автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Проектирование свойств полипропиленовой пряжи

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ПРЯЖИ

1.1. Проектирование свойств хлопчатобумажной пряжи

1.2. Проектирование свойств шерстяной пряжи

1.3. Проектирование свойств пряжи из смесей натуральных волокон с химическими

1.4. Проектирование свойств пряжи из химических волокон 22 Выводы

2. СВОЙСТВА ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫХ ВОЛОКОН И ТЕХНОЛОГИЯ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

2.1. Свойства полипропиленовых волокон

2.2.Перспективы производства полипропиленовых волокон, область применения

2.3. Технология получения полипропиленовой пряжи

2.4. Эмульсирование полипропиленового волокна

2.4.1. Характеристика замасливающих компонентов

2.4.2. Исследование эффективности антистатической обработки полипропиленовых волокон

2.4.3. Дисперсионный анализ

2.4.4. Методика проведения однофакторного дисперсионного анализа

2.4.5. Анализ результатов дисперсионного анализа

2.4.6. Анализ электризуемости волокон по переходам производства

2.4.7. Оптимизация состава эмульсии

2.5. Оптимизация работы авторегулятора вытяжки ленточной машины

2.5.1. Выбор критериев оптимизации и факторов, влияющих на процесс авторегулирования

2.5.2. Планирование эксперимента

2.5.3. Исследования параметров заправки ленточной машины с авторегулятором

2.5.4. Построение регрессионных моделей

2.5.5. Оптимизация режима работы ленточной машины 62 Выводы 64 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИПРОПИЛЕНОВОЙ

ПРЯЖИ

3.1. Выбор показателей свойств волокна, влияющих на свойства полипропиленовой пряжи

3.1.1. Определение длины волокна

3.1.2. Определение разрывной нагрузки и разрывного удлинения волокон

3.1.3. Влияние степени извитости полипропиленового волокна на относительную разрывную нагрузку пряжи

3.1.4. Изменение степени извитости волокон

3.2. Обоснование применения многофакторных корреляционных моделей при анализе и проектировании свойств пряжи

3.2.1. Метод определения параметров, описывающих модели

3.2.2. Исследование свойств пряжи первой группы линейной плотности

3.2.3. Влияние длины полипропиленового волокна на показатели качества пряжи

3.2.4. Влияние линейной плотности полипропиленового волокна на свойства пряжи

3.2.5. Влияние относительной разрывной нагрузки волокна на свойства пряжи

3.2.6. Влияние степени извитости полипропиленового волокна на свойства пряжи

3.2.7. Влияние удлинения полипропиленового волокна на свойства пряжи

3.2.8. Исследование свойств пряжи второй группы линейной плотности

3.2.9. Исследование свойств пряжи третьей группы линейной плотности

3.2.10. Зависимость между свойствами пряжи и ее линейной плотностью

3.2.11. Зависимость между свойствами пряжи и ее круткой

3.2.12. Совместное влияние свойств волокна, крутки и линейной плотности пряжи на ее качество

3.2.13. Многофакторные модели показателей качества пряжи

3.2.14. Многофакторные модели свойств пряжи линейной плотности от 30 до 180 текс

3.2.15. Проектирование линейной плотности пряжи

3.2.16. Проектирование линейной плотности пряжи первой группы диапазона

3.2.17. Проектирование линейной плотности пряжи второй группы диапазона

3.2.18. Проектирование линейной плотности пряжи третьей группы диапазона

Выводы 127 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ КРУТКИ

ПОЛИПРОПИЛЕНОВОЙПРЯЖИ

4.1. Анализ методов определения критической крутки пряжи

4.2. Выбор факторов, влияющих на значение крутки пряжи

4.3. Получение корреляционных моделей крутки пряжи первой группы линейной плотности

4.4. Получение корреляционных моделей крутки второй группы линейной плотности

4.5. Получение корреляционных моделей крутки третьей группы линейной плотности

4.6. Получение корреляционных моделей крутки линейной плотности от 30 до 180 текс

4.7. Анализ однофакторных корреляционных моделей крутки полипропиленовой пряжи

4.8. Анализ многофакторных корреляционных моделей крутки полипропиленовой пряжи

4.9. Получение формулы крутки полипропиленовой полугребенной пряжи

4.10. Экспериментальные исследования 146 Выводы

5. ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ КРУЧЕНИЯ НА ВОРСИСТОСТЬ ПОЛИПРОПИЛЕНОВОЙ ПРЯЖИ

5.1. Методы оценки ворсистости пряжи

5.2. Способы расчета характеристик ворсистости пряжи

5.3. Проектирование ворсистости пряжи 160 5.3.1. Методы определения ворсистости пряжи

5.4. Получение корреляционной модели ворсистости пряжи

5.5. Определение ошибки измерений 166 Выводы

6. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ В ПРОЗВОДСТВО РЕЗУЛЬТАТОВИССЛЕДОВАНИЙ

6.1 Расчет экономического эффекта, полученного в связи с использованием оптимального состава эмульсии 169 6.2. Расчет экономического эффекта в связи с использованием формулы для определения критической крутки полипропиленовой пряжи

Выводы

Характерной особенностью развития текстильной промышленности в современных условиях развивающихся рыночных отношений является увеличение объемов производства и переработки химических волокон. Доминирующее положение в мировом балансе текстильного сырья сегодня занимают полипропиленовые волокна [28, 29].

Интерес исследователей к этим волокнам обусловлен дешевизной и доступностью исходного сырья для их производства и хорошие технологические свойства, позволяющие получать конкурентоспособную продукцию.

Полипропиленовые волокна обладают рядом специфических свойств, не присущих другим химическим волокнам. К таким свойствам относятся относительно высокие разрывные характеристики, низкий удельный вес, гидрофобность, и как следствие этого - способность накапливать на своей поверхности электрические заряды. Наличие этих свойств делает актуальной проблему разработки технологии их переработки и проектирования качественных показателей получаемой из них пряжи.

Целью данной работы является проектирование свойств полипропиленовой пряжи.

Очевидно, что на качество пряжи оказывают влияние не только свойства используемых для ее производства волокон, но и качество полуфабрикатов, и параметры технологического процесса.

На основании изучения состояния вопроса для достижения поставленной цели предусмотрено решение следующих задач: отработка оптимальной технологии переработки полипропиленового волокна; разработка оптимального состава эмульсии, необходимой для замасливания смеси волокон; обоснование выбора факторов, влияющих на свойства полипропиленовой пряжи; получение корреляционных моделей, позволяющих проектировать свойства пряжи; вывод формулы для определения значений критической крутки полипропиленовой пряжи; проектирование ворсистости полипропиленовой пряжи. Научная новизна данной работы заключается в следующем: обоснован выбор факторов, влияющих на свойства полипропиленовой пряжи; проведен корреляционный анализ данных прядильного производства ОАО «МПТМ» и получены корреляционные модели, позволяющие проектировать свойства пряжи; получена расчетно-эмпирическая формула для определения значений критической крутки пряжи; разработана методика определения ворсистости пряжи, проведен корреляционный анализ данных измерения ворсистости пряжи различных линейных плотностей, выработанной с различными крутками, получены корреляционные модели, позволяющие проектировать ворсистость пряжи. Практическая ценность работы состоит в следующем: отработана оптимальная технология переработки полипропиленового волокна с использование полугребенной системы прядения шерсти; определено влияние свойств эмульсии на процесс электризации полипропиленового волокна, прохождение дальнейшего технологического процесса и качество получаемой при этом пряжи; определен оптимальный состав эмульсии, предназначенной для замасливания смеси полипропиленовых волокон; определены оптимальные параметры заправки ленточной машины с авторегулятором вытяжки. 8

Использование результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований позволяет повысить стабильность процесса переработки полипропиленового волокна, улучшить качество полуфабрикатов и пряжи.

Внедрение результатов работы на ОАО «МПТМ» позволило получить годовой экономический эффект в сумме 479,34 тыс.руб.

Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на научно-техничеких конференциях в Димитровградском институте технологии, управления и дизайна (1999, 2000, 2002 гг.), в Ивановской текстильной академии (2000 год), в Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна (2001), в Московском государственном текстильном университете имени Косыгина (2002 год).

Основные результаты работы отражены в семи публикациях.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана оптимальная технология переработки полипропиленового волокна. Предложены планы прядения полугребенной полипропиленовой пряжи.

2. Проведено экспериментальное исследование процесса эмульсирования полипропиленового волокна в ходе переработке их в пряжу, на основании чего установлен оптимальный состав эмульсии и доля вложения замасливающих компонентов к массе волокна.

3. Проведено экспериментальное исследование работы ленточной машины с авторегулятором с применением математических методов планирования эксперимента, в результате чего получены адекватные регрессионные модели зависимости коэффициента вариации по линейной плотности ленты и линейной плотности ленты от параметров заправки машины.

4. Найден оптимальный режим работы ленточной машины с авторегулятором при выработке полипропиленовой пряжи из смеси волокон с длиной резки 90 и 75 мм.

5. Исследовано изменение свойств полипропиленового волокна по переходам прядильного производства, в результате чего установлено, что свойства волокон в результате их переработки изменяются незначительно. На основе проведенного статистического анализа экспериментальных данных в качестве факторов, влияющих на свойства пряжи, были выбраны свойства исходного сырья, крутка пряжи и ее линейная плотность.

6. Проведены исследования влияния степени извитости полипропиленового волокна на разрывную нагрузку пряжи, в результате сего получена аналитическая формула для расчета разрывной нагрузки пряжи с учетом степени извитости волокна. »

7. Разработана методика проектирования свойств пряжи: разложение системы «свойства волокон - технологический процесс -свойства пряжи» на составляющие компоненты и по парное их изучение; изучение совместного влияния свойств волокон и параметров технологического процесса на свойства пряжи; корреляционный анализ; регрессионный анализ.

8. Получены однофакторные корреляционные модели, позволяющие оценить характер влияния свойств волокна и параметров технологического процесса на показатели качества пряжи.

9. Получены многофакторные корреляционные модели зависимости качества пряжи от свойств волокна и параметров технологического процесса, позволяющие оперативно оценить свойства будущей пряжи.

10. Получена корреляционная модель линейной плотности пряжи с введение комплексного показателя, характеризующего свойства волокна.

11. Получена корреляционная модель для критической крутки пряжи. Выведена расчетно-эмпирическая формула, по которой рассчитываются значения критической крутки пряжи различной линейной плотности, изготовленной из различных по свойствам волокон. Проведены экспериментальные исследования, подтверждающие достоверность полученной формулы.

12. Исследовано влияние крутки пряжи на ее ворсистость.

13. Рекомендуются следующие параметры заправки ленточной машины с авторегулятором при переработке смеси полипропиленовых волокон с длиной резки 90 и 75 мм: величина разводки между крайним передним гребнем и зажимом вытяжной пары - 42 мм; время запоминания сигнала - 1,34 с; величина вытяжки между питающей парой и измерительными роликами - 0,968.

176

14. Рекомендуется при проектировании свойств пряжи использовать полученные многофакторные корреляционные модели.

15. Рекомендуется при определении величины критической крутки, необходимой для выработки пряжи любой линейной плотности из любых по свойствам полипропиленовых волокон, использовать выведенную формулу и значения, полученные по ней.

16. Рекомендуется для проектирования ворсистости пряжи использовать полученную корреляционную модель.

17. Определен годовой экономический эффект, полученный от внедрения результатов настоящей работы в прядильное производство ОАО «МПТМ» в сумме 479,34 тыс.руб.

1. Shrigley С. Manual of Collon Spinning V.II, P.II.Openning And Cleaning. Manchester,The Textile Institute, 1973.

2. Verma G. K. Hof to improwe the spinnabilitu of wool. The indian Textile Journal. 1978. №11, 105 c.

3. TEAM-Reporton Frials Evaluation Additional Meosurements 1981-1988//AWC. Melbourne. December, 1988.

4. Fenqhelman.M. Applied Polimer Simposium, vl2, №18, 1971.

5. Зотиков В. E., Будников И. В., Трыков П. П. Основы прядения волокнистых материалов- М.: Гизлегпром, 1959, 57 с.

6. Соловьев А. Н. Проектирование свойств пряжи в хлопчатобумажном производстве. -М.: Гизлегпром, 1951, 93 с.

7. Севостьянов А. Г. Современные методы исследования неровноты продуктов хлопкопрядения. М.: Легкая индустрия, 1966, 76 с.

8. Севостьянов А. Г. Составление смесок и смешивание в хлопчатобумажном производстве. М.: Гизлегпром, 1954, 41 с.

9. Корицкий К. И. Основы проектирования свойств пряжи. М.: Гизлегпром, 1963, 36 с.

10. Справочник по хлопкопрядению.- М.: Легкая индустрия, 1968, 107 с.

11. П.Харченкова Г. И. Прогнозирование относительной разрывнойнагрузки пряжи // Текстильная промышленность, №1, 1997.

12. Гусев В. Е., Усенко В. А. Прядение химического штапельного волокна.- М.: Легкая индустрия, 1964, 84 с.

13. Синицин А. А. Проектирование пряжи и ткани по крепости на разрыв. -М.: Гизлегпром, 1932, 61 с.

14. Протасова В. А., Белышев Б. Е., Панин П. М., Хутарев Д. Д. Прядение шерсти и химических волокон. М.: Легпромбытиздат, 1987, 296 с.

15. Березина О. Я. Зависимость свойств тонкогребенной пряжи от ее номера и крутки. Научно-исследовательские труды ЦНИИшерсти, 1957, №.12.

16. Березина О. Я. О проектировании свойств тонкогребенной шерстяной пряжи Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 1958, №4.

17. Гусев В. Е. Рациональные методы переработки шерсти и химических волокон. -М.: Ростехиздат, 1962, 36 с.

18. Фейман И.И. К вопросу проектирования пряжи. Известия вузов «Технология текстильной промышленности», 1960, №2.

19. Биренбаум Е. И. Проектирование прочности пряжи из смеси двух компонентов. "Технология текстильной промышленности", 1960, №4.

20. Stunburu J. R. Зависимость между крепостью, номером и круткой одиночной камвольной пряжи Journal of the Textile Institute, 1934, №10.

21. Разумеев К. Э. Проектирование свойств чистошерстяной камвольной пряжи,- М.: Текстильная промышленность, 1984, №3.

22. Ванников А. Н. Прядение химических волокон в смеси с хлопком.-М.: "Легкая индустрия", 1966, 88 с.

23. Ванников А. Н. Расчет прочности пряжи из смеси хлопка с химическими волокнами и оценка эксплуатационных свойств этой пряжи. "Текстильная промышленность", 1964, №4.

24. Усенко В. А. Использование вискозного штапельного волокна в прядении.- М.: Гизлегпром, 1958, 93 с.

25. Корицкий К. И., Грилихес Е. А., Косцов А. А. Крутильное и ниточное производства.- М.: Гизлегпром, 1957, 49 с.

26. Корицкий К.И. Методы инженерного расчета пряжи. Труды ЦНИХБИ за 1959 год, Ростехиздат, 1961, том 1.

27. Э. М. Айзенштейн, Е. В. Калитова. Мировой рынок цен на синтетические волокна и нити. Текстильная промышленность, 2001, №5.

28. Э. М. Айзенштейн. Производство и потребление синтетических волокон и нитей в мире и в России, 2001, №3.

29. Фурне Ф. Синтетические волокна / Пер. с немецкого М.: 1970, 204 с.

30. Иванюков Д. В. , Фридман М. JI. Полипропилен М.: Издательство «Химия», 1974, 79 с.

31. Тумаян С. А. Технология переработки полипропиленового штапельного волокна.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1973, 65 с.

32. Слываков В. Е. Рациональные методы переработки химических волокон.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1973, 19 с.

33. Панин А. М., Падегимас В. С.Б. Замасливание волокон в шерстопрядении.-М.: Легпромбытиздат. 1986.

34. Генц И. П. Статическое электричество при переработке химических волокон. М.: Легкая индустрия, 1988, 32 с.

35. Радовицкий В. П., Стрельцов В. Н. Электромеханика технических волокон.- М.: Легкая промышленность, 1970, 23 с.

36. Материалы конференции в Цюрихе по статическому электричеству в текстильной промышленности. Бюро технической информации легкой промышленности, 1958.

37. Ашнин Н. М., Иванова М. И. Эффективность процесса замасливания в хлопкопрядении //Текстильная промышленность, 1988, №6.

38. Леонтьева Г. И. Влияние увлажнения и замасливания на фрикционные свойства шерстяных волокон. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 1978, №3.

39. Ахнахзаров С. Л., Кафаров В. В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. М.: «Высшая школа», 1978, 42 с.

40. Адлер Ю. П., Маркова Е. В. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976, 53 с.

41. Драйнер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ.-М.: Статистика, 1973, 22 с.

42. Соловьев А. Н. Проектирование свойств пряжи в хлопчатобумажном производстве.- М.: Гизлегпром, 1951, 35 с.

43. Корицкий К. И. Расчет прочности нити на растяжение. Сборник рефератов о научно-исследовательских работах ЦНИХБИ. М.: Гизлегпром, 1956, вып. XVI.

44. Корицкий К.И. К вопросу проектирования пряжи из штапельного волокна. Известия вузов «Технология текстильной промышленности», 1960, №2.

45. Соловьев А. Н. Проектирование свойств пряжи в хлопкопрядильном производстве. Диссертация доктора техн. Наук. М.: МТИ, 1951.

46. Соловьев А. Н. Проектирование свойств пряжи М.: Гизлегпром, 1951,74 с.

47. Будников В. И. Качество пряжи и смеси.- М.: Текстильная промышленность, 1942, № 7,8.

48. Коробейников А. П. Проектирование некоторых свойств аппаратной чистошерстяной пряжи. Диссертация канд. техн. Наук.-М.: МТИ, 1972.

49. Разумеев К. Э. Анализ парных корреляционных зависимостей свойств чистошерстяной камвольной пряжи от качества сырья и параметров технологического процесса. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, И с.

50. Разумеев К. Э. Анализ многофакторных зависимостей свойств чистошерстяной камвольной пряжи от качества сырья и параметров технологического процесса. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, 12 с.

51. Протасова В. А., Разумеев К. Э. Проектирование свойств чистошерстяной камвольной пряжи.- М.: Текстильная промышленность, 1984, №3

52. Корицкий К. И. Основы проектирования свойств пряжи. М.: Гизлегпром, 1963, 112 с.

53. Разумеев К. Э. Проектирование свойств чистошерстяной камвольной пряжи с целью повышения ее качества и снижения обрывности в прядении. Диссертация канд. Техн. Наук.- М.: МТИ, 1984.

54. Лежебрук Г. О. Никитин И. Н. Методы проектирования номеров и вытяжек пряжи из смесей по номерам и вытяжкам из отдельных компонентов. Отчет НИТИ, 1934, 18 с.

55. Лежебрук Г. О. О длине шерстяного волокна. Научно-исследовательские труды НИИшерсти, 1939, №1.

56. Монкрифф Р. У. Химические волокна.- М.: Ростехиздат, 1961, 22 с.

57. Манушкина Н. И. Проверка формул по проектированию свойств вискозной штапельной пряжи. Известия вузов. «Технология текстильной промышленности», 1962, №5.

58. Ворошилов В.А. Зависимость крепости пряжи от ее номера, крутки, неровноты и свойств, Бюллетень ИвНИТИ, 1938, №10-11.

59. Leitgeb D, Wakehan Влияние линейной плотности волокна на свойства пряжи и ткани. Textile Research Journal, 1956, №7.

60. Reberfeld. L, Влияние прочности и растяжимости волокна на свойства пряжи и ткани. Textile Research Journal, 1958, №7.

61. Киселев А. К., Меньшиков Л. Д. Влияние волокнистого состава пряжи на ее физико-механические свойства.- М.: "Текстильная промышленность", 1967, №8.

62. Сизова А. Л. Свойства смешанной пряжи и их зависимость от свойств волокна и смеси. Кандидатская диссертация, МТИ, 1967.

63. Кононенко Т. В. Влияние величины разрывного удлинения и характера деформации синтетического штапельного волокна на прочность одиночной пряжи. "Химические волокна", 1962, №3.

64. Кабанов Г. Н. Шутова Н. Е. Проектирование свойств полушерстяной камвольной пряжи // Текстильная промышленность, 1990, №11.

65. Федоров С. А. Общая технология волокнистых веществ по Е/Ноуег с некоторыми дополнениями и изменениями. М.: 1900.

66. Кукин Г. Н., Соловьев А. Н. Текстильное материаловедение.-М.: Ростехиздат, 1961, 52 с.

67. Кованько В. Н., Насекин Н. А. Нахождение критических круток пряжи разных номеров из хлопка 30/31 мм и 27/28 мм.- М.: «Хлопчатобумажная промышленность», 1940, №8.

68. Соколов Г. В. Вопросы теории кручения волокнистых материалов.-М.: Гизлегпром, 1957, 38 с.

69. Гусев В. Е., Слываков В. Е. Проектирование шерстопрядильного производства. -М.: 1975, 97 с.

70. Севостьянов А. Г., Шетлер В. В. Методы расчета пневмомеханических прядильных машин. М.: Легкая индустрия, 1976, 37 с.

71. Немченко Э. А. Свойства химических волокон и методы их определения М.: «Химия», 1973, 29 с.

72. Яцковский Т. А./ Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 1961, №5.

73. А. с. 741156 СССР. Способ определения ворсистости текстильных материалов и устройство для его осуществления / И. Г. Борзунов, Т. А. Корнюхина, И. П. Корнюхин, А. В. Парамонов. Опубл. 1980. Бюл. №22.74Jendryka Т.// Text. Res.J.- 1963, 33. 663.

74. Barella A., Text С.// Textile Progress.- 1983, vol. 13, 31. P. 1.57.

75. Nakfo Minory, setoh Sadayoshi//J. Text. Mach. Soc. Japan. 1975, № 38.

76. Cenry J., Heizlarova J., Stanek J., Cirlik B// Sb. Ved Pr. Vys. Sk.

77. CRITER//Bull. Inst. France. 1961, No 94.33.

78. Lunenschloss J. W., Rotmayr H., Teichman K. H.//Melliand Textiber. Int.- 1971,52, 523.

79. Rodrigues F. Carvalho, Silva M. Santos, Moegado C. Possos//J. Text. Inst/- 1983, №74.183

80. Патент №54- 41515 Япония, Опубл. 1979.

81. Ronse W.//Ind.text. beige.- 1972, 20 No 1, 70.

82. Мухитдинов M. Оптико-электронные устройства и измерения в текстильной промышленности. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982, 155 с.

83. Патент №1269310 Франция. Опубл. 1961.

84. Патент №48-16463 Япония. Опубл. 1973.

85. Г. Н. Кукин, А. Н. Соловьев, А. И. Кобляков. Текстильное материаловедение. -М.: Легпромбытиздат, 1989, 69 с.

86. Труевцев Н. Н. Свойства пряжи пневмомеханического способа прядения.- Л.: 1977, 57 с.

87. Б. Н. Гусев, В. Ф. Коробова. Способ определения длины ворсинок пряжи. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 1988, № 3.

88. А. с. 1302188 СССР. Способ измерения ворсистости пряжи / Б. Н. Гусев и др. Опубл. 1987.Бюл. №13.

89. Разумеев К. Э. Использование методов номографии в шерстопрядении. М.: 1988, 21 с.1. ПЛАН