Контрольні питання

1. Хімічний склад бавовняного волокна, його основні та супутні речовини.

2. Взаємозв’язок між хімічним складом і якістю целюлозних волокон.

3. Методи визначення вмісту основних речовин у бавовняному волокні.

4. Переваги і недоліки методів визначення вмісту супутніх речовин у бавовні.

5. Сутність методу Вільштеттера і Шудля.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

Визначення геометричних властивостей бавовняного волокна

Мета роботи: вивчити основні характеристики довжини та нерівномірності бавовняних волокон за довжиною і товщиною, освоїти методи визначення довжини та лінійної щільності.

Матеріальне забезпечення: лабораторні проби бавовняного волокна, пінцети, торсійні ваги, прилад В.Н. Жукова для визначення довжини волокон, предметні скельця, спеціальний різак, мікроскоп, гребені для прочісування волокон.

Нормативні документи: ГОСТ 3274.5-98. Волокно хлопковое. Методы определения длины; ГОСТ 3274.8-98. Волокно хлопковое. Методы определения линейной плотности и показателей микронейр;

2.1. Стислі теоретичні відомості

Довжина волокна відповідає найбільшій відстані між його кінцями у розправленому вигляді. Вона є однією із важливих властивостей волокон, яка характеризує їх якість і визначає систему прядіння. Із більш довгого волокна можна отримати більш тонку і міцну пряжу при високій потужності прядильних машин.

У порівнянні з іншими натуральними волокнами (вовною, льоном) волокна бавовни короткі, тому кожен міліметр довжини волокна має важливе значення. Середньоволокниста бавовна має довжину від 26/27 до 34/35мм, із яких головну масу складають волокна довжиною 31/32 – 32/33мм. Тонковолокниста бавовна має довжину від 35/36 до 43/44мм (частіше до 40/41мм). Будь-який зразок бавовни складається із волокон, різних за довжиною, від 7 до 40мм. На одній і тій же насінині бавовнику-сирцю ростуть волокна різної довжини. При цьому волокон середньої довжини зустрічається значно більше, а волокон коротких і більш довгих – менше. Так як у масі волокон довжина їх неоднакова, то для характеристики їх довжини і нерівномірності за довжиною застосовують різні зведені характеристики.

Середню арифметичну довжину L_a знаходять за формулою:

, (2.1)

де - сума довжин окремих волокон, мм;

n – кількість волокон.

Середню масодовжину L_g визначають за формулою:

, (2.2)

де l_i – середня довжина волокон у групах, розсортованих з певним інтервалом за довжиною, мм;

m_i – маса тих самих волокон, мг.

При однаковій кількості n волокон різних довжин, маса m більш довгих волокон більша від маси більш коротких, тому .

Модальна масодовжина відповідає довжині волокон, які складають групу з найбільшою масою:

, (2.3)

де l_n – середня довжина волокон у групі з найбільшою масою (m_n), мм;

k – ширина інтервалу при сортуванні волокон (під час стандартних випробувань бавовни к=2 мм);

m_n-k – маса суміжної групи волокон довжиною l_n-k, мг;

m_n+k - маса суміжної групи волокон довжиною l_n+k, мг.

Штапельна масодовжина (L_ш) визначається як середня довжина з груп волокон, що мають довжину більшу від модальної:

, (2.4)

де і – коефіцієнт, значення якого для мас і т.д. відповідно дорівнюють І=2; 4; 6.

у – маса групи волокон, довжина яких перевищує модальну довжину, мг:

, (2.5)

де l_n – середня довжина групи волокон, у межах якої знаходиться модальна довжина L_m, мм;

m_n – маса групи волокон довжиною l_n, мг.

Потім знаходять суму мас волокон, довжина яких більша від модальної у мг:

(2.6)

Визначають суму добутку , мг:

= (2.7)

Для приблизної відносної характеристики рівномірності бавовни різної довжини використовують показник, який називають рівномірністю ( ) і обчислюють за формулою:

(2.8)

де В₅ – база, %.

База В₅ - процентне відношення мас волокон п’яти груп, суміжних із модальною до загальної маси усіх груп при інтервалі сортування волокон k =1мм. Під час сортування бавовни через 2мм. базу визначають за формулою:

при ; (2.9)

при , (2.10)

де - сумарна істинна маса волокон всіх груп;

0,55 – коефіцієнт, який встановлено дослідним шляхом.

Чим більш рівномірне за довжиною волокно, тим більша база. Однак, у більш короткої бавовни база завжди вища, ніж у довгої.

Практикою встановлено, що для рівномірних за довжиною бавовняних волокон 1000.

Нерівномірність волокон за довжиною характеризують також середнє квадратичне відхилення та коефіцієнт варіації.

Середнє квадратичне відхилення визначають за формулою:

(2.11)

де - відхилення окремих результатів від середнього ;

- загальна кількість вимірювань.

Коефіцієнт варіації обчислюють як відносну величину у відсотках від середнього :

(2.12)

Наочне уявлення про довжину волокон та їх нерівномірність дають діаграма розподілу волокон за довжиною і штапельна діаграма. Зокрема штапельні діаграми використовують під час графічного аналізу окремих технологічних процесів.

Останні дослідження вчених по визначенню довжини бавовняного волокна відображені у розробленому пристрої UM-330A (рис.2.1). Він автоматично вимірює довжину будь-який типів волокон у діапазоні від 0 до 80мм. Програмне забезпечення на базі Windows

Рис. 2.1 Пристрій для визначення довжини волокна UM-330A

Лінійна щільність бавовняного волокна побічно характеризує його товщину. Бавовняне волокно є одним із найтонших текстильних волокон. Чим довші волокна бавовни, тим вони тонші. Із зрілого тонкого волокна виробляють тонку, рівну і пряму пряжу, оскільки в поперечному перерізі пряжі тонких волокон укладається значно більше, ніж товстих. Товщина бавовняних волокон відповідно до ГОСТ 3274.8-98. “Волокно хлопковое. Методы определения линейной плотности и показателей микронейр” визначається відношенням їх маси до довжини:

(2.13)

де m - маса, г;

L - довжина, км.

Одиниця вимірювання лінійної щільності в г/км названа текс. Лінійна щільність волокон менша за 1 текс виражається в мілітексах (мтекс), більша 100 текс - декатексах (дтекс), а більше 1000 текс - в кілотексах (ктекс).

Співвідношення одиниць вимірювання лінійної щільності з одиницями СІ: 1 текс = 1г/км = 1мг/м;

1 дтекс = 1дг/км = 0,1 мг/м;

1 мтекс = 1 мг/км = 0,001 мг/м;

1 ктекс = 1 кг/км = 1000 мг/м.

Тонина волокон іноді характеризується номером N - відношенням довжини волокон до їх маси:

(2.14)

де N - метричний номер: мм/мг; м/г; км/кг.

Зріла середньоволокниста бавовна має номер 5000-6000, а тонковолокниста - 6000-7500.

Взаємозв’язок між лінійною густиною і метричним номером виражається формулою:

(2.15)

Фактичну лінійну щільність і номер бавовняного волокна визначають методом вирізання середньої частини штапелю волокон з попереднім підраховуванням числа волокон у штапелі і розраховують за формулою:

(2.16)

де m_c - маса середньої частини, мг;

n - число волокон у десяти препаратах;

l_c - довжина середньої вирізаної частини штапелю (10мм), км.