автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка структуры и технологии получения фасонных растяжимых нитей

На правах рукописи

ДОРИОМЕДОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ФАСОННЫХ РАСТЯЖИМЫХ НИТЕЙ

Специальность 05.19.02. - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

3 МАП 2012

Москва-2012

005019053

На правах рукописи

ДОРИОМЕДОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ФАСОННЫХ РАСТЯЖИМЫХ НИТЕЙ

Специальность 05.19.02. - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2012

Работа выполнена на кафедре прядения федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Родионов Вячеслав Алексеевич

Официальные оппоненты: Палочкин Сергей Владимирович

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой прикладной механики федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина»

Никоноров Павел Васильевич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник, руководитель опытного производства открытого акционерного общества «Центральный научно-исследовательский текстильный институт», ОАО"ЦНИТИ"

Ведущая организация: Открытое акционерное общество «Центральный

научно-исследовательский институт технологической оснастки текстильного оборудования», ОАО "ЦНИИМашдетал ь"

Защита диссертации состоится О 2012 г. в /5"часов на засе-

дании диссертационного совета Д 212.139.02 при Московском государственном текстильном университете имени А.Н. Косыгина по адресу: 119071 г. Москва, ул. Малая Калужская, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина».'

Автореферат разослан «-¿Д> ОЧ 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Шустов Ю.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Производство текстильных нитей, обладающих сложной структурой, состоящих из различных по происхождению и свойствам комплексных нитей и волокон, позволяет расширить ассортимент и повысить качество текстильных изделий. К нитям сложной структуры относятся фасонные нити.

Фасонные нити можно вырабатывать непосредственно из волокон на прядильных машинах или же из комплексных нитей и пряжи, как на обычных крутильных машинах, так и на специальных крутильных машинах фасонного кручения. В зависимости от способа выработки фасонные нити разделяются на две основные группы: 1) фасонные нити равномерного кручения, вырабатываемые на прядильных и обычных крутильных машинах; 2) фасонные нити фасонного кручения, вырабатываемые на специальных крутильных машинах, фасонного кручения.

Фасонные нити применяют при выработке костюмно-плательных, обивочных и гардинных тканей и гардинно-тюлевых изделий. Они могут быть использованы как для украшения тканей, так и для придания им особой структуры и полезных эксплуатационных свойств.

Фасонные нити большинства видов вырабатывают в два приема. Сначала на крутильной машине фасонного кручения получают фасонную заготовку, которую затем соединяют и скручивают с закрепительной нитью, чтобы эффекты в виде, узелков, петель и другие в готовой фасонной нити не сдвигались вдоль стержневой нити и не сгруппировались в большие узлы и шишки. В связи с этим актуальной является задача по разработке новой структуры и технологии получения фасонных растяжимых нитей для производства комфортной одежды, расширения чулочно-носочного ассортимента и изделий текстильной и легкой промышленности.

Цель работы и задачи исследования. Разработать структуру и технологию получения фасонных растяжимых нитей.

В соответствии с указанной целью были поставлены и решены следующие задачи:

- проведены обоснование и выбор сырья для наработки фасонных растяжимых нитей;

- проведено исследование физико-механических свойств вискозных, текстури-рованных полипропиленовых нитей, хлопчатобумажной пряжи и высокорастяжимой полиуретановой нити;

- с целью повышения надежности технологического процесса было определено расчетным путем натяжение обкруточного компонента в баллоне сматывания при выработке фасонной заготовки;

- разработана рациональная структура фасонных растяжимых нитей;

- разработано разматывающее устройство для стержневой полиуретановой нити;

- разработано питающее устройство для подачи фасонной заготовки;

- разработан специальный шпулярник для паковок с дополнительной стержневой нитью и фасонной заготовкой;

- определены основные технологические параметры, влияющие на физико-механические свойства фасонных растяжимых нитей;

- наработаны опытные образцы фасонных растяжимых нитей при различных технологических параметрах;

- проведено планирование эксперимента с целью получения оптимальных параметров процесса выработки готовых фасонных растяжимых нитей с использованием пакета программ Excel, MathCAD;

- получена формула для расчета линейной плотности фасонных растяжимых нитей.

Методика исследований. Поставленные задачи решались теоретическими и экспериментальными методами. Экспериментальные исследования по наработке фасонных растяжимых нитей проводились в учебно-технологической и производственной лаборатории кафедры прядения ФГБОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина» на модернизированном стенде обкруточной машины. В работе использовались методы математического планирования эксперимента. Результаты экспериментальных и теоретических исследований обработаны методами математической статистики с использованием ЭВМ и пакета программ Excel, MathCAD.

Научная новизна:

- показана целесообразность использования фасонных растяжимых нитей для производства комфортной одежды, расширения ассортимента чулочно-носочных изделий и изделий текстильной и легкой промышленности;

- разработана структура фасонной растяжимой нити;

- разработаны разматывающее устройство для выработки фасонной заготовки и питающее устройство для получения фасонных растяжимых нитей;

- определены технологические параметры выработки фасонных растяжимых нитей;

- получена расчетная формула для определения линейной плотности фасонных растяжимых нитей.

Практическая ценность. Основными результатами являются:

- разработка структуры и технологии получения фасонных растяжимых нитей из вискозных комплексных, текстурированных полипропиленовых нитей, хлопчатобумажной пряжи и полиуретановой нити;

- использование разматывающего устройства для выработки фасонной заготовки;

- использование питающего устройства и специального шпулярника для выработки фасонных растяжимых нитей;

- определение оптимальных технологических параметров производства фасонных растяжимых нитей;

- вывод формулы для расчета линейной плотности фасонных растяжимых нитей.

Реализация результатов работы. Разработанные структура и технология позволяют получить на модернизированных обкруточных машинах отечественного и зарубежного производства фасонные растяжимые нити, используемые для комфортной одежды, расширения чулочно-носочного ассортимента и изделий текстильной и легкой промышленности.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на:

- международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-2006)», ИГТА, Иваново, 2006;

- девятой Всероссийской научно-технической выставке творчества молодежи, ВВЦ, Москва, 2007;

- всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения» (Текстиль-2007)», Димитровград: ДИТУДУлГТУ, 2007;

- международной научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (По-иск-2007), ИГТА, 2007;

- международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2008):Иваново: ИГТА, 2008;

- международной научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (По-иск-2008), Иваново: ИГТА, 2008;

- научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях», Мое. гос. строит, ун.-т -М: МГСУ, 2008;

- международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности»(Текстиль 2008)-М. ; ГОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2008;

- международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности»(Текстиль 2009)-М. ; ГОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2009;

- всероссийской научно-технической конференции «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфических отраслях промышленности», Санкт-Петербург- СПб: СПГУТД, 2009;

- международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2010), Иваново: ИГТА 2010;

- международной научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (По-иск-2010), Иваново: ИГТА 2010;

- заседании кафедры прядения «МГТУ им. А.Н.Косыгина», Москва, март 2012.

По материалам диссертационной работы опубликовано 6 статей и 12 тезисов докладов на различных конференциях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав с выводами, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 161 странице машинописного текста, имеет 39 рисунков (в том числе 6 рисунков представлены в приложении), 19 таблиц, библиографический список использованных литературных источников включает 114 наименований. Приложения представлены на 34 страницах. _

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследований, отмечены научная новизна и практическая ценность результатов работы.

В первой главе проведен анализ современного состояния производства химических волокон и нитей, как у нас в стране, так и за рубежом.

Проанализированы способы производства фасонных нитей.

Одним из основных способов получения фасонных нитей и пряжи различной структуры является способ их выработки на кольцекрутильных машинах фасонного кручения. Положительным моментом этого способа является возможность получения нитей и пряжи малой линейной плотности, высокая экономичность процесса.

Большое рассмотрение получил способ производства фасонных нитей и пряжи на однопроцессных машинах с полыми веретенами, как наиболее пер-

спективный и универсальный. На однопроцессных машинах можно вырабатывать различные нити и пряжу и получать фасонные нити с большим разнообразием эффектов.

Анализ достоинств и недостатков способов получения фасонных нитей и пряжи на кольцекрутильных машинах и машинах с полыми веретенами привел к созданию комбинированного способа производства фасонных нитей и пряжи, сочетающих в себе оба способа.

На основании вышеизложенного можно предложить использовать принцип обкруточной машины для наработки и фасонных нитей, технологическая схема которой представлена на рис. 1.

1 - питающее устройство,

2 - входная паковка со стержневой

нитью,

3 - направляющий крючок,

4 - нижнее веретено,

5 - нижний глазок баллоноограни-чителя,

6 - верхнее веретено,

7 - верхний глазок баллоноограни-чителя,

8 - растягивающее устройство,

9 - выпускное устройство,

10 - выходная паковка

Рис. 1. Технологическая схема обкруточной машины

Вторая глава посвящена разработке рациональной структуры и технологии фасонных растяжимых нитей. На основании анализа литературных и патентных источников, как отечественных, так и зарубежных, был предложен способ получения фасонной растяжимой нити с петельным эффектом, структура которой приведена на рис. 2.

а

/

/

/

/

/

I

\

\

\

\

х

3 ' ~ ' " 2 i

Рис. 2. Структура фасонной растяжимой нити

1 - стержневая полиуретановая нить,

2 - первая обкруточная нить,

3 - вторая обкруточная нить,

4 - дополнительная стержневая нить,

5 - закрепительная нить.

В качестве стержневого компонента было предложено использовать высокорастяжимую полиуретановую нить LYCRA, линейной плотностью 7,8 текс. В качестве обкруточных компонентов были выбраны вискозные комплексные нити линейной плотностью 16,6 текс красного цвета, полипропиленовые тек-стурированные линейной плотностью 16,8 текс бордового цвета. Для дополнительного стержневого компонента была выбрана вискозная комплексная нить линейной плотностью 16,6 текс желтого цвета, а в качестве закрепительного компонента - хлопчатобумажная пряжа суровая линейной плотностью 18,5 текс белого цвета.

Для осуществления способа получения фасонной растяжимой нити разработаны и спроектированы разматывающее устройство (рис. 3) для стержневой полиуретановой нити, питающее устройство (рис. 4) для подачи фасонной заготовки и шпулярник (5).

1 - паковка со стержневой поли уретановой нитью, -----1

2 - опорный валик,

3 —разматывающий валик,

4 - ступенчатый шкив,

5 - кронштейн,

6 - тесьма,

7 - приводной вал.

V Jl _5 з. х i

Рис. 3. Разматывающее устройство для стержневой полиуретановой нити

1 - фасонная заготовка,

2 - разматывающий валик, 3,8 - шкивы,

4,6 - прижимные валики, 5 - питающий валик, 7 - тесьма,

9 - кронштейн,

10 - приводной вал

Рис. 4. Питающее устройство для фасонной заготовки

1 - шпулярник,

2 - кронштейн,

3 - шарикоподшипниковые опоры,

4 - паковка с фасонной заготовкой,

5 - направляющий крючок,

6 - крючок баллоноограничителя,

7 - паковка с дополнительной

стержневой нитью,

Рис. 5. Шпулярник для получения фасонной растяжимой нити

Глава 3 посвящена исследованию влияния различных технологических параметров на физико-механических свойства фасонных растяжимых нитей и оптимизации процесса их получения.

На основании предварительного эксперимента рекомендовано число обкручиваний стержневой полиуретановой нити обкруточными нитями равное 380 об/м, а число обкручиваний закрепительной нитью целесообразно брать в интервале от 330 об/м до 620 об/м, которое препятствует смещению фасонного эффекта и позволяет сохранить растяжимость фасонной нити.

Для стабильной структуры фасонной растяжимой нити необходимо подавать с нагоном фасонную заготовку при соединении ее с дополнительной стержневой нитью.

Нарабатывали фасонную заготовку при трех вариантах растяжения стержневой полиуретановой нити (2,1; 2,5; 2,9) с постоянным числом обкручивания обкруточными нитями равным 380 об/м, а при выработке готовой фасонной растяжимой нити подавали фасонную заготовку с нагоном 1,7 и нарабатывали образцы с различным числом обкручиваний закрепительной нитью 330, 380, 460, 540, 620 об/м.

Было определено натяжение полипропиленовой текстурированной и вискозной комплексной нитей линейной плотностью 16,8 текс и 16,6 текс используемых для обкручивания, которое составило Т| = 6,37 сН и Т2 = 6,44 сН соответственно, что обеспечивает надежность технологического процесса при выработке фасонной заготовки и уменьшает отходы производства.

В результате проведенного анализа процесса производства фасонных растяжимых нитей с помощью математических методов планирования эксперимента, получены и обработаны с помощью ЭВМ уравнения регрессии. Для этой цели приведен расчет физико-механических и специфических свойств образцов фасонных растяжимых нитей для варианта растяжения фасонной заготовки 2,5 раза, так как растяжимые фасонные нити, наработанные с этой фасонной заготовкой, имеют более равномерную структуру.

В результате проведенных исследований были определены следующие математические модели:

- абсолютная разрывная нагрузка: у = 0,001 Зх2-1,1105л: + 840,31

- удлинение при разрыве: у = 0,0000\29х2 -0,012х + 8,384

- растяжимость: у = -0,0038* + 7,355

- высота петель: у = -0,00074* +1,07

- петельный шаг: у = -0,002* + 3,05

- количество петель: у = 0,009* +17,21

С использованием программ МаШСас1 было установлено, что эксперимент обладает свойствами воспроизводимости и значимостью коэффициентов уравнений регрессии, а также гипотезы об адекватности регрессионных моделей не отвергаются. Аналогичные расчеты были проведены при растяжении фасонной заготовки в 2,1 и 2,9 раза.

Проанализировав графики зависимости физико-механических показателей фасонной растяжимой нити от числа обкручиваний закрепительной нитью, вы-

яснили, что в дальнейшем целесообразно использовать нить с числом обкручиваний 460 об/м, так как в данном случае она имеет наилучшие показатели растяжимости и фасонного эффекта.

Глава 4 посвящена выводу формулы для расчета линейной плотности фасонной растяжимой нити.

Для упрощения расчетов были введены следующие допущения:

- исходные нити и пряжа имеют круглое поперечное сечение;

- обкруточные нити располагаются вокруг стержневой полиуретановой нити с определенным шагом;

- закрепительная нить располагается вокруг фасонной заготовки и дополнительной стержневой нити с определенным шагом.

Для вывода формулы расчета линейной плотности была рассмотрена модель поперечного сечения фасонной растяжимой нити без учета петель (рис. 6).

Линейную плотность фасонной заготовки:

где Ть Т2, Т3, Т4, Т5 - исходные линейные плотности стержневой полиуретановой, первой обкруточной, второй обкруточной, дополнительной стержневой и закрепительной нитей соответственно и радиусы исходных нитей Г|, г2, Гз, Г4, Г5; В - вытяжка, к- шаг витка обкручивания обкруточных нитей, обратно пропорциональный числу обкручиваний.

Длину закрепительной нити:

Линейную плотность фасонной растяжимой нити:

и,

где а, - шаг витка обкручивания закрепительной нити, обратно пропорционален числу обкручиваний.

Данная формула не учитывала линейную плотность нитей в петлях фасонной заготовки в связи с тем, что готовая фасонная нить растяжимая. Поэтому было предложено ввести коэффициент нагона ??, учитывающий влияние длины нити в петлях для фасонной заготовки, который определялся экспериментально, с использованием фактических значений линейной плотности фасонной растяжимой нити.

1 - стержневая полиуретано-вая нить,

2 - первая обкруточная нить

3 - вторая обкруточная нить,

4 - дополнительная стержне' вая нить,

5 - закрепительная нить.

Рис. б. Модель поперечного сечения фасонной растяжимой нити

Были определены коэффициенты нагона фасонной заготовки для трех вариантов ее растяжения (2,1; 2,5; 2,9) при пяти вариантах числа обкручиваний закрепительной нитью (330, 380, 460, 540, 620 об/м). Полученные данные приведены в табл. 1.

Показатели Число обкручиваний, об/м Линейная плотность фактическая, текс Линейная плотность расчетная без учета коэффициента нагона, текс Коэффициент нагона расчетный, г|о Коэффициент нагона уточненный, 11 Линейная плотность расчетная, | текс < Отклонение, % 1

Вытяжка 2,1

330 109,33 1,74 1,66 105,9 3 1

380 104,67 1,63 1,64 105,0 08

460 100,00 78,2 1,52 1,56 101,9 1 9

540 105,33 1,64 1,55 101,3 3 8

620 103,33 1,59 1,48 98,4 4 8

Вытяжка 2,5

330 104,00 1,64 1,67 105,4 1 3

380 105,33 1,67 1,69 106,2 0 8

460 101,33 77,6 1.57 1,68 105,5 4 1

540 109,33 1,76 1,67 105,3 3 7

620 102,67 1,61 1,62 103,2 0,5

Продолжение табл. 1

Вытяжка 2,9

330 104,00 1,65 1,69 105,7 1,3

380 104,67 1,67 1,74 107,4 2,6

460 118,00 77,2 1,99 1,88 113,1 4,2

540 114,67 1,91 1,91 114,1 0,5

620 118,67 2,00 1,89 113,7 4,2

Рассчитаны отклонения фактической линейной плотности от расчетной, значения которых приведены в табл.1 и составляют не более 5%.

Таким образом, была получена формула для определения линейной плотности фасонной растяжимой нити:

Тф^'Т^-ч + Ъ+Т,-" '

выводы

1. Одним из наиболее перспективных путей обновления ассортимента и повышения качества текстильных изделий является применение фасонных нитей различных структур.

2. Наиболее перспективным способом получения фасонных нитей новых структур, является способ получения фасонных растяжимых нитей.

3. В качестве сырья целесообразно использовать следующие нити:

- для стержневой нити - высокорастяжимую нить LYCRA, линейной плотностью 7,8 текс;

- для обкруточных нитей - вискозные комплексные и текстурированные полипропиленовые нити линейной плотностью 16,6 и 16,8 текс;

- для дополнительной стрежневой нити - вискозные комплексные нити линейной плотностью 16,6 текс;

- для закрепительной нити - хлопчатобумажную пряжу линейной плотностью 18,5 текс.

6. Разработано разматывающее устройство для стержневой полиуретановой нити, которое позволяет получать фасонную заготовку с различным растяжением. - ----- -

7. Разработано питающее устройство для фасонной заготовки, которое обеспечивает ее подачу с определенным нагоном.

8. Изготовлен шпулярник для паковок с дополнительной стерневой нитью и фасонной заготовкой.

9. Фасонные растяжимые нити, полученные на модернизированном стенде обкруточной машины, можно использовать в производстве тканей, трикотажа, чулочно - носочных изделий и комфортной одежды.

10. Целесообразно вырабатывать фасонную заготовку при растяжении стержневой полиуретановой нити 2,5 раза с числом обкручивания обкру-точными нитями равным 380 об/м, а при выработке готовой фасонной растяжимой нити следует подавать фасонную заготовку с нагоном 1,7 раза и нарабатывать образцы с числом обкручиваний закрепительной нитью 460 об/м, с целью получения равномерной структуры и фасонного эффекта готовой нити.

11. Для повышения надежности технологического процесса и снижения отходов, при выработке готовой фасонной растяжимой нити было определено натяжение обкруточных нитей, которое не превышает 7 сН.

12. Проведено планирование эксперимента с целью определения оптимальных параметров. Проведенный эксперимент обладает свойствами воспроизводимости и значимостью коэффициентов уравнений регрессии. Также гипотезы об адекватности линейной и квадратичной параболической однофак-торных регрессионных моделей не отвергаются.

13. С целью определения линейной плотности фасонной растяжимой нити был предложен экспериментально - аналитический метод ее расчета. Полученные результаты расчета линейной плотности готовой нити показали высокую степень точности. Отклонение фактической линейной плотности от расчетной составило не более 5 %.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Дориомедов A.C., Родионов В.А. Комбинированные высокорастяжимые нити/Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности №2с, 2009 г. с. 22-25.

2. Дориомедов A.C., Родионов В.А. Фасонные растяжимые нити /Химические волокна №2, 2010 г. с. 15-16.

3. Дориомедов A.C., Гончарова Н.Ю., Родионов В.А. Разработка структуры и технологии получения фасонных растяжимых нитей/Сборник научных трудов выполненных по итогам конкурса грантов молодых исследователей (ГРАНТ - 2009). - М.:, ГОУВПО «МГТУ им.А.Н. Косыгина», 2010 г. -с. 4-7.

4. Дориомедов A.C., Светлова Е.И., Родионов В.А. Разработка структуры и технологии получения неоднородных растяжимых нитей/Сборник научных трудов выполненных по итогам конкурса грантов молодых исследователей (ГРАНТ - 2010). - М.:, ГОУВПО «МГТУ им.А.Н. Косыгина», 2011 г.-с. 3-5.

5. Дориомедов A.C., Родионов В.А., Фролов A.B. Технология получения фасонных растяжимых нитей. Наука сервису: XI -я Международная научно-техническая конференция «Проблемы и решения теоретических и прикладных задач сервисных технологий». 4.1: сборник научных статей/ Под ред. к.т.н., проф. JI.B. Морозовой, ГОУВПО «МГУС» - М., 2006г. - с. 219.

6. Дориомедов A.C. Технология получения комбинированных нитей с эла-стомерным компонентом/ Сборник статей международной научно-технической конференции «Экологические и ресурсосберегающие технологии промышленного производства» /УО «ВГТУ» - Витебск, 2006 -с. 284.

7. Дориомедов A.C., Родионов В.А. «Эластичные фасонные нити», сборник материалов международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2006):. Часть l.-Иваново: ИГТА 2006.-c.21.

8. Дориомедов A.C., Родионов В.А., Хрипин С.П. «Фасонные высокорастяжимые нити с эластомерным компонентом», сборник научных докладов: IX Всероссийская выставка Научно-технического творчества молодежи, I Международная научно-практическая конференция «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» «НТТМ-2007», Москва 2007, с.192.

9. Дориомедов A.C., Фролов A.B. «Оптимизация технологического процесса производства фасонных растяжимых нитей», сборник материалов всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения» (Текстиль-2007), Димитровград: ДИТУДУлГТУ; 2007. -с. 232.

10. Дориомедов A.C., Родионов В.А. «Разработка питающего устройства эла-стомерного компонента для производства фасонных растяжимых нитей», сборник материалов международной научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2007), Часть 1,- Иваново: ИГТА; 2007г- с. 216.

11 .Дориомедов A.C., Родионов В.А., Ялынко Е.П. «Влияние натяжения при перематывании комбинированных нитей с эластомерным компонентом на их свойства», сборник материалов международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2008):Часть 1,- Иваново: ИГТА 2008,- с. 301.

12.Дориомедов A.C., Родионов В.А., Черепнина А.Н. «Расчет натяжения об-круточного компонента при производстве комбинированных нитей», сборник материалов международной научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2008), Часть 1.- Иваново: ИГТА; 2008г - с. 220.

13.Дориомедов A.C., Родионов В.А. «Комбинированные растяжимые нити для носочных изделий», сборник научных докладов: Научно-практическая

конференция «Научно-техническое творчество молодежи - путь к общест ву, основанному на знаниях», Мое. гос. строит, ун.-т - М: МГСУ 2008 - с 448.

14.Дориомедов A.C., Скворцов С.Н. «Проектирование свойств комбиниро ванных высокорастяжимых нитей», тезисы докладов: Международной на учно-технической конференции «Современные технологии и оборудова ние текстильной промышленности» (Текстиль 2008)-М.; ГОУ ВПС «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2008. - с. 308.

15.Дориомедов A.C., Родионов В.А. «Комбинированные растяжимые нити с фасонным эффектом», тезисы докладов: Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль 2009)-М.; ГОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2009,- с. 371.

16.Дориомедов A.C., Родионов В.А. «Растяжимые петлистые нити», тезисы докладов: «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфических отраслях промышленности». Всероссийская научно-техническая конференция./2009: Санкт-Петепбупг-СПб:СПГУТД, 2009,-412с.

17.Дориомедов A.C., Родионов В.А., Фролов A.B. «Фасонные нити с эла-стомерным компонентом», сборник материалов международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Про-гресс-2010):. Часть l.-Иваново: ИГТА 2010.-е. 69.

18-Дориомедов A.C., Родионов В.А., Тарасов В.Л. «Расчет прочности неоднородной нити с эластомерным компонентом», сборник материалов международной научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2010), Часть 1,- Иваново: ИГТА 2010,- с. 21.

Подписано в печать 19.04.12 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,00 Заказ 149 Тираж 80 ФГБОУ ВПО «МГТУ имени А.Н. Косыгина», 119071, Москва, ул. Малая Калужская, 1

61 12-5/3922

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина»

На правах рукописи

Дориомедов Александр Сергеевич

Разработка структуры и технологии получения фасонных растяжимых нитей

Специальность 05.19.02 «Технология и первичная обработка

текстильных материалов и сырья»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -кандидат технических наук доцент В.А.Родионов

Москва-2012

Оглавление

Введение.............................................................................. 4

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Производство химических волокон и нитей............................. 12

1.2 Анализ оборудования для производства фасонных нитей

1.2.1. Кольцекрутильные машины............................................... 25

1.2.2. Машины с полыми веретенами........................................... 29

1.2.3. Комбинированный машины.............................................. 36

1.3 Технология получения фасонных нитей

1.3.1. Технология получения фасонных нитей и пряжи

с применением полого веретена......................................... 40

1.3.2. Технология получения фасонной пряжи на

прядильных машинах...................................................... 42

1.3.3. Технология получения пряжеподобных нитей

с фасонным эффектом......................................................... 45

1.3.4. Технология получения комбинированных

фасонных нитей............................. ....................................... 47

1.3.5. Технология получения текстурированных фасонных нитей................ 49

1.3.6. Технология получения ворсистых нитей................. ...................... 50

1.3.7. Технология получения обвивочной пряжи................... 51

Выводы по главе 1.................................................................. 53

Глава 2. Разработка структуры и технологии получения

фасонных растяжимых нитей

2.1 Разработка структуры фасонных растяжимых нитей.................. 54

2.2 Выбор исходного сырья........................ ............................... 57

2.3 Проектирование устройств к стенду обкруточной машины для получения фасонных растяжимых нитей................................ 65

Выводы по главе 2................................................................... 79

Глава 3. Проведение основного эксперимента

3.1 Предварительный эксперимент..........................................................................................80

3.2 Выбор технологических параметров и планирование эксперимента................................................................................................................................................83

3.3 Наработка образцов........................................................................................................................85

3.4 Анализ полученных результатов........................................................................................99

Выводы по главе 3....................................................................................................................................105

Глава 4. Расчет линейной плотности фасонных растяжимых нитей.

4.1 Проектирование геометрической модели

фасонной растяжимой нити......................... ............................................................107

4.2 Вывод формулы для определения линейной плотности..............................108

Выводы по главе 4....................................................................................................................................115

Заключение......................................................................................................................................................116

Список использованной литературы........................................................................................120

Приложения......................................................................................................................................................128

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Производство текстильных нитей, обладающих сложной структурой, состоящих из различных по происхождению и свойствам комплексных нитей и волокон, позволяет расширить ассортимент и повысить качество текстильных изделий. К нитям сложной структуры относятся фасонные нити.

Применение фасонных нитей является одним из наиболее эффективных путей обновления и улучшения ассортимента тканей и трикотажных изделий. Фасонные нити очень разнообразны по структуре, линейной плотности, характеру поверхности, цвету т. д. Возможности комбинирования различных свойств исходных компонентов в фасонной нити почти не ограничены.

Фасонные нити можно вырабатывать непосредственно из волокон на прядильных машинах или же из комплексных нитей и пряжи, как на обычных крутильных машинах, так и на специальных крутильных машинах фасонного кручения. В зависимости от способа выработки фасонные нити разделяются на две основные группы: 1) фасонные нити равномерного кручения, вырабатываемые на прядильных и обычных крутильных машинах; 2) фасонные нити, вырабатываемые на специальных крутильных машинах, фасонного кручения [1].

Фасонные нити применяют при выработке костюмно-плательных, обивочных и гардинных тканей и гардинно-тюлевых изделий. Они могут быть использованы как для украшения тканей, так и для придания им особой структуры и полезных эксплуатационных свойств.

Фасонные нити, применяемые для украшения тканей, относятся к декоративному типу. К этому типу относятся нити с ровничными эффектами, узелковая, с сукрутинами и застилистая. Такие нити применяются и в основе, и в утке. При их использовании переплетения должны быть такими,

чтобы эффекты равномерно распределялись на лицевой стороне ткани, не образуя при этом никаких закономерных сочетаний эффектов.

При применении, как в основе, так и в утке волнистой, петлистой и извилистой фасонных нитей получают мягкие, пушистые ткани, обладающие теплозащитными свойствами.

На предприятиях шелковой промышленности и в текстильных производствах предприятий химических волокон вырабатывают нити фасонного кручения, состоящие из комплексных нитей. Существует очень много разновидностей таких нитей, отличающихся структурой, внешним эффектом и способом получения.

В зависимости от получаемого эффекта все фасонные крученые нити, вырабатываемые на предприятиях шелковой промышленности, можно разбить на три основные группы: узелковые, спираль (простая и фасонная) и петлистые [1].

Фасонные нити большинства видов вырабатывают в два приема. Сначала на крутильной машине фасонного кручения получают заготовку, которую затем соединяют и скручивают с закрепительной нитью, чтобы эффекты в виде, узелков, петель и другие в готовой фасонной нити не сдвигались вдоль стержневой нити и не сгруппировались в большие узлы и шишки. В связи с этим актуальной является задача по разработке новой структуры и технологии получения фасонных растяжимых нитей для производства комфортной одежды, расширения чулочно-носочного ассортимента и изделий текстильной и легкой промышленности.

Цель исследования. Разработать структуру и технологию получения фасонных растяжимых нитей.

В соответствии с указанной целью были поставлены и решены следующие задачи:

- проведен анализ целесообразности использования вискозных, текстурированных полипропиленовых и хлопчатобумажной пряжи в

текстильной и легкой промышленности для производства фасонных растяжимых нитей;

- выбраны вискозные комплексные, текстурированные полипропиленовые нити, хлопчатобумажная пряжа и полиуретановая нить LYCRA для наработки фасонных растяжимых нитей;

- проведено исследование физико-механических свойств вискозных, текстурированных полипропиленовых нитей, хлопчатобумажной пряжи и полиуретановой нити;

- с целью повышения надежности технологического процесса было определено расчетным путем натяжение обкруточного компонента в баллоне сматывания;

- разработана рациональная структура фасонных растяжимых нитей;

- разработано питающее устройство к обкруточной машине для получения рациональной структуры фасонных растяжимых нитей;

- определены основные технологические параметры, влияющие на физико-механические свойства фасонных растяжимых нитей;

- наработаны опытные образцы фасонных растяжимых нитей при различных технологических параметрах;

- проведено планирование эксперимента с целью получения оптимальных параметров процесса выработки готовых фасонных растяжимых нитей с использованием пакета программ Excel, MathCAD;

- разработана формула для расчета линейной плотности фасонных растяжимых нитей.

Методика исследований. Поставленные задачи решались теоретическими и экспериментальными методами. Экспериментальные исследования по наработке фасонных растяжимых нитей проводились в учебно-технологической и производственной лаборатории кафедры прядения ФГБОУ ВПО МГТУ им. А.Н. Косыгина на модернизированном стенде обкруточной машины. В работе использовались методы математического планирования эксперимента. При исследовании свойств

вискозных комплексных, текстурированных полипропиленовых нитей, хлопчатобумажной пряжи использовались ГОСТированные методики. Результаты экспериментальных и теоретических исследований обработаны методами математической статистики с использованием ЭВМ и пакета программ Excel, MathCAD.

Научная новизна.

- доказана целесообразность использования фасонных растяжимых нитей для производства комфортной одежды, расширения чулочно-носочного ассортимента и изделий текстильной и легкой промышленности;

- разработана структура фасонной растяжимой нити;

- разработаны технологические параметры выработки фасонных растяжимых нитей;

- разработаны питающие устройства для выработки фасонной заготовки и фасонных растяжимых нитей;

- разработана расчетная формула для определения линейной плотности фасонных растяжимых нитей различных линейных плотностей.

Практическая ценность.

- В разработке структуры и технологии получения фасонных растяжимых нитей из вискозных комплексных, текстурированных полипропиленовых нитей и хлопчатобумажной пряжи и полиуретановой нити;

- в использовании питающего устройства для выработки фасонной заготовки;

- в использовании питающего устройства и специального шпулярника для выработки фасонных растяжимых нитей;

- в разработке формулы для расчета линейной плотности фасонных растяжимых нитей.

Публикации. Тезисы докладов:

1. Дориомедов A.C., Родионов В.А. «Эластичные фасонные нити», сборник материалов международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности»(Прогресс-2006):. Часть 1.-Иваново: ИГТА 2006.-е. 21.

2. Дориомедов A.C., Родионов В.А., Хрипин С.П. «Фасонные высокорастяжимые нити с эластомерным компонентом», сборник научных докладов: IX Всероссийская выставка Научно-технического творчества молодежи, I Международная научно-практическая конференция «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» «НТТМ-2007», Москва 2007, с. 192.

3. Дориомедов A.C., Фролов A.B. «Оптимизация технологического процесса производства фасонных растяжимых нитей», сборник материалов всероссийской научно-техничебской конференцию «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения» (Текстиль-2007), Димитровград: ДИТУДУлГТУ; 2007. - с. 232.

4. Дориомедов A.C., Родионов В.А. «Разработка питающего устройства эластомерного компонента для производства фасонных растяжимых нитей», сборник материалов международной научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые -развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2007), Часть 1.- Иваново: ИГТА; 2007г - с. 216.

5. Дориомедов A.C., Родионов В.А., Ялынко Е.П. «Влияние натяжения при перематывании комбинированных нитей с эластомерным компонентом на их свойства», сборник материалов международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой

промышленности» (Прогресс-2008):. Часть 1.-Иваново: ИГТА 2008.-е. 301.

6. Дориомедов A.C., Родионов В.А., Черепнина А.Н. «Расчет натяжения обкруточного компонента при производстве комбинированных нитей», сборник материалов международной научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2008), Часть 1.- Иваново: ИГТА; 2008г-с. 220.

7. Дориомедов A.C., Родионов В.А. «Комбинированные растяжимые нити для носочных изделий», сборник научных докладов: Научно-практическая конференция «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях», Мое. гос. строит, ун.-т -М: МГСУ, 2008.- с. 448.

8. Дориомедов A.C., Скворцов С.Н. «Проектирование свойств комбинированных высокорастяжимых нитей», тезисы докладов: Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности»(Текстиль 2008)-М. ; ГОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2008. - с . 308.

9. Дориомедов A.C., Родионов В.А. «Комбинированные растяжимые нити с фасонным эффектом», тезисы докладов: Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности»(Текстиль 2009)-М. ; ГОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2009.- с. 371.

10. Дориомедов A.C., Родионов В.А. «Растяжимые петлистые нити», тезисы докладов: «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфических отраслях промышленности». Всероссийская научно-техническая конференция./2009: Санкт-Петербург- СПб: СПГУТД, 2009.- 412с.

11. Дориомедов A.C., Родионов В.А., Фролов A.B. «Фасонные нити с эластомерным компонентом», сборник материалов международной

научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2010):. Часть 1.-Иваново: ИГТА 2010.-е. 69.

12. Дориомедов A.C., Родионов В.А., Тарасов B.JI. «Расчет прочности неоднородной нити с эластомерным компонентом», сборник материалов международной научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2010), Часть 1.-Иваново: ИГТА 2010.- с. 21.

Статьи:

1. Дориомедов A.C., Гончарова Н.Ю., Родионов В.А. Разработка структуры и технологии получения фасонных растяжимых нитей/Сборник научных трудов выполненных по итогам конкурса грантов молодых исследователей(ГРАНТ - 2009). - М.:, ГОУВПО «МГТУ им.А.Н. Косыгина», 2010 г. - с. 4-7.

2. Дориомедов A.C., Светлова Е.И., Родионов В.А. Разработка структуры и технологии получения неоднородных растяжимых нитей/Сборник научных трудов выполненных по итогам конкурса грантов молодых исследователей(ГРАНТ - 2010). - М.:, ГОУВПО «МГТУ им.А.Н. Косыгина», 2011 г. - с.3-5.

3. Дориомедов A.C., Родионов В.А., Фролов A.B. Технология получения фасонных растяжимых нитей. Наука сервису: XI -я Международная научно-техническая конференция «Проблемы и решения теоретических и прикладных задач сервисных технологий». 4.1: сборник научных статей/ Под ред. к.т.н., проф. JI.B. Морозовой, ГОУВПО «МГУС» - М., 2006г. - с. 219.

4. Дориомедов A.C. Технология получения комбинированных нитей с

эластомерным компонентов/ Сборник статей международной научно-технической конференции «Экологические и ресурсосберегающие технологии промышленного производства» /УО «ВГТУ» - Витебск, 2006 - с. 284.

5. Дориомедов A.C., Родионов В.А. Комбинированные высокорастяжимые нити/Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности №2с, 2009 г. с. 22-25.

6. Дориомедов A.C., Родионов В.А. Фасонные растяжимые нити /Химические волокна №2, 2010 г. с. 15-16.

12 Глава 1 Литературный обзор 1.1 Производство химических волокон и нитей За последние 15-20 лет мировая промышленность химических волокон и текстиля испытывает общий рост производства.

Наметившиеся новые важные тенденции существенно изменяют возможности в удовлетворении потребностей в текстильных материалах и изделиях различного назначения.

Сегодня целенаправленно модифицируют свойства традиционных видов химических волокон и нитей, появляются принципиально новые волокна и волокнистые материалы. Безусловна высокая социальная, техническая и экономическая эффективность применения химических волокон, нитей и текстильных изделий на их основе, поэтому их выпуск из года в год увеличивается. [2]

Таблица 1.1.1

Мировое потребление волокон и нитей

годы натуральные млн. тонн искусственные млн. тонн ИТОГО население млрд. потребление кг/чел.

2010 31,512 49,488 80,800 6,85 11,8

2008 25,171 42,156 67,327 6,75 10,0

2007 28,012 44,161 72,173 6,64 10,9

2006 28,205 40,864 69,069 6,57 10,5

2005 26,641 39,512 66,153 6,49 10,2

2000 21,496 31,147 52,643 6,08 8,7

1990 21,460 19,380 40,840 5,28 7,7

1980 15,227 14,301 29,528 4,46 6,6

1970 13,484 8,394 21,878 3,71 5,9

1960 11,607 3,367 14,974 3,04 4,9

1950 7,723 1,681 9,404 2,56 3,7

Анализ данных приведенных в табл. 1.1.1 показывает, что в период с 1950г. по 2008г. производство натуральных волокон увеличилось более чем в 3 раза,

производство химических волокон и нитей выросло в 25 раз. В следствии возрастания численности населения земного шара растет и мировое потребление волокон на душу населения и к 2008 году оно увеличилось в 2,7 раза.

В результате изменений в мировой экономике самыми крупными производителями химических волокон и нитей на 2008 год оказались КНР, США, Индия, Тайвань и др. (табл. 1.1.2).

Таблица 1.1.2

Производство химических волокон и нитей, млн. тонн

годы 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

По странам

КНР 5,8 6,7 8,2 9,9 11,7 13,7 17,5 19,5 22,9 23,5

США 4Д 4,2 3,6 3,8 3,8 3,7 3,4 3,1 3,0 2,8

Индия 1,8 1,9 1,9 2,0 2,0 2,2 2,2 2,5 2,8 2,5

Тайвань ЗД 3,2 3,1 3,2 3,2 3,2 2,8 2,6 2,6 2,1