.В. Первичная обработка лубяных культур. М.: Легкая индустрия, 1974.- С.28-49.