автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка технологии перематывания полиуретановых нитей спандекс

од

1 8 па?

На правах рукописи

^ Камардина Елена Владимировна

УДК 667.022.6. ( 043.3)

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕМАТЫВАНИЯ ШЛИУРЕТАНОЕЫХ НИТЕЙ "СПАНДЕКС"

Специальность 05.19.03 Технология текстильных материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1996

- г -

Работа выполнена в Московской государственной текстильной академии им.А.Н.Косыгина

Научный руководитель: доктор технических наук,профессор

УШАКОВА КАПИТАЛИНА НИКОЛАЕЕНА

Официальные оппоненты; доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники

Российской Федерации севостьянов Алексей Григорьевич

кандидат технических наук МАРТЫНОВА ЛЮДМИЛА АНАТОЛЬЕВНА

Ведущая организация: АО "Клинволокно", г. Клин

Московской обл.

Защита состоится "•//" с (I<-С 1996 г. в '/с? часов на заседании диссертационного совета К 053.25.02 в Московской государственной текстильной академии им. А. Н. Косыгина по адресу*. 117918, г.Москва Малая Калужская ул.,дом 1.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной текстильной академии им. А.Н.Косыгина.

Автореферат разослан 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета К.053.25.02

кандидат технических наук, доцент

АННОТАЦИЯ

В диссертационной работе решается актуальная для текстильной промышленности задача перематывания полиуретановых нитей спандекс с целью облегчения их дальнейшей переработки и последующей транспортировки.

В результате теоретического исследования физико-механических сеойотв полиуретановых нитей предложен способ расчетз разрывной нагрузки при определенном удлинении по методу наименьших квадратов Гаусса.

С этой целью проведены предварительные экспериментальные исследования деформационных характеристик нитей различных линейных плотностей.

Разработана технология перематывания полиуретановых нитей спандекс на машине "Конорапид".

Усовершенствован узел приемно-намоточного устройства боби-кажио-перемоточной машины "Конорапид".

Предложены различные варианты технологических схем заправки нитей в гзакзпиосги ох ¿IX лиаейной плотности, а также рекомендованы режимы их перематывания.

Получена математическая модель технологического процесса перематывания полиуретановых нитей, устанавливающая взаимосвязь между параметрами перематывания и физико-механическими свойствами нитей.

Определены факторы, оказывающие существенное влияние на качество перемотанных нитей.

Разработаны оптимальные технологические параметры перематывания нитей спандекс.

Результаты внедрения работы на АО "Волжское химволокно" подтверждаются актом о внедрении.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ

- Теоретическое и экспериментальное обоснование технологии перематывания полиуретановых нитей спандекс;

- оптимальные параметры перематывания;

- эффективное использование модернизированного узла приемка- намоточного устройства машины "Конорапид";

- способ расчета разрывной нагрузки нити при определенном удлинении, по методу наименьших квадратов Гаусса, для нитей нэ-гос-тированных линейных плотностей.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Анализ работы предприятий по переработке полиуретановых нитей спандекс, показывает, что нитям необходимо дополнительное перематывание, с целью устранения внутрипаковочных дефектов.

Нити спандекс пользуются повышенным спросом потребителей как на внутреннем, так и на внешнем рынке.

Разработка, технологии перематывания яслкурстансзы:-: нитей позволяет получать паковки удобные для транспортировки и дальнейшей текстильной переработки.

Таким образом, создание научных основ перематывания полиуретановых нитей спандекс является актуальной задачей.

ЦЕЛЬЮ данного исследования является обоснование, теоретическая разработка и экспериментальная апробация технологии, позволяющий перематывать полиуретановые нити спандекс.

ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

Для решения поставленных в работе задач проведены теоретические и экспериментальные исследования технологических параметров перематывания полиуретановых нитей.

Экспериментальные исследования проводились на существующем технологическом оборудовании, с применением стандартных измерительных приборов и аппаратуры.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

При проведении теоретических и экспериментальных исследований автором впервые:

- предложен способ расчета разрывной нагрузки нити при определенном удлинении по методу наименьших квадратов Гаусса;

- определены оптимальные технологические параметры перематывания полиуретановых нитей спандекс на машине "Конорапид";

- получены дифференциальные уравнения регрессии второго порядка, позволяющие определить функциональную зависимость между критериями- оптимизации и технологическими параметрами процесса;

- получена математическая модель технологического процесса перематывания нитей спандекс.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ:

- разработка технологических схем заправки нити при перематывании на машине "Конорапид";

- разработка технических условий и технологических режимов перематыпяния нитей г.панпйкг. ня. мящгтне "Конорапид"!

- модернизация узла приемно-наматывающего устройства машины "Конорапид";

- получение комплекса физико-механических характеристик полиуретановых нитей после перематывания;

- получение математической модели процесса перематывания полиуретановых нитей, позволяющей прогнозировать влияние технологических параметров перематывания на свойства нитей;

- внедрение результатов работы в учебный процесс кафедры ПХВ им. А.Н.Косыгина.

АПРОБАЦИЯ работы.

Основные результаты работы докладывались на Всероссийской конференции "Современные технологии текстильной промышленности"

( Москва, ноябрь 1995 г. ), научной конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и сотрудников МГТА (1994 г.)

ПУБЛИКАЦИИ.

' По материалам диссертации опубликовано 4 работы.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и заключения, рекомендаций, списка использованной литературы и приложений.

Работа изложена на 121 страницах машинописного текста и содержит 16 таблиц, 20 рисунков.

Список использованной литературы включает 70 наименований.

Приложения представлены на 5 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, приведены основные сведения о результатах работы.

Впервойглаве дан анализ теоретических и экспериментальных исследований, посвященных процессу перематывания.

Из анализа работ установлено, что большинство публикаций рассматривает переработку комплексной нити, поэтому возможность применения предложенных в них положений и зависимостей применительно к перематыванию полиуретановых нитей различных линейных плотностей, требует проведения дополнительных исследований.

Поэтому, в заключении главы ставится задача: используя положительный опыт предыдущих исследований, разработать технологию перематывания полиуретановых нитей, провести-оптимизацию процесса перематывания.

Вторая глава посвящена созданию научного метода, позволяющего выполнить расчет разрывной нагрузки нити при опреде-

ленном удлинении.

Иногда, на практике, для нужд предприятий, перерабатывающих полиуретановые нити, требуются нити, линейные плотности которых не соответствуют тестированным величинам.

Поэтому, по согласованию с заказчиком, иэредко выпускаются такие нити.

Методика определения разрывной нагрузки, важнейшего показателя качества нити, известна только для нитей вырабатываемых линейных плотностей, а для нитей, требующихся заказчикам, отсутсву-ет.

Подход к теоретическому решению этой проблемы и предлагается в данной главе.

Для проведения предварительного эксперимента испытывались нити трех линейных плотностей.

Эксперимент заключался в изучении деформационных характеристик с записью диаграмм разрыва.

Для обработки результатов наблюдении, наиболее применим метод наименьших квадратов Гаусса.

Анализируя характер кривых, видно, что они описываются пора-болами, угол наклона ветвей которых тем больше, чем "плотнее" нить. Порабола при квадратичной интерполяции т=2 описывается уравнением: ------- - • •

На основании результатов поиска корней трех систем, предложенных в методе получаем уравнения порабол нитей исследуемых линейных плотностей.

у= Ао + АаХ + АгХ2, где У=Р, Х=е. (*)

(4.4 текс)

-0.0076 + 1.37Х + 25.9Х2 = У

(8.8 текс)

0.002 + 1.9 X + 42.IX2 = У

(15.6 текс)

0.009 + 2.5 X + 58.ЗХ2 = У ,

Коэффициент Ао всегда стремится к 0, поэтому для удобства вычислений исключим его.

В диссертационной работе приведены графические зависимости

- В -

коэффициентов А1 и Аг от линейной плотности нитей.

Подставляя искомые коэффициенты и необходимую нам величин; разрывного удлинения в уравнение (*) легко вычислить значен» разрывной нагрузки для нитей любой линейной плотности.

Хорошая сходимость теоретических и экспериментальных результатов подтверждает возможность применения предложенного методг расчета и достоверность исследований.

Б третьей главе приведены математические методы и средства исследований.

Для определения оптимальных параметров перематывания, исследовалось влияние факторов, определяющих влияние процесса перематывания полиуретановых нитей, на их физико-механические свойства.

Для этого применялась матрица планирования Бокса (Вз).

В качестве критериев оптимизации иыди приняты минимум обрывности и физико-механические показатели качества нитей:

- линейная плотность, текс;

- разрывная нагрузка, Н;

- разрывное удлинение, мм;

- плотность перематывания, г/см3.

В качестве независимых переменных были выбраны технологические параметры заправки нити машины "Коноралид", оказывающие наибольшее влияние на свойства полиуретановых нитей:

- Ха - скорость перематывания, м/мин;

- Хг - масса груза прижима Бобины, г;

- Хз - частота вращения нагонных роликов, об/мин.

Выбранные факторы отвечают всем требованиям теории математического планирования эксперимента: все комбинации уровней факторов являются осуществимыми, установление любого фактора на разных уровнях независимо от уровней других факторов, факторы могут быть измерены имеющимися средствами и изменяться в достаточно широких пределах.

Показатели физико-механических свойств полиуретановых нитей определялись по существующим стандартным методикам.

С целью определения динамических характеристик разрыва нитей, проводилась запись диаграммы разрыва на приборе испытания прочности РР-10/1.

Четвертая глава посвящена разработке технологии перематывания полиуретановых нитей на машине "Конорапид".

В начале главы приводятся краткие сведения о технологии выработки, свойствах и областях использования нитей спандекс.

На основании сравнительного анализа технических характеристик наиболее перспективных бобинажно-первмоточных малин проведен выбор оборудования.

Наиболее приемлимым из предложенных вариантов для перематывания полиуретановых нитей является применение бобинажно-перемоточной машины "Конорапид".

Предложено усовершенствование узда приемно-намоточного устройства машины "Конорапид", о целью использования патрона с прядильной (входной) паковки для перемоточной (выходной) паковки.

В этой главе диссертационной работы анализируются возможные технологические схемы заправки нити и параметры их перематывания. Представлены сравнительные средние физико-механические показатели нити спандекс до и после перематывании. .

Предлагается руководство по определению отклонений от нормального режима перематывания и методы их устранения.

В п я т о й главе, на заключительном этапе исследований ' процесса перематывания, разрабатывались оптимальные параметры перематывания нитей спандекс на бобинажно-перемоточной машине "Конорапид".

Задача установления взаимосвязи между параметрами перематывания и физико-механическими свойствами нитей решалась с применением метода математического планирования по плаву Бокса и анализа экспериментальных данных. В качестве исследуемых факторов были выбраны параметры, оказывающие наибольшее влияние на свойства по* лиуретановых нитей ( приведенные в третьей главе ).

В результате математической обработки экспериментальных данных были получены следующие регрессионные уравнения:

У1-0.474-0.0154ХгХз+0.01ВХз2;

У2-173.277-8.92Хг+4.767Хз-8.46Х1Хг+Б. 704X1X3+6.240Х12--11.727Хзг

У3=4.365-0.018Хз+0.031X1Х2-0.061Х22;

У4=0.534+0.027X1X2-0.044X12-07064Х22,

где У1~ разрывная нагрузка,Н;

У2~ разрывное удлинение, мм;

Уз- линейная плотность, текс;

У4~ плотность наматывания, г/см3.

Анализ полученной математической модели технологического процесса перематывания и изучение двухмерных сечений поверхностей отклика позволил выявить закономерности изменения свойств нитей в зависимости от параметров перематывания.

Оптимальные технологические параметры перематывания должны обеспечивать лучшее сочетание показателей физико-механических свойств нитей спандекс.

Поэтому в качестве критериев оптимизации был принят комплекс физико-механических свойств полиуретановых нитей:

- разрывная нагрузка, 0,482<У1<0,497 Н;

- разрывное удлинение, Уг>168 мм;

, - линейная плотность, Уз>4,36 текс; .

- плотность наматывания, 0,59< У4<0,63 г/см3.

В результате решения компромиссной задачи с учетом одновременно четырех критериев оптимизации установлены оптимальные параметры перематывания полиуретановой нити на машине "Коноралид":

- скорость перематывания 332 м/мин;

- масса груза прижима бобины 500 г;

- частота вращения нагонных роликов 8425 об/мин^

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ литературных источников по теме диссертационной работы показал, что необходимо разработать технологию перематывания полиуретановых нитей спандекс :

- выбрать прогрессивное оборудование для перематывания полиуретановых нитей;

- разработать технические режимы перематывания и технологические схемы заправки нитей;

- провести оптимизацию технологического процесса перематыва-- йин;- - --

- дать рекомендации по перематыванию полиуретановых нитей.

2. Предложен метод расчета разрывной нагрузки при определенном удлинении, для нитей негостированных линейных плотностей.

3. На основании сравнительного анализа технологических характеристик и технических возможностей существующих бобинажно-пе-ремоточных машин, установлено, что для перематывания полиуретановых нитей спандекс, наиболее приемлемым является применение машины "Коноралид".

4. В результате экспериментальных исследований процесса перематывания предложены четыре технологические схемы заправки нити спандекс при перематывании на машине "Коноралид" :

- с устройством натяжения через один нагонный ролик;

- с устройством натяжения через два нагонных ролика;

- без устройства натяжения через два нагонных ролика;

- без устройства натяжения через один нагонный ролик.

5. Предложен усовершенствованный узел приемно- намоточного устройства машины "Коноралид" , применение которого позволяет эффективно использовать патрон с прядильной ( входной ) паковки для выходной С перемотанной ) паковки.

6. В процессе перематывания устраняются внутри паковочные дефекты такие как, задипания, расщепления, склейки, обрывы элементарных нитей.

Паковке придается цилиндрическая со скошенными торцами форма, что способствует устойчивости намотки и облегчает транспортировку нитей.

7. Получена математическая мбдежтехнологического процесса перематывания полиуретановых нитей. В результате экспериментального исследования физико-механических свойств нитей спандекс и технологических параметров перематывания, выявлены факторы в наибольшей степени влияющие на качество нитей. -

8. Разработаны оптимальные технологические параметры перематывания полиуретановых нитей на машине "Коноралид" :

- скорость перематывания, 332 м/мин;

- масса груза прижима бобины, 500 г;

- частота вращения нагонных роликов, 8425 об/мин.

9. Получены средние показатели физико-механических свойств

полиуретановой нити после перематывания.

10. В результате внедрения технологии перематывания полиуре-тановых нитей, значительно облегчается их дальнейшая текстильная переработка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанная, на основе проведенных исследований, технология процесса перематывания полиуретановых нитей спандекс на машине "Коноралид" внедрена на Волжском АО "Волжское химволокно".

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ

1. Для расчета разрывной нагрузки полиуретановых нитей не-гостированных линейных плотностей при определенной величине разрывного удлинения целесообразно использовать метод расчета, приведенный в главе 2.

2. Для прогнозирования влияния параметров перематывания на свойства нитей рекомендуется использовать исследования по математической модели процесса перематывания нитей спандекс.

3. При перематывании полиуретановых нитей на машине "Конора-пид" целесообразно использовать схемы заправки бобинажно-перемо-точной машины предложенные в главе 4 пункте 4.1.

4. Для получения полиуретановых нитей с оптимальными показателями физико-механических свойств рекомендуется на машине "Коноралид" устанавливать следующие технологические режимы перематывания:

Для нити линейной плотности 4,4 текс :

- заправка нити без устройства натяжения, через один нагонный ролик;

- масса груза прижима бобины, г - 500;

- частота вращения нагонных роликов, об/мин - 8500;

- скорость перематывания, м/мин - 330;

- масса паковки, г - 400.

Для нити линейной плотности 8,8 текс :

.- заправка нити без устройства натяжения о одним нагонным

»диком или о устройством натяжения нити, через один нагонный ро-[к без натяжения;

- масса груза прижима бобины, г * 1400;

- скорость перематывания, м/мин - 335;

- частота вращения нагонных роликов, об/мин - 8500:

- масса паковки, г - 500.

Для нити линейной плотности 15,6 текс :

- заправка нити с устройством натяжения, через два нагонных злика;

- масса груза прижима бобины, г - 600;

- скорость перематывания, м/мин - 335;

- частота вращения нагонных роликов, об/мин - 8500;

- масса паковки, г - 500.

Для нити линейной плотности 32 текс :

- заправка нити с устройством натяжения, через два нагонных злика;

- масса груза прижима бобины, г - 1400;

- скорость перематывания, м/мин - 325; '

- частота вращения нагонных роликов, об/мин - 8500;

- масса паковки, г - 1000.

Для нити линейной плотности 48 текс :

- заправка нити с устройством натяжения, через два нагонных злика;

_ tinnnn Лг^Дтгт« » 1ч _ rff"V"\.

»4i »w"'—' Ç^g i ¿jjr" Clü уццл I '-»1 f -i. г ww j

- скорость перематывания, м/мин - 335;

- частота вращения нагонных роликов, об/мин - 8500;

- масса паковки, г - 1000.

Режим перемотки для нити сроком хранения 5-7 месяцев необхо-шо подбирать индивидуально для каждой партии (70).

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Камардина Е.В..Ушакова К.Н.

Свойства и области использования полиуретановых нитей спандекс. - "Химические волокна", N2, 1995 г.

2. Камардина Е.В., Ушакова К.Н., Кузнецов Б.И., Мищенко Т.И. Выбор оптимальных режимов перематывания полиуретановых нитей спандекс на машине "Конорапид". - "Химические во-

докна", КЗ, 1995 г.

3. Камардина Е.В., Ушакова К.Н., Антонова Ю.В.

Проблемы переработки полиуретановых нитей спандеко на чулочных автоматах. - "Химические волокна", N3, 1995 г.

4. Камардина Е.В., Ушакова К.Н.

Пути улучшения перематывания полиуретановых нитей спандеко. - Международ, науч. конф., Витебск, 30 нояС. - 2 январ., 1994 г. /тез. докл./

ЛР » 020753 от 04.03.93

Подписано в печать 05.03.96 Сдано в производство 05.03.96 Формат бумаги 60 х 84/16 Бумага множ.— Усл. печ.л. 1,0 Уч.-изд.л.0,75

Заказ 86 Тираж 80

Электронный набор МГТА, 117918, Малая Калужская, I