автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка технологии пневмопрядения хлопка в смеси с волокнами пониженной зрелости, а также прядомых отходов



Кумошенскнй Юрия Маркович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПНЕВМОПРЯДЕНИЯ ХЛОПКА В СМЕСИ С ВОЛОКНАМИ ПОНИЖЕННОЙ ЗРЕЛОСТИ, А ТАКЖЕ ПРЯДОМЫХ ОТХОДОВ

Специальность 05.19.02 Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003 160433

Кумошенский Юрий Маркович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПНЕВМОПРЯДЕНИЯ ХЛОПКА В СМЕСИ С ВОЛОКНАМИ ПОНИЖЕННОЙ ЗРЕЛОСТИ, А ТАКЖЕ ПРЯДОМЫХ ОТХОДОВ

Специальность 05.19 02 Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановская государственная текстильная академия» (ИГТА)

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Изгороднн Анатолий Кузьмич

Официальные оппоненты.

доктор технических наук Кокшаров Сергей Александрович

кандидат технических наук Павлов Кирилл Ювенальевич

Ведущая организация - государственное образовательное учреждение

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

Защита состоится 1 ноября 2007 г. в 10 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212 061 01 при Ивановской государственной текстильной академии по адресу: 153000, г. Иваново, пр Ф. Энгельса, 21

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановской государственной текстильной академии.

Текст автореферата размещен на сайте ИГТА http //www igta ru/html/raznoe/avtoreCkandidatsk html.

Автореферат разослан « » сентября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

•V

Кулида Н А

Общая характерно ика работы

Актуальность. Хлопок является основным видом волокон, используемых для бытовых нужд Волокна хлопчатника — самые технологичные из существующих По сравнению со льном имеют ряд преимуществ повышенную деформационную способность — (7-9)% (у льна она составляет (2-3)%), коэффициент тангенциального сдвига 0,18 - 0,28 (у льна - 0,12-0,2), пониженную линейную плотность - 0,13 - 0,22 текс (у льна плотность - 0,17-0,53 текс), модуль деформирования - 3-4 ГПа (у льна - 15-20 ГПа) Объем ежегодно производимого хлопка в мире возрастает и составляет сейчас около 25 млн т Потребности в этом волокне, по данным «Cotton Outlook», уже превышают производство Важной задачей является использование хлопка пониженной зрелости, доля которого у ведущих производителей хлопка составляет около 10%, или около 2,75 млн т в год В «северных» же странах, способных выращивать хлопок, - в России, Болгарии, Греции - доля хлопка пониженной зрелости может быть в отдельные годы более 50%. Волокнистые отходы в кольце- и пневмопрядении мотут достигать 30%

Для России актуальность переработки хлопка пониженной зрелости и прядомых волокнистых отходов возрастает еще по двум причинам

• наши текстильные предприятия перерабатывают в основном хлопок, доля которого в общем объеме волокон составляет примерно 88% Используемое оборудование и технологии на предприятиях приспособлены к переработке этого вида волокна,

• в прядении свыше 90% пряжи на предприятиях получают пневмомеханическим способом, который наиболее эффективен при переработке хлопка, и волокнистых отходов очистительных, а также чесального переходов

Целью данной работы является получение в пневмопрядении пряжи повышенных сортов при переработке хлопка первого сорта с хлопком пониженной зрелости, а также прядомых отходов

Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:

1 Исследованы структура и свойства кубанского хлопка разной степени зрелости

2 Исследовано влияние магнитного поля на структуру и свойства кубанского хлопка разной степени зрелости

3 Разработан способ и устройство модифицирования хлопка в магнитном поле

4. Разработаны технологии пневмопрядения хлопка первого сорта в смеси с волокнами пониженной зрелости, а также прядомых волокнистых отходов с использованием постоянного магнитного поля

5 Оценена экономическая эффективность разработанной технологии

Основные методы исследования. При исследовании структуры волокон на молекулярном, надмолекулярном и микроструктурном уровнях использованы инфракрасная спектроскопия, рентгеноструктурный анализ, оптическая, в том числе поляризационная, микроскопия, методы иммерсионно-

го интерференционного двулучепреломления Свойства волокон исследованы прочностные — на ультразвуковой установке УЗИ, экстензометре для испытания одиночных волокон, фрикционные - на установке определения фотометрическим методом силы тангенциального сдвига при движении друг по другу одиночных волокон, резистометрические - на установке определения удельного объемного электросопротивления и приборе ИЭСТВ-1М по определению удельного поверхностного сопротивления волокон Магнитные системы рассчитаны с использованием метода магнитодвижущей силы, концепции наислабейшего звена статистической теории прочности и методов современной механики разрушения Достоверность результатов оценена по критериям математической статистики с испытанием выборок, позволяющих адекватно судить о выявленных закономерностях Опробование полученных результатов проведено в производственных условиях ОАО «Росконтракт-Камышин»

Основные научные результаты, полученные автором

1 Определены особенности структуры на всех уровнях кубанского хлопка-волокна разной зрелости

• упорядоченность расположения функциональных групп в объеме волокон возрастает при снижении длительности их роста,

• поле сил около поверхности волокон по величине зоны искажения ориентации нематогенной мезофазы распространяется на расстояние до (4-25)* 10"3 мм и превышает размер зон полей дисперсионной и ориентацион-ной природы в 40-250 раз,

• с увеличением длительности роста волокон возрастают размеры и ориентированность кристаллитов, а также плотность укладки макромолекул,

• совершенство структурной организации целлюлозы в поверхностной зоне волокон существенно снижается при длительности роста их менее 30 дней

2 Выявлено что наиболее существенные отличия незрелых и зрелых волокон наблюдаются в их поверхностной зоне, поэтому повышения технологичности и свойств незрелых волокон можно достичь путем изменения структурного и энергетического состояния их поверхностной зоны.

3 Показано, что после воздействия постоянного магнитного поля отличие параметров структуры и технологически значимых свойств волокон разной зрелости уменьшается, поскольку при этом у зрелых волокон магнитное поле обуславливает процессы деструкции, а у незрелых - рекомбинации и аннигиляции.

4 Дано аналитическое описание напряженно-деформационного состояния стержня, вращающегося совместно с камерой пневмопрядильной машины, получено выражение для определения вероятности неразрушения стержня в случае изготовления его из материала, находящегося в хрупком состоянии.

5 Показана эффективность использования нематогенной мезофазы для визуализации особенностей полей, возникающих около поверхности волокон разной зрелости

Практическая значимость работы

1 Разработана магнитная система обработки волокон магнитным полем перед входом ленты в уплотнительную воронку камеры пневмомеханического прядения. Параметры системы рассчитаны исходя из представлений о магните как источнике магнитодвижущей силы с эквипотенциальными поверхностями в рабочем зазоре с использованием кривой размагничивания материала магнита

2 Определены параметры структуры и характеристики физико-механических свойств хлопка-волокна различной зрелости, позволяющие научно обоснованно проектировать технологии модифицирования волокон различного назначения, например, для производства интеллектуальноемких волокнистых материалов

3 Разработана конструкция стержня, расположенного в камере и отличающегося тем, что в зоне схода со стержня формирующейся пряжи его поверхность плавно переходит из параболической формы в коническую, что снижает импульсное нагружение волокон и повышает вероятность неразрушения волокон пониженной зрелости

4 Оптимизированы параметры существующей технологии и разработаны процессы обработки волокон в магнитном поле при подготовке волокнистых отходов к прядению и получении пряжи повышенных сортов в случае переработки смесок с волокнами пониженной зрелости, а также смесок из очесов и орешка При оптимизации только заправочных параметров из смески, включающей 25% волокон пониженной зрелости, получена пряжа 2 сорта вместо 3, при использовании же дополнительной обработки в магнитном поле получена пряжа 1 сорта Если в состав смески входили только отходы №7 и №11, то использование магнитного поля и оптимизация заправочных параметров позволили получить пряжу 3 сорта вместо нестандартной

5 Разработана методика расчета на прочность стержня в пневмопрядильной камере как для случая изготовления стержня монолитным, так и для случая размещения постоянного магнита внутри полого стального стержня

Апробация работы. Работа поддержана грантом Минобразования и науки РФ РНП 2 2 1 1 7280 Материалы работы были доложены и получили положительную оценку

• на международных конференциях «Прогресс-2006,2007», «Поиск-2007», . на международных семинарах SmarTex-2003,2004,2005,2006,2007,

• международной конференции «Текстиль-2006», (МГТУ им А Н Косыгина)

Публикации. Основные материалы работы изложены в 2 статьях в журналах «Известия вузов Технология текстильной промышленности» и румынском текстильном журнале; 8 докладах в сборниках «SmarTex», 2 патентах,

6 тезисах докладов

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и списка литературы. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит 32 таблицы и 25 рисунков, включает 149 наименований литературных источников

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен аналитический обзор литературных данных, включая патенты на изобретения, по вопросам: динамика производства различных видов волокон, начиная с 1905 года, и роль хлопка, реализация малоотходной технологии в хлопчатобумажном производстве и использования при этом кольце- и пневмопрядения; количество получаемого ежегодно в мире хлопка низких сортов и пониженной зрелости, особенности строения хлопка-волокна на молекулярном, надмолекулярном и микроструктурном уровнях, а также его свойств, модифицирование волокон и возможности использования для этих целей магнитного поля Основные выводы из обзора литературы следующие хлопка пониженной зрелости производят в мире около 3 млн т, причем недозрелые волокна входят в состав хлопка не только Ш-У1 сортов, но и 1-П Отходы прядильного производства содержат большое количество волокон пониженной зрелости, для переработки отходов, в частности хлопка с низким значением коэффициента зрелости, предпочтительным является пневмомеханический способ прядения, систематизированных данных о структуре хлопка на всех уровнях, особенно в поверхностной зоне, недостаточно, а данных об изменении характеристик структуры волокон в ходе их вызревания почти нет, спиновая теория воздействия магнитного поля на материалы Зельдовича Я Б и Сагдеева Р 3 и экспериментальные данные Кокшарова С А. позволяют оптимистично смотреть на возможность использования магнитного поля с целью модифицирования волокон пониженной зрелости

Во второй главе приведены результаты комплексных исследований структуры всех уровней волокон хлопчатника Ю2 разной зрелости. Особенности структуры молекулярного уровня исследованы посредством инфракрасной (ИК) спектроскопии, реализованной использованием метода твердых иммерсионных сред (МТИС) и метода нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) МТИС позволяет судить об особенностях молекулярной структуры во внутренних объемах волокон, а НПВО - в поверхностной зоне глубиной (1-5) нм. Вид ИК-спектров, полученных методами НПВО и МТИС, представлен на рис. 1, а результаты обработки спектров - в табл 1.

Повышение в волокнах с понижением их степени зрелости интенсивности полос ИК-спектра, обусловленных валентными колебаниями гидро-ксильных групп, взаимосвязанными колебаниями различных связей, в т.ч кислородного мостика и показателя 01430/0900, свидетельствует о более высокой упорядоченности молекулярного уровня как в кристаллитных, так и аморфных образованиях волокон с понижением длительности их роста Пониженная же интенсивность полос в области спектра 700-300 см"1 связана с менее совершенной трехмерной структурной организацией целлюлозы. Значимые изменения структуры молекулярного уровня в хлопке по сравнению со зрелыми волокнами наблюдаются при длительности роста волокон менее 30 дней.

Рис 1 ИК - спектры зрелого хлопка 1 - МТИС, 2 - метод НПВО

Параметры полос ИК-спектров Таблица 1

Длительность роста волокон, дни Оптическая плотность при значениях волнового числа, см"1 Относительная полуширина полос, см"'/%

37503040 30402840 1430 1320 1160 1060 37503040 30402840 1430 1320 1160 1060

МТИС

60 0,40 0,14 0,06 0,089 0,07 0,19 17,8 7,5 8,8 14,8 2,1 4,5

30 0,47 0,15 0,06 0,091 0,08 0,20 17,6 7,9 4,9 15,7 2,08 3,6

15 0,59 0,17 0,06 0,11 0,095 0,25 10,7 5,4 4,9 34 5,63 6,8

7 0,92 0,23 0,10 0,12 0,13 0,27 12,8 5,2 3,2 35 5,23 8,5

НПВО

60 0,14 0,028 0,04 0,072 0,091 0,25 14,5 16 4,8 2,3 1,8 1,1

30 0,083 0,019 0,028 0,044 0,072 0,22 26,5 34,5 7,8 7,6 2,4 1,15

15 0,021 0,01 0,016 0,024 0,049 0,091 51 59 19 8,1 6,2 2,6

7 0,02 0,007 0,01 0,026 0,046 0,089 54 61 18 8,7 6,0 3,2

Интенсивность полос ИК-спектра, полученного методом нарушенного полного внутреннего отражения, снижается в 2-4 раза при уменьшении длительности роста волокон до 20-10 дней, при этом полосы, обусловленные деформационными колебаниями разных групп в кристаллитах, оказываются смещенными. Указанные данные позволяют утверждать о существенном снижении молекулярной упорядоченности в поверхностных зонах волокон при их длительности роста менее 30 дней и предположить наличие в зоне между кристаллитами и аморфной фазой когерентно связанных с кристаллитами образований, находящихся в промежуточном между кристаллитным и аморфным состоянии

Надмолекулярная структура волокон исследована рентгеновским методом при комнатной и повышенных до 373 К температурах. Использован ди-фрактометр ДРОН-3, источником рентгеновских лучей являлась медная трубка, Ка-лучи выделены сбалансированным Со-М фильтром. По нормированным дифрактограммам с использованием нейросетевой технологии определены размер и ориентация кристаллитов, степень кристалличности и содержание целлюлозы С увеличением длительности роста волокон растет размер кристаллитов в экваториальном и меридиональном направлениях, повышается степень кристалличности целлюлозы и степень ориентированности кристаллитов относительно оси волокна. В меридиональном направлении увеличение размера кристаллитов больше в 1,6 раза по сравнению с экваториальным. Таким образом, с увеличением длительности роста волокон в них повышается плотность укладки макромолекул, упаковка же структурных элементов вдоль макромолекул изменяется незначительно. При реализации технологии и выяснении особенностей природы материала волокон важную-информацию можно получить из температурной зависимости периода идентичности и размера кристаллитов (рис 2)

4 !

!

3,98 ! 3,96 3,94 3,92

| I I

303 333 353 373

Температурная зависимость периода идентичности кристаллитов

Рефлекс (002) У = °-01,37х + 3.9495 « = 0,9788

у = 0,0132х + 3,9465 (▲) ^ = 0,9712

у = 0,0146х + 3,924 (*) 9? = 0,9896

у =0,0145х + 3,9345 (■)! К2 = 0,9967 !

3,9

Рис.2

Как видно из рис 2, с повышением температуры период идентичности увеличи-вается по линейному закону, с ростом зрелости волокон наблюдается лишь тенденция увеличения значения их коэффициента линейного расширения Указанное выше свидетельствует о неизменности сил межатомного взаимодействия у волокон разной зрелости и об отсутствии аллотропических превращений при увеличении температуры в исследованном интервале

Дефектность незрелых волокон в сравнении со зрелыми на микроструктурном уровне ниже Извитость волокон при уменьшении их длительности роста от 60 до 10 дней уменьшается с (40-50) см"1 до нуля

Пониженная упорядоченность поверхностных зон волокон более низкой зрелости и наличие в этих зонах нецеллюлозных примесей, а также повышенный удельный объем поверхностной зоны у незрелых волокон обуславливают более низкое значение у них модуля упругости и деформирования, что позволяет им лучше релаксировать возможные локальные импульсные перегрузки Прочность волокон на растяжение при уменьшении длительности роста до 10 дней снижается примерно в два раза, а деформационная способность - на (10-15)%

Сила тангенциального сдвига между движущимися друг относительно друга волок-намн (значение КТС) значимо уменьшается при длительности роста волокон менее 30 дней Это противоречит данным о повышении дефектности поверхностных зон волокон на молекулярном и надмолекулярном уровнях и объясняется, как это следует из визуализации энергетического состояния полей около волокон, действием около поверхности зрелых волокон сил, имеющих природу, отличную от природы ван-дер-ваальсовых сил, т к радиус их действия превышает 104А

Удельное объемное электрическое сопротивление р„ волокон с увеличением длительности их роста практически не изменяется, т к наблюдаемое при этом рост совершенства структуры надмолекулярного уровня и в то же время снижение упорядоченности структурных элементов на молекулярном уровне оказывают противоположное влияние на значение р„ Технологически значимое удельное поверхностное электрическое сопротивление р5 у волокон пониженной зрелости больше в сравнении со зрелыми С увеличением относительной влажности воздуха с 40 до 98% величина р8 волокон резко понижается у волокон с длительностью роста 10 дней - в 3000 раз, а у волокон зрелых (60 дней) - в 40000 раз

Незначительные колебания показателя двулучепреломления Ап в объеме волокон разной зрелости свидетельствуют о том, что на величину Ап оказывают влияние как особенности кристаллитных образований, которые более совершенны у зрелых волокон, так и упорядоченность структурных элементов молекулярного уровня, которая выше у незрелых волокон В поверхностной зоне волокон значение Дп уменьшается со снижением длительности их роста, что подтверждает данные ИК-спектроскопии о снижении совершенства структурной организации в этих зонах при уменьшении длительности роста волокон

Из анализа технологически значимых особенностей структуры и свойств зрелых волокон следует, что наиболее существенно у них отличаются поверхностные зоны Модифицирование волокон с использованием различных физико-химических воздействий должно быть направлено главным образом на изменение структуры и свойств поверхностных зон

В третьей главе представлены результаты исследования влияния магнитного поля на структуру и свойства волокон разной зрелости.

Из анализа литературных источников и данных второй главы следует-

• наиболее существенные эффекты под воздействием магнитного поля возможны в системах, находящихся в неравновесном состоянии или содержащих ферромагнитные, а также парамагнитные частицы;

• магнитное поле может инициировать или препятствовать протеканию различных реакций путем изменения спинового состояния систем По данным литературы, например, в случае радиолиза ароматических углеводородов с возрастанием напряженности магнитного поля инициируется выход сингле-тов и подавляется выход триплетов, состоящих из ион-радикальных пар. В результате уменьшается вероятность диссоциации и возрастает вероятность рекомбинации отдельных пар;

• при модифицировании полимерных, в том числе волокнистых, материалов авторы многих работ для получения положительного эффекта использовали магнитные поля напряженностью (100-500) КА/м

Хлопок в условиях его переработки находится в неравновесном состоянии. характеристическая температура равна 0,56, а влагосодержание - 7-8% В нем могут быть свободными атомы и функциональные группы: Н, Н2, О, 02, Оз, ОН, СН, СН2, N0, СН2ОН, возможны изменения окружения околоразличных связей, некоторые компоненты являются парамагнитными - Н, О, С, Ог, N0. Из сказанного видно, что магнитное поле может оказать модифицирующее действие на волокна хлопчатника

В работе показано, что создание магнитного поля с помощью электромагнита требует затрат энергии, усложняет обеспечение безопасности и, зачастую, практически невозможно на существующем оборудовании из-за больших размеров электромагнитов Разработана магнитная система на постоянных магнитах, которая в сравнении с электромагнитом в 15 раз легче, не потребляет электроэнергию, размеры ее меньше примерно в 10 раз Напряженность же создаваемого ею магнитного поля при зазоре 10 мм составляет более 400 КА/м (рис. 3).

НКА/м

200

100

300

sooJ

400

600

700

8, мм

'( 55 56 Зо §5 ~

Рис. 3 Зависимость значения напряженности магнитного поля от величины зазора

Проведено исследование структуры и свойств волокон разной зрелости после воздействия на них магнитного поля напряженностью 200, 300, 400 и 500 КА/м в течение 5 минут и 20 с. Значимые положительные изменения в волокнах обнаружены при напряженности поля 400-500 КА/м и состоят в следующем.

• под воздействием магнитного поля в ПК-спектрах поверхностной зоны зрелых волокон возрастает относительная полуширина 5 характеристичных для целлюлозы полос и снижается оптическая плотность О У волокон пониженной зрелости после воздействия магнитного поля в ИК-спектрах происходят противоположные изменения увеличивается Б и уменьшается значение 8 Таким образом, под воздействием магнитного поля у зрелых волокон преобладают процессы деструкции, а у незрелых - рекомбинации и аннигиляции,

• прочностно-деформационные характеристики зрелых и незрелых волокон при воздействии на них магнитного поля возрастают У незрелых волокон это возрастание в два раза больше, чем у зрелых, что обуславливает выравнивание прочностных свойств указанных волокон;

• удельное поверхностное электрическое сопротивление р5 незрелых волокон после воздействия магнитного поля снижается, а зрелых волокон - возрастает, что противоречит изменениям под действием магнитного поля структуры целлюлозы на молекулярном уровне. Из этого следует, что магнитное поле существенно изменяет состояние нецеллюлозных составляющих в кутикуле волокон, вклад которых в значение р8 более существенный в сравнении с целлюлозой.

При выдержке волокон в магнитном поле в течение 20 секунд изменение характеристик волокон уменьшается на 3-7%, по сравнению с выдержкой в течение 5 минут

В четвертой главе рассмотрены особенности воздействия магнитного поля на волокна, если источник магнитного поля в виде сердечника, разработанного Пш алевым Е.Я с соавторами, поместить в камеру пневмомеханического прядения В этом случае магнитное поле будет оказывать воздействия, которые рассмотрены в третьей главе, но при этом эффективными могут оказаться воздействия, обусловленные большой скоростью относительного движения в системе «волокно-магнитное поле» Если скорость вращения камеры составляет 130*103 об/мин, то, как следует из расчетов, возникающая сила Лоренца оказывается больше гравитационной силы, действующей на целую макромолекулу с относительной массой до 105

Важной инженерной задачей в данном случае в связи с большой угловой скоростью является обеспечение целостности вращающегося магнита в виде стержня Дело в том, что современные высококоэрцитивные материалы, в том числе и используемый в работе магнит системы Ыё-Ре-В, находятся в хрупком состоянии Ранее показано, что материалы такого уровня хрупкости следует оценивать по величине вероятности неразрушения Р Для вычисления этого критерия необходимо знать напряженно-деформационное состояние стержня, вращающегося с угловой скоростью около 14*103 с"1 (130* 103 об/мин) С учетом граничных условий, как это следует из обобщенного закона Гука, деформационное состояние будет плоским, а диагональные напряжения равны

где г - расстояние от оси вращения до точки, в которой находят напряженное состояние,

Е - продольный модуль упругости, V - коэффициент Пуассона, £гг, Его £фф ~ диагональные относительные деформации.

В соотношениях (1) „ он равны нулю Для плоского напряженного состояния, находя напряжения через характеристики материала и вращательного движения, выражения для ст „ и а ^ запишем в следующем виде

(1)

рю 8

где со - угловая скорость вращения стержня; Г[, го — внешний и внутренний радиусы стержня; р — плотность материала стержня.

Формула определения вероятности неразрушения Р, полученная Изгородиным А К для случая вдавливания индентора, выглядит так

Р=ехр<-

ЗР 1^/У 4Я2 Е

' Л

«fJLr.-l.fJb.

(3)

где Б - сила, приложенная к образцу,

а - коэффициент, характеризующий дефектность материала; Я - радиус кривизны индентора, Рс и рг — коэффициенты учета нормальных и касательных напряжений,

2Е 1-2у

,3л

В рассматриваемом нами случае аа=С1=0, Оз^Очм» а для исполь-

зуемого материала 2а» 1. Тогда, используя метод перевала, после соответствующих преобра-зований получаем выражение для Р.

V«

1 = ехр|-

<ЧЁ 4«ЧР.у

1 + 2л/2лосаЬ

/р V«

)

(4)

где а и Ь - без размерные константы для данного напряженного состояния

После подстановки в (4) значений величин для данного случая вероятность неразрушения Р оказывается около 5%. Это означает, что стержень, изготовленный из сплава Ы<1-Ре-В, разрушится. В связи с этим магнит поместили во внутреннее отверстие стержня, изготовленного из аустенитной стали. Условие прочности для стали имеет вид*

+ (5)

где <ут - предел текучести стали.

Напряжение, вычисленное по формуле (5) с учетом, что толщина стенки полого стержня равна 1 мм, оказывается равным 25 МПа Величина же ах для качественной стали равна 250 МПа.

Кроме магнита, помещенного вовнутрь стержня пневмокамеры, введено изменение в конструкцию стержня - зона Б на рис. 4

В зоне Б параболоид вращения плавно переходит в усеченный конус, что позволяет снизить импульсное воздействие на волокна пониженной зрелости при сходе их со стержня

В пятой главе приведены результаты оптимизации заправочных технологических параметрез и разработки технологических процессов с использованием магнитного поля, позволяющего осуществить предварительную очистку отходов, а затем получить пряжу повышенных, в сравнении с существующей технологией, сортов при переработке смесок с вложением 25% волокон пониженной зрелости, а также состоящих из отходов №7 (50%) и №11 (50%). Промышленное опробование проведено на ОАО «Росконтракт-. Камышин».

В соответствии с литературными данными и результатами исследования структуры и свойств волокон разной зрелости сформулированы принципы разработки технологических процессов переработки отходов:

• минимальное укорочение волокон;

• снижение засоренности волокон, т.е. удаление частичек листьев, стебельков, коробочек и раздробленных семян хлопчатника;

• удаление волокон с явно выраженными порокам и-уз елкам и, жгутиками, перебитыми участками;

• сохранение прочности волокон посредством уменьшения их повреждений;

• минимальное выпадение прядомых волокон;

• минимизация производствен ных затрат.

На этапе предварительной очистки волокон пониженной зрелости и волокнистых отходов оптимизированы значения угловой скорости вращения ножевых барабанов питателя АП-18М и скорости питателя на трепальной машине, которые, как следует из анализа волокнистого состава после различных переходов в прядильном производстве ОАО «Рос контракт-Камышин», существенно влияют на штапельную длину, прочность и засоренность волокон. Угловую скорость вращения ножевых барабанов варьировали

от 108,2 с"1 до 139,8 с'1, а съемного барабана конденсора КБ-3, определяющего подачу волокна в единицу времени на трепальную машину, - от 4,55 с"' до 7,15 с'1. Оптимальными с точки зрения реализации указанных выше принципов оказались пониженные, в сравнении с принятыми на предприятии, значения угловой скорости ножевых барабанов АП-18М - на 14% и угловой скорости съемного барабана конденсора КБ-3 перед трепальной машиной -на 20%, Введенные изменения позволили повысить штапельную длину волокон и их прочности примерно на 3%, снизить засоренность на 10% и долю волокон с узелками на 7%

Пряжа выработана из трех составов исходных волокон

1 100% волокон 5 типа I сорта (смеска 1)

2 75% волокон 5 типа I сорта и 25% волокон с коэффициентом зрелости 1,1 (смеска 2).

3. 50% отходов №7 и 50% отходов №11 (смеска 3)

При реализации технологии получения пряжи из смесок 2 и 3 с учетом значительного содержания в них сора и узелков оптимизировано значение угловой скорости приемного барабана чесальной машины Юц Известно, что при повышении значения сод сороудаление и удаление дефектных волокон возрастает По этой причине значение <в6 варьировали от 128,6 с'1 до 185,8 с"', принятое на предприятии значение <о6 составляло 142,9 с"1. При уменьшении ©б до 128,6 с*1 резко возрастало количество сора и волокон с узелками — на 20-50% С возрастанием Юб свыше 142,9 с'1 содержание сора и дефектных волокон уменьшалось Рост <вб свыше 171,5 с"1 не сопровождается значимым изменением засоренности волокнистой массы, но значимо уменьшается прочность волокон Оптимальным оказалось значение угловой скорости приемного барабана чесальной машины, равное 171,5 с*1 при этой скорости в сравнении с принятой на предприятии 142,9 с"1 содержание сора, в основном кожицы с волокнами и узелков, снижалось в 1,8 раза при уменьшении прочности волокон в 1,03 раза для смески 2 и соответственно в 1,4 и 1,02 раза для смески 3.

Повышение технологичности волокон осуществляли посредством магнитного поля. В качестве источника магнитного поля использовали магнит внутри сердечника, закрепленного в камере (первый вариант), или этот же магнит совместно с магнитной системой, установленной перед входом ленты в уплотнительную воронку (второй вариант). Расчет магнитной системы проведен исходя из следующего- в зоне движения волокон напряженность поля должна быть не ниже 400 КА/м, длина магнитов определяется длиной сердечника или расстоянием от таза до уплотнительной воронки, а также скоростью движения ленты За исходные данные приняты. Н„=420 КА/м, с=10см, в=15 см; Д=1 см, где Ни - напряженность магнитного поля в зазоре, с — длина магнита, в — ширина магнита, А - величина рабочего зазора Считая по литературным данным, что магнит является источником магнитодвижущей силы Рт, используя соотношение между магнитным потоком в магните Фт и в ра-

бочем зазоре Ф„, а также кривую размагничивания материала магнита, рассчитываем необходимую толщину магнита I т *

р =Нт eш=f■Ha Д; Фт =Вт 8т =о Н„ =сгФи,

т шш и 7 т т т и и и7

где 8т и 8Д - сечения магнита и рабочего зазора, а - коэффициент рассеяния Характеристики пряжи, полученной с использованием различных вариантов технологического процесса, представлены в табл 2

Характеристики пряжи из смесок 1-3 Таблица 2

Характеристики Волокнистый состав ленты и виды воздействий

Смеска 1, без воздействий Смеска 2 Смеска 3

1 вар без воздействий 2 вар магн поле в камере 3 вар магн поле на входе ленты в камеру и в камере 1 вар 2 вар. 3 вар

1 Линейная плотность, текс 29,6 29,2/ 28,6 29,08/ 28,7 28,9/ 28,7 28,8/ 28,7 28,7/ 28,7 28,7/ 28,8

2 Коэффициент вариации, % 2,4 2,4/2,3 2,4/2,4 2,4/2,3 4,3/2,9 2,83/2,2 2,8/2,4

3 Удельная разрывная нагрука, сН/текс (Сред знач, Б а,СУ, %> 12,1 9,37/ 9,69 9,78/ 10,3 9,77/ 10,6 8,1/ 8,8 8,8/ 9,2 8,8/ 9,39

1,08 1,02/ 0,959 0,98/ 0,96 1,04/ 0,98 1,01/ 0,97 0,97/ 0,93 0,97/ 0,93

8,9 10,9/9,9 10,0/9,3 10,6/9,3 2,5/11,0 11,0/10,1 11,0/9,9

4 Класс чистоты А А/А А/А А/А Б/Б Б/Б Б/Б

5. Показатель качества 1,35 0,86/ 0,98 0,98/ 1,1 0,92/ 1,14 0,65/ 0,80 0,80/ 0,91 0,80/ 0,95

6 Сорт, ОСТ 17-361-85 1 3/2 2/1 2/1 не станд/ не станд Не станд/3 Не станд/3

Видно, что оптимизация заправочных параметров и использование магнитного поля позволили повысить сортность пряжи и получить из отходов вместо нестандартной пряжу 3 сорта Ожидаемая экономическая эффективность в условиях ОАО «Росконтракт-Камышин» составляет 1328200 рублей в месяц

Выводы по работе

1 Использование комплекса методов исследования структуры волокон позволило установить особенности кубанского хлопка-волокна на молекулярном, надмолекулярном и микроструктурном уровнях:

• упорядоченность расположения функциональных групп в объеме волокон возрастает при снижении длительности их роста;

• поле сил около поверхности волокон по величине зоны искажения ориентации нематогенной мезофазы распространяется на расстояние до (4-25)* 10'3 мм и превышает размер зон полей дисперсионной и ориентационной природы в 40-250 раз,

• с увеличением длительности роста волокон возрастают размеры и ориентированность кристаллитов, а также плотность укладки макромолекул,

• совершенство структурной организации целлюлозы в поверхностной зоне волокон существенно снижается при длительности роста их менее 30 дней

2 Пониженная упорядоченность целлюлозы в поверхностной зоне незрелых волокон и наличие в ней нецеллюлозных образований обуславливают снижение технологичности этих волокон пониженные значения удельной прочности и коэффициента тангенциального сдвига, а также повышенное значение удельного поверхностного электрического сопротивления

3 Из анализа технологически значимых особенностей структуры и свойств зрелых и незрелых волокон следует, что наиболее существенно у них отличаются поверхностные зоны Модифицирование волокон должно обеспечивать главным образом изменение структуры и свойств поверхностных зон таким образом, чтобы уменьшить отличие технологичности зрелых и пониженной зрелости волокон

4. Показано, что после воздействия постоянного магнитного поля отличие параметров структуры и технологически значимых свойств волокон разной зрелости уменьшается, поскольку при этом у зрелых волокон магнитное поле обуславливает процессы деструкции, а у незрелых - рекомбинации и аннигиляции

5. Дано аналитическое описание напряженно-деформационного состояния стержня, вращающегося совместно с камерой пневмопрядильной машины, получено выражение для определения вероятности неразрушения стержня в случае изготовления его из материала, находящегося в хрупком состоянии

6. Разработана магнитная система обработки волокон магнитным полем перед входом ленты в уплотнительную воронку камеры пневмомеханического прядения. Параметры системы рассчитаны исходя из представлений о магните как источнике магнитодвижущей силы с эквипотенциальными поверхностями в рабочем зазоре с использованием кривой размагничивания материала магнита

7. Определены параметры структуры и характеристики физико-механических свойств хлопка-волокна различной зрелости, позволяющие научно обоснованно проектировать технологии модифицирования волокон различного на-

значения, например для производства интеллектуальноемких волокнистых материалов

8 Показана эффективность использования нематогенной мезофазы для визуализации особенностей полей, возникающих около поверхности волокон разной зрелости

9 Разработана конструкция стержня, расположенного в камере и отличающегося тем, что в зоне схода со стержня формирующейся пряжи его поверхность плавно переходит из параболической форы в коническую, что снижает импульсное нагружение волокон и повышает вероятности неразрушения волокон пониженной зрелости

10 Оптимизированы параметры существующей технологии и разработаны процессы обработки волокон в магнитном поле при подготовке волокнистых отходов к прядению и получении пряжи повышенных сортов в случае переработки смесок с волокнами пониженной зрелости, а также смесок из очесов и орешка При оптимизации только заправочных параметров из смески, включающей 25% волокон пониженной зрелости, получена пряжа 2 сорта вместо 3, при использовании же дополнительной обработки в магнитном поле получена пряжа 1 сорта Бели в состав смески входили только отходы №7 и №11, то использование магнитного поля и оптимизация заправочных параметров позволили получить пряжу 3 сорта вместо нестандартной

11 Разработана методика расчета на прочность стержня в пневмопрядильной камере как для случая изготовления стержня монолитным, так и для случая размещения постоянного магнита внутри полого стального стержня

12 Разработанные технологические процессы и оборудование для их реализации опробованы в производственных условиях ОАО «Росконтракт - Камышин» Ожидаемый экономический эффект при внедрении разработок, предложенных в данной работе, как это следует из расчетов экономической службы предприятия, составляет ежемесячно 1328200 рублей

Публикации, отражающие содержание работ

1 Изгородин, А К Электросопротивление и электризация российского хлопка. [Текст] / А К Изгородин, А.П Семикин, Ю М Кумошенский // «Физика волокнистых материалов» материалы VI Международного научно-практического семинара — Иваново ИГТА, 2003 — С 26-30

2 Изгородин, А К Особенности надмолекулярной структуры российского хлопка разной степени зрелости [Текст] / А.К Изгородин, А П Семикин, ЮВ. Коноплев, Ю.М Кумошенский // «Физика волокнистых материалов» материалы VI Международного научно-практического семинара -Иваново ИГТА, 2003 -С 37-41

3 Изгородин, А К Технологические характеристики российского хлопка разных сортообразцов [Текст] / А К Изгородин, А П Семикин, Ю.М Кумошенский, В В Смирнов // «Физика волокнистых материалов»- мате-

риалы VI Международного научно-практического семинара - Иваново: ИГТА, 2003 - С. 6-17.

4. Izgorodin, А.К Structure and properties of cotton and cellulose in different states [Text] / A.K. Izgorodin, Y V Konoplev, Y M Kumoscensky // Proceedings VII International scientific Conference Lodz-Poland 2004 - P. 49-51

5 Изгородин, А К Интеллеюуальноемкие волокнистые материалы [Текст] / А.К Изгородин, В.В. Зрюкин, Ю М. Кумошенский, M Ю Кумошенский // «SmarTex-2004». материалы VII Международного научно-практического семинара - Иваново: ИГТА, 2004. - С 6-15.

6 Кумошенский, Ю М. Особенности волокон кубанского хлопчатника разной степени зрелости и технология его переработки [Текст] // «SmarTex-2004»: материалы VII Международного научно-практического семинара -Иваново: ИГТА, 2004 -С 100-103

7 Изгородин, А К Особенности структуры молекулярного уровня хлопка Ю2 разной зрелости [Текст] / А К. Изгородин, ЮМ Кумошенский, M Ю Кумошенский // «SmarTex-2005» материалы VIII Международного научно-практического семинара - Иваново- ИГТА, 2005 - С 63-70

8. Изгородин, А К Цветовые характеристики зрелого и незрелого хлопка, окрашенного после различных воздействий [Текст] / А К Изгородин, В В Зрюкин, Ю.М. Кумошенский, M Ю Кумошенский // «SmarTex-2004»: материалы VIII Международного научно-практического семинара -Иваново ИГТА,2005,- С 70-75

9. Кумошенский, Ю M Использование магнитного поля для повышения качества пряжи в пневмопрядении [Текст] // «IIpoipecc-2006» материалы научно-технической конференции - Иваново. ИГТА, 2006. - С 44-45.

10 Изгородин, А К Использование магнитного поля в пневмопрядении при переработке смесок, содержащих волокна пониженной зрелости [Текст] / А К Изгородин, Ю M Кумошенский, Ю В Коноплев // «Текстиль-2006» Международная конференция. - М- Ml ТУ им А H Косыгина, 2006.

11 Izgorodin, А К Modifications m structure and Properties Charaktenstics of Fibres durmg Processing [Text] / А К Izgorodin, Y.V Konoplev, Y M. Kumoscensky // Revista Romana de Textile-Pielarie, 2006 №2. - P. 9-16

12 Пат 2288311 Российская Федерация Способ подготовки ленты к пневмомеханическому прядению и устройство для его реализации [Текст] / Изгородин А.К, Кумошенский Ю M, Кумошенский M Ю, приоритет 28.12.2004, зарегистрирован 27 11 2006

13 Пат 2287624 Российской Федерации. Устройство пневмомеханического прядения [Текст] / Изгородин А.К., Кумошенский Ю M, Коноплев Ю В , 20 11 2006

14 Кумошенский, Ю.М Проектирование текстильного процесса переработки в пневмопрядении [Текст] // Сборник материалов «Прогресс-2007»: Международная научно-техническая конференция - Иваново ИГТА, 2007.-С 198-199

15. Изгородин, А.К. Особенности структуры молекулярного и надмолекулярного уровней в объеме и поверхностной зоне хлопка разной зрелости [Текст] / А.К. Изгородин, Ю.М. Кумошенский, М.Ю. Кумошенский // «8тагТех-2007»: материалы X Международного научно-практического семинара - Иваново ИГТА, 2007.-С 81-85.

16 Изгородин, А К. Влияние магнитного поля на волокна хлопчатника [Текст] / А. К. Изгородин, Ю.М. Кумошенский, Ю.В Коноплев //Изв вузов Технология текст пром-сти — 2007. — №1, - С 29-33.

17 Кумошенский, Ю.М. Электросопротивление хлопка разной зрелости [Текст] / Ю.М. Кумошенский, М.Ю. Кумошенский, Е А Соколова, А.Ф Талибова, А.К. Изгородин // «Поиск-2007». межвузовская конференция аспирантов и студентов -Иваново ИГТА, 2007.-С 76-77.

18 Кумошенский, Ю.М. Влияние магнитного поля на характеристики прочности хлопка разной зрелости [Текст] /ЮМ Кумошенский, Л С. Войкова, Т.М. Постникова, А.К Изгородин // межвузовская конференция аспирантов и студентов «Поиск-2007». - Иваново: ИГТА, 2007. - С. 78-79

Подписано в печать 18.09 2007 Формат 1/16 60x84. Бумага писчая. Плоская печать. Усл. печ. л. 1,22. _Уч.-изд. л. 1,17. Тираж 80 экз. Заказ Ха 1214_

Редакционно-издательский отдел Ивановской государственной текстильной академии Участок оперативной полиграфии 153000, г. Иваново, пр Ф Энгельса, 21

Введение.

1. Аналитический обзор литературы.

1.1. Реализация малоотходной технологии в хлопчатобумажном производстве.

1.1 Количество и особенности хлопка пониженной зрелости.

1.2 Роль поверхностной зоны волокон в реализации процессов текстильной технологии.

1.4 Принципиальные возможности использования магнитного поля для модифицирования волокон хлопчатника разной зрелости.

2. Изменение структурной организации и свойств волокон хлопчатника Ю2 в процессе их вызревания.

2.1 Структура молекулярного уровня хлопка разной зрелости.

2.2 Структура надмолекулярного уровня.

2.3 Дефектность волокон разной зрелости.

2.4 Прочностные характеристики волокон.

2.5 Фрикционные свойства волокон.

2.6 Резистометрические свойства волокон.

2.7 Двулучепреломление в волокнах хлопка Ю2 разной зрелости.

3. Исследование влияния магнитного поля на структуру и свойства волокон разной зрелости.

3.1 Разработка устройства для проведения обработки волокон в магнитном поле.

3.2 Влияние воздействия магнитного поля на структуру и свойства волокон разной зрелости.

3.3 Изменение прочностных свойств волокон после воздействия на них магнитного поля.

3.4 Изменение резистометрических свойств волокон разной зрелости после воздействия магнитного поля.

4 Разработка способа и устройства обработки волокон магнитным полем.

4.1 Возможные дополнительные механизмы воздействия магнитного поля на волокна в камере.

4.2 Расчет вероятности неразрушения стержня, вращающегося соосно с камерой пневмомеханического прядения.

5 Разработка технологии переработки смесок, содержащих хлопок пониженной зрелости.

5.1 Введение.

5.2 Предварительная очистка хлопка.

5.3 Получение пряжи из смесок, содержащих волокна пониженной зрелости и отходы №7 и №11.

5.4 Технология переработки смесок, содержащих отходы и незрелые волокна с использованием магнитного поля.

5.5 Экономическая эффективность разработок, выполненных в работе.

Хлопок является основным, в ряде случаев незаменимым, сырьем для волокнистых материалов, используемых человеком с целью изготовления нательного и постельного белья, нижней и верхней одежды, а также для получения тканей технического назначения. По технологичности в прядении хлопок занимает лидирующее положение, так как ему характерны (в скобках, для сравнения, приведены значения соответствующих характеристик элементарных волокон льна): пониженные: линейная плотность - 0,13-0,22 текс (0,17-0,53 текс), удельное поверхностное п о электрическое сопротивление 1040е Ом и модуль деформирования 3-4 ГПа (15-20 ГПа); повышенные удельное удлинение перед разрушением 7+9% (2-3%) и коэффициент тангенциального сдвига 0,2-0,29 (0,12-0,2); вполне приемлемая для реализации процессов текстильной технологии удельная прочность 20-40 сН/текс (25-60 сН/текс). Наряду с повышенной технологичностью хлопка и комфортностью изделий из него, этот вид волокон можно получать в больших количествах. В настоящее время его производят около 25 млн. тонн ежегодно при урожайности около 6,5 ц/га хлопка-волокна (табл.1).

Таким образом, существенного снижения доли хлопка в общем объеме используемых волокон, несмотря на прогнозы, не произошло. Если же учесть возможности увеличения урожайности хлопчатника в 1,5-2 раза, с одной стороны, и уменьшение запасов нефти и газа, используемых для изготовления синтетических волокон, с другой стороны, то становится очевидным, что в перспективе хлопок останется одним из основных видов волокон, перерабатываемых в текстильной промышленности.

Таблица 1

Годовой объем различных волокон, производимых в мире, млн. т.

Год Виды волокон

Хлопок Химические волокна Шерсть Лен**

1905 4,45 0 0,73 0,51

1920 4,53 0 0,94 0,41

1940 6,9 1,135 1,13 0,78

1960 10,1 3,30 1,46 0,74

1980 14,04 14,16 1,6 0,294

2000 19,1 33,1 1,4 0,049

2005 24,7 39,7 (прогноз) 1,3 Усредненные данные Манчестерского текстильного института, CIRFS, Fibers, Organon, Cotton Outlook, российских и советских изданий. Объем волокна, произведенного в России или СССР (1980 год)

Основными производителями хлопка являются Китай (25%), США (20%), Индия (13%), Пакистан (10%), Бразилия (5%), Узбекистан (4%). В 2005 году Китай, Турция, Пакистан, использовали весь свой хлопок и ввозили из-за рубежа около 4 млн. т., в Бразилии неиспользованным осталось около 0,5 млн.т., Узбекистан ежегодно увеличивает долю хлопка, перерабатываемого внутри своей страны, планируя довести эту долю в ближайшие годы до 50%. Все это свидетельствует о возможном существенном снижении количества экспортируемого хлопка и необходимости производства его в довольно «северных» регионах, например на юге России и Болгарии, а также более полной переработки этого сырья, включая волокна пониженной зрелости и отходы предпрядения. В «северных» регионах доля хлопка пониженной зрелости может достигать в отдельные годы 30-40%. Традиционные же страны-производители хлопка поставляют волокна 4 и 5 сортов, в составе которых значительная часть волокон с коэффициентом зрелости ниже 1,5. Например, в Россию Узбекистан поставляет хлопка 4 и 5 сортов до 30%, Таджикистан до 10%, Казахстан до 6%. С учетом хлопка пониженной зрелости, реализуемого на внутреннем рынке стран-производителей, доля этого вида волокон в мире достигает 2,75млн.т. и более.

Из сказанного следует, что переработка хлопка пониженной зрелости, а также отходов хлопкозаводов и предпрядильного производства, в составе которых недозрелые волокна составляют значительную часть, представляет собой задачу исключительной актуальности. Решение этой задачи невозможно без детального исследования структуры технологических и физико-механических свойств волокон хлопчатника пониженной зрелости.

Переработка хлопка пониженной зрелости с использованием традиционной текстильной технологии сопряжена с необходимостью модифицирования волокон. Среди физических, химических и механических методов модифицирования волокон наиболее привлекательным является способ с использованием магнитного поля. Современные магнитные системы на постоянных магнитах не требуют подведения электрической энергии в зону обработки волокон, они отличаются технологичностью, экономичностью, экологичностью. Посредством магнитного поля можно изменять спиновое состояние систем, энергетические характеристики неравновесных и метастабильных дефектов и, в конечном итоге, структуру и свойства на макроуровне. Указанные изменения в волокнах пониженной зрелости могут позволить переработку их вместе со зрелыми волокнами в прядильном производстве с использованием пневмомеханических прядильных машин и получать пряжу 1-2 сортов.

Выводы по работе:

1. Использование комплекса методов исследования структуры волокон позволило установить особенности кубанского хлопка-волокна на молекулярном, надмолекулярном и микроструктурном уровнях:

• упорядоченность расположения функциональных групп в объеме волокон возрастает при снижении длительности их роста;

• поле сил около поверхности волокон, по величине зоны искажения ориентации нематогенной мезафазы, распространяется на расстояние до (4-25)* 1 О*3 мм и превышает размер зон полей дисперсионной и ориентационной природы в 40-250 раз;

• с увеличением длительности роста волокон возрастают: размеры и ориентированность кристаллитов, а также плотность укладки макромолекул;

• совершенство структурной организации целлюлозы в поверхностной зоне волокон существенно снижается при длительности роста их менее 30 дней.

2. Пониженная упорядоченность целлюлозы в поверхностной зоне незрелых волокон и наличие в ней нецеллюлозных образований обуславливают снижение технологичности этих волокон: пониженные значения удельной прочности и коэффициента тангенциального сдвига, а также повышенное значение удельного поверхностного электрического сопротивления.

3. Из анализа технологически значимых особенностей структуры и свойств зрелых и незрелых волокон следует, что наиболее существенно у них отличаются поверхностные зоны. Модифицирование волокон должно обеспечивать, главным образом, изменение структуры и свойства поверхностных зон таким образом, чтобы уменьшить отличие технологичности зрелых и пониженной зрелости волокон.

4. Показано, что после воздействия постоянного магнитного поля отличие параметров структуры и технологически значимых свойств волокон разной зрелости уменьшается поскольку, при этом, у зрелых волокон магнитное поле обуславливает процессы деструкции, а у незрелых - рекомбинации и аннигиляции.

5. Дано аналитическое описание напряженно-деформационного состояния стержня, вращающегося совместно с камерой пневмопрядильной машины, получено выражение для определения вероятности неразрушения стержня, в случае изготовления его из материала, находящегося в хрупком состоянии.

6. Разработана магнитная система обработки волокон магнитным полем перед входом ленты в уплотнительную воронку камеры пневмомеханического прядения. Параметры системы рассчитаны, исходя из представлений о магните как источнике магнитодвижущей силы с эквипотенциальными поверхностями в рабочем зазоре с использованием кривой размагничения материала магнита.

7. Определены параметры структуры и характеристики физико-механических свойств хлопка-волокна различной зрелости, позволяющие научно обоснованно проектировать технологии модифицирования волокон различного назначения, например для производства интеллектуальноемких волокнистых материалов.

8. Показана эффективность использования нематогенной мезофазы для визуализации особенностей полей, возникающих около поверхности волокон разной зрелости.

9. Разработана конструкция стержня, расположенная в камере и отличающаяся тем, что в зоне схода со стержня формирующейся пряжи его поверхность плавно переходит из параболической в коническую, что снижает импульсное нагружение волокон и повышает вероятности неразрушения волокон пониженной зрелости.

10. Оптимизированы параметры существующей технологии и разработаны процессы обработки волокон в магнитном поле при подготовке волокнистых отходов к прядению и получении пряжи повышенных сортов в случае переработки смесок с волокнами пониженной зрелости, а также смесок из очесов и орешка. При Оптимизации только заправочных параметров из смески, включающей 25% волокон пониженной зрелости, получена пряжа 2 сорта вместо 3, при использовании же дополнительной обработки в магнитном поле получена пряжа 1 сорта. Если в состав смески входили только отходы №7 и №11, то использование магнитного поля и оптимизация заправочных параметров позволило получить пряжу 3 сорта вместо нестандартной.

11. Разработана методика расчета на прочность стержня в пневмопрядильной камере как для случая изготовления стержня монолитным, так и в случае размещения постоянного магнита внутри полого стального стержня.

12. Разработанные технологические процессы и оборудование для их реализации опробованы в производственных условиях ОАО «Росконтракт-Камышин». Ожидаемый экономический эффект при внедрении разработок, предложенных в данной работе, как это следует из расчетов экономической службы предприятия, составляет ежемесячно 1328200 рублей.

1. Кукин Г.Н., Соловьев А.Н. Текстильное материаловедение ч.1 и ч.Н: М.: Легпроиздат, 1985.

2. Перепелкин К.Е. Прошлое, настоящее и будущее химических волокон. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина. 2004г. 208 с.

3. Справочная книга по хлопководству в СССР. Издание главного хлопкового комитета. М.: 1985, 604 с.

4. Архангельский А.Г. Учения о волокнах. М.: Гизлегпром, 1938, 480с.

5. Роговин З.А. Химия целлюлозы. М.: Химия, 1972.

6. Сажин Б.И. Электрические свойства полимеров JL: Химия, 1986, 360 с.

7. Перепелкин К.Е. Структура и свойства волокон. М. Химия, 1985, 208 с.

8. Лоуренс Боллс. Изучение качества хлопка. М.: Гизлегпром, 1938, 288 с.

9. Васильев А.Н. Проблемы обеспечения текстильной промышленности России сырьем. Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности. 1995, № 4 - с. 3-5; 1996,-№ 1-е. 3-5 и № 2, - с. 3-5.

10. Макаренко С.В., Ревинская Л.П. Исследование возможности переработки пневмомеханической льносодержащей пряжи в трикотажном производстве. Материалы конференции «Пути повышения конкурентоспособности изделий из льна.: Вологда, 2004, - с. 263-264.

11. Зырянов С.В., Труевцев Н.Н. Получение пористого материала из вторичного текстильного сырья. Доклады 2-й выставки конференции «Отходы-доходы». С.-Петербург: Выставочный центр Северо-Запада РФ. 2004, - с. 26-27.

12. Лайфельд Ф. Переработка отходов хлопка экологически выгодна. М.: МАНАГ/ФЕРОСТАЛЬ. 2005, Зс.

13. Кудякова, Плеханов А.Ф. Исследование способа эффективного использования хлопчатобумажных отходов в пневмомеханическом прядении. Краткое содержание докладов международной конференции «Прогресс-2005». Иваново: ИГТА, 2005, - с. 13-14.

14. Плеханов А.Ф. Безотходная технология в пневмопрядении. М.: Легпромбытиздат, 1994.

15. Фролов В.Д., Сопрыкин Д.Н. и др. Малоотходная технология в текстильном производстве. Куровское: Хлопчатобумажный комбинат. 1996.

16. Оборудование текстильной и легкой промышленности. Информационно-справочный сборник. М.: ЗАО «Экспоцентр».

17. Павлов Ю.В., Шапошников А.Б. и др. «Теория процессов, технология и оборудование прядения хлопка и химических волокон. Иваново: Текстильная академия. 2000, 392 с.

18. Айхарн Й. Фирма «Ритер» на российском рынке // Промышленность России. 1998, № 3.

19. Решетников Я.Я. Новое поколение пневмомеханических прядильных машин // Текстильная промышленность. 1997, с. 17-22.

20. Проспект фирмы «RIETER» Ringspinnmaschire. 2001, 7 с.

21. Проспект фирмы «RIETER» Пневмомеханическая прядильная машина R20 22с.

22. Тилеман А. Пневмомеханическая машина R 40 инновации, определяющие путь развития. Доклады международной конференции «Прогресс-2005». Иваново: Текстильная академия. 2005, - с. 66

23. Чизмарик Л. Пневмомеханические прядильные машины серии ВТ. Доклады международной конференции «Прогресс-2005». Иваново: Текстильная академия. 2005, с. 67

24. Широков В.П., Смирнов А.Н. и др. Прядение хлопка низких сортов и отходов производства. М: Легкая и пищевая промышленность. 1984.

25. Изгородин А.К., Семикин А.П и др. Технологические характеристики российского хлопка разных сортов. Сборник докладов VII Международного семинара «Физика волокнистых материалов». Иваново. ИГТА, 2003, с. 6-9.

26. Плеханов Ф.М. Технологические процессы пневмомеханического прядения. М.: Легпромиздат. 1986.

27. Рипка Й, Юнек Я. // Текстиль (ЧССР) 1978, № 9 - с. 325-332

28. Изгородин А.К., Семикин А.П. и др. Особенности надмолекулярной структуры российского хлопка разной зрелости. Сборник докладов VII Международного семинара «Физика волокнистых материалов». Иваново. ИГТА. 2003, с. 37-40.

29. Кумошенский Ю.М. Особенности волокон кубанского хлопчатника разной степени зрелости и технология его переработки. Материалы Международного семинара «Smarteks-2004». Иваново: ИГТА. 2004, -с. 100-103.

30. Смирнов А.С., Черников А.Н. Основные направления совершенствования процессов получения х/б пряжи пневмомеханическим способом. М.: ЦНИИТЭЛлегпром. 1991

31. Фролов В.Д., Сопрыкин Д.Н., Фролова И.В. Производство текстильных материалов на основе малоотходной технологии. Курзовское Московской области. 1995, 268 с.

32. Плеханов А.Ф. Безотходная технология в пневмопрядении. М.: Легпромбытиздат. 1994

33. Фролов В.Д., Сопрыкин Д.Н. Малоотходная технология в текстильном производстве. Куровское Московской области. 1986. 498 с.

34. Хосравян Г.А., Красик Я.М. Теория и практика очистки и подготовки полуфабриката к прядению. Иваново: ИГТА. 1998, 256 с.

35. Кузякова С.В., Плеханов А.Ф. Исследование способа эффективного использования хлопчатобумажных отходов в пневмомеханическом прядении. «Сборник материалов Международной конференции «Прогресс-2005». Иваново: ИГТА, 2005, - с. 13-14.

36. Усманов Х.У., Никонович Г.В. Надмолекулярная структура гидратцеллюлозных волокон. Ташкент: ФАН. 1974, 368 с.

37. Структура волокон (под ред. Д.В.С. Херла и РХ Петерса). М.: Химия, 1969,-400 с.

38. Изгородин А.К., Зрюкин В.В., Коноплев Ю.В. Роль поверхностной зоны волокон в текстильной технологии. Сборник материалов международного семинара «Smartex-2006». Иваново: ИГТА, 2006, - с. 8-19.

39. Perepelkin К.Е., Matchalaba N.N., Resent Achievements in Structure Ordering and Control of Para Aramide Fibres // Malekular Cristals and Liquid Cristals. Ser. Science and Technolady. 2000, - v354, - p.275-286.

40. Изгородин A.K., Семикин А.П. Электризация волокнистых материалов. Иваново: Государственная текстильная академия. 2002, 200 с.

41. Изгородин А.К., Зрюкин В.В., Коноплев Ю.В. Роль поверхностной зоны волокон в текстильной технологии. Доклады IX «Международного семинара Smarteks-2006» Иваново: ИГТА. 2006, с. 8-19

42. П. Де. Жен Физика жидких кристаллов. М.:Мир. 1977, 400 с.

43. Блинов JI.M. Электро-магнитооптика ЖК. М.: Наука. 1978, 384 с.

44. Радовицкий В.П., Стрельцов Б.Н. Электромеханика текстильных волокон. М.: Легкая индустрия, 1970.

45. Сажин Б.И. Электрические свойства полимеров. Л.: Химия, 1970.

46. Гефтер П.Л. Электростатические явления в процессах переработки химических волокон. М.: Легпромиздат. 1989 272 с.

47. Статическое электричество в химической промышленности. Л.: Химия, 1977.

48. Перепечко И.И. Введение в физику полимеров. М.: Химия, 1978.

49. Majer М // Text.Bull, 1965 Bd.9.-350

50. Henkel Н Faserforsch and Textiltechn. 1970. Bd.7, S 283-287

51. Трение и электризация текстильных нитей / Сост. Гефтер П.Л., Локшина И.В. М.: ИНИИТЭИлегпром. 1973.

52. Сагдеев Р.З., Салихов К.М. и др. Влияние магнитного поля на процессы с участием радикалов и триплетных молекул в растворах. // Успехи химии. 1977, т.46, - в. 4, - с. 569-599.

53. Зелдович Я.Б., Бучаченко А.Л., Франкевич Е.Л. магнитно-спиновые эффекты в химии и молекулярной физике. // УФН. 1988, т155, - в, с.3-42

54. Моргунов Р.Б. Спиновая микромеханика в физике пластичности. // УФН. 2004, т74, №2, -с2-153

55. Сагдеев Р.З., Салихов К.М. и др. // Письма ЖЭТФ. 1972, т. 16, - с. 589 1972,-т16,-с589

56. Сагдеев Р.З., Салихов К.М., Молина Ю.Н. // Успехи химии. 1977, т. 46, - с. 569.

57. Buchachenko A., Ysina L., u.a. // Chem Physie Lutt/ 1984, vl03, - p405.

58. Изгородин A.K., Шипко Г.А. Влияние магнитного поля на прочностные свойства ферромагнитного сплава Fe-Si-Al. // Физика металлов и металловедения. 1983, тб, - № 6.

59. Закалка стали в магнитном поле / Кривоглаз М.А. и др. М.: Наука. 1977, -119с.

60. Степук А.В. Фазовые и структурные изменения в металлах при импульсном деформировании в сильных магнитных полях // Проблемы прочности. 1991, -№9, с77-79.

61. Соболев В.В., Губенко С.И.и др. Изменение зеренной структуры армко-железа при электромагнитном воздействии// ФХОМ. 1993, № 1, - с 113-121.

62. Бернштейн M.JL, Пустовойт В.Н. Термическая обработка стальных изделий в магнитном поле. М.: Машиностроение. 1987, -256с.

63. Кишкин С.Г., Клыжин А.А. Эффекты электрического и магнитного воздействия на ползучесть металлов и сплавов.

64. Павлов В.А., Поретурина И.А., Почеркина H.JI. Влияние постоянного магнитного поля на механические свойства и дислокационную структуру //ФММ. 1979, -т47, в1,-с171-179.

65. Изгородин А.К., Шипко Г.А. и др. АС№908860. Способ термической обработки магнитомягких сплавов. 1981.

66. Савченко, В.П., Менушенков А.Г. Редкоземельные постоянные магниты. Труды Российско-японского семинара. М.: МИСиС. 2003, с. 125-157.

67. Магнитные материалы. Сборник научных трудов МИСиС / Под ред. Копецкого Ч.В. и Лившица Б.Г. М.: Металлургия. 1985, 142 с.

68. Кекало И.Б., Самарин Б.А. Физическое металловедение прецизионных сплавав. Сплавы с особыми магнитными свойствами. М.: Металлургия. 1989, 496 с.

69. Изгородин А.К. Исследование влияния магнитного прерывателя ровницы на процесс шерстопрядения. // Известия вузов. ТТП. 1684, № 1.

70. Калактаров М.И., Мелихова Т.А. Исследование влияния магнитного поля на механическую прочность хлопкового волокна при различной относительной влажности. Труды Азербайджанского НИИ энергетики, Т XIII. Баку, 1968, - с264-268.

71. Акутин Н.С., Алеева С.Н. Упрочнение изделий из полиэтилена действием магнитного поля // Пластические массы. 1975, № 11, - с73.

72. Kastelmann W.N., Sajibs., u.a. Untersuchung der Eigenschaften von im Magnetfeld motifizzerten Plastebeschichtungen Piaste and Kaustschuk. 1980, N8, -3448-451.

73. Авторское свидетельство РФ №1278369.

74. Авторское свидетельство РФ №1381221.

75. Авторское свидетельство РФ №1397575.

76. Авторское свидетельство РФ №1487522.

77. Авторское свидетельство РФ №1487523.81. Патент РФ №2124595.

78. Авторское свидетельство РФ №1699554.

79. Авторское свидетельство РФ №167944.

80. Мельников Б.Н., Константинов О.И. Использование магнитных полей для процессов крашения и отделки текстильных материалов. Труды XVI Международного конгресса «ИНТЕРКОЛОР-87». Бухарест. 1987, сЮЗ-115.

81. Месник О.М., Полушина А.А. и др. Малотоксичные препараты для заключительной отделки целлюлозосодержащих тканей. // Текстильная химия. 1993, №2, - с26-30.

82. Иванов В.В., Кокшаров С.А. Влияние магнитного поля на протекание хинон-гидрохиновых переходов кубовых красителей. // Текстильная химия. 1992, №2, -с.42-49.

83. Давидзон М.И. Электромагнитная обработка водных систем в текстильной промышленности. М.: Легпромбытиздат. 1988, 188с.

84. Кокшаров С.А., Морыганов А.П. и др. Применение магнитной обработки для улучшения качества крашения и отделки тканей. Обзорная информация ЦНИИТЭИлегпром. М.: ЦНИИТЭИлегпром.1989, в.6, - 59с.89.Патент США № 4195303.

85. Персидская А.Ю., Кузев И.Р., Антипин В.А. Исследование влияния импульсного магнитного поля на механические свойства ряда природных и синтетических волокон. Труды конференции «Химия и технология растительных веществ». Сыктывкар: 2000, с46.

86. Вандышев В.Н., Кокшаров С.А. // Журнал общей химии. 2003, -т.7,-№6,-с.886-889.

87. Кокшаров С.А. // Рынок легкой промышленности. 2005,-№41,-с.44-46

88. Авторское свидетельство РФ №1278369.

89. Устройство для обработки ткани при пропитке технологическими растворами (составители Кокшаров С.А., Морыганов А.П., Константинов О.И.) Иваново: ЦНТИ, 1988, 4с.

90. Изгородин А.К. Надмолекулярная структура волокон и текстильная технология. Материалы международной конференции «Прогресс-2000», III Международный семинар «Физика волокон». Иваново: ИГТА. 2000, -с.402-404.

91. Izgorodin А.К, Semikin А.Р., Immature Cotton Fibers Riscstivite. World Textile Conference «З-rd AUTEX CONFERENCE». Lodz, 2003, P 48-54.

92. Izgorodin A.K, Konoplev Y.V., u.a. Identification of hypomdekelar structure peculiarities using neuron network technolody and multiprocessor computers. VIII International scientific Conference.Lodz. 2004, p 49-51.

93. Патент № 2202786. Способ определения степени зрелости волокон (Изгородин А.К., Семикин А.П., Жердев В.П., Усольцева Н.В.), 2003.

94. Жердев В.П. Нематогенная фаза как индикатор физического состояния поверхности волокна. Доклады международного семинара «Smartex-2004». Иваново, 2004, с. 56-57.

95. Жбанков Р.Г., Марупов P.M. и др. Спектроскопия хлопка. М.: Наука. 1976,-248 с.

96. Инфрокрасная спектроскопия полимеров (авторы Дехант Н., Данц Р., Кример В., Шпольке Р.). М.: Химия. 1976, 378-412 с.

97. Изгородин А.К. Прочность материалов в хрупком состоянии. Иваново: ИГТА, 2005-384 с.

98. Томилин М.Г. Взаимодействие жидких кристаллов с поверхностью. С. Петербург: Политехника. 2001, 350 с.

99. Золина В.В. Упругие колебания анизотропной жидкости // Труды Ломоносовской ин-та АНССР, 1939, т.8, - с. 11-17.

100. Капустин А.П., Капустина О.А. Акустооптика ЖК. М.: Наука. 1986, -248 с.

101. Nelson М., Matos Т// Text.Res.J. 1965, -35, р 628.

102. Усманов Х.У., Никонович Т,Б. // Узбекский химический журнал. 1960, -№3,-с. 13.

103. Методы исследования в текстильной химии. Справочник. М.: Легпромиздат. 1993, 401 с.

104. Андреева О. А., Буркова Л. А. и др. ИК-спектроскопическое исследование льна, подвергнутого предварительной очистке // Журнал прикладной химии. 2002, т. 75, - 69, с. 1545-1548.

105. Бочек A.M., Забавалова Н.М. Выделение пектинов из стеблей и волокон льна и их характеристика // Журнал прикладной химии. 2002, т. 75, - 69, -с. 1540-1554.

106. Коноплев Ю.В., Изгородин А.К. и др. Исследование структурных изменений льняной целлюлозы после воздействия щелочных и кислотных растворов. Материалы VII Международного семинара Smartex 2004. Иваново: ИГТА. 2004, с. 109-114.

107. Изгородин А.К., Коноплев Ю.В., и др. Исследование возможности исследования льна-межумка в качестве сырья для производства целлюлозы // Химические волокна. 2004, № 5, - с. 30-33.

108. Изгородин А.К. Инженерная прочность материалов в хрупком состоянии. Иваново: ИГХТУ. 1979, 76 с.

109. Соловьев А.Н., Кирюхин С.Н. Оценка и прогнозирование качества текстильных материалов. М.: Легпищепром . 1984, 215с.

110. Беристнев В.А., Флексер Л.А., Лукьянова Л.М. Микроструктура волокон, элементарных нитей и особенности их разрушения. М.: Легпищепром. 1982, 248 с.

111. Изгородин А.К., Сенченков Е.В. Об определении прочности одиночных волокон // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1997, -№2, с. 10-13.

112. Cambridge extensometer. Textile Manufakturing. 70, -7 Cambridge England Cambridge Inst Co.

113. Успенская M.B., Кукин Г.Н Исследование зависимости прочности смешанной гребенной ленты от фрикционных характеристик и средней длины волокон // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1979,-№2,-с. 13-15.

114. Крагельский И.В. Трение и износ. М.:Машизд. 1968.

115. Талепоровская В.В. Методика определения коэффициента трения волокнистых материалов. Иваново: Текстильный институт, 1960, - 28с.

116. Хвальковский Н.В Метод оценки площади контакта нити // Технология текстильной промышленности. 1962, № 6.

117. Манушкина Н.И., Киселев А.К. О методике определения трения текстильных материалов // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1967, № 5, - с. 34-38.

118. Мередит Р, Хирл Дж.В.С. Физически методы исследования материалов. М.: Гизпром. 1963,-388с.

119. Шаблыгин М.В. Оптические методы в химии и технологии получения волокон и изучение их свойств. М: Текстильная академия, 1992, с. 3-10.

120. Изгородин А.К., Семикин А.П. Структурная обусловленность некоторых технологических и потребительских свойств волокнистых материалов. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2001,-№2,-с. 23-32.

121. Максимов А.И., Кутепов A.M., Захаров А.Г. Вакуумно-плазменное и плазменно-растворное модифицирование полимерных материалов. М: Наука.-2004.-496 с.

122. Комаров Е.В., Покровский А.Д. и др. Испытание магнитных материалов и систем. М.: Энергоатомиздат. 1984. - 376 с.

123. Труевцев Н. М. Свойства пряжи пневмомеханического способа прядения. Л.: ЛИТЛП. - 1977.

124. Севостьянов А.Т., Севостьянов П. А. Оптимизация механико-технологических процессов текстильной промышленности. М.: Легпромбытиздат. 1991. - 256 с.

125. Севостьянов А.Т., Маргулис В.Э. Особенности работы устройств безверетенного прядения. М.: ЦНИИТЭИлегпром. 1971. 35 с.

126. Севостьянов А.Т., Кудрявцева Т.Н., Малышева B.C. Процессы дискретизации и транспортирования на безверетенных машинах. М.: ЦНИИТЭИлегпром. 1974. 47 с.

127. Пигалев Е.Я., Минофьев А.А. Влияние стабилизатора структуры пряжи на качество пряжи. Тезисы конференции. Иваново: ИвТИ. - 1987. - с. 32.

128. Пигалев Е.Я. Графоаналитический метод определения обвивочных волокон в структуре пряжи. Межвузовский сборник научных трудов. -Иваново: ИГТА. 1998. - с. 67.

129. Пигалев Е.Я., Томин Н.Г. Теоретические исследования процесса образования обвивочного слоя в пряже при пневмомеханическом прядении // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1988. №6, с. 33.

130. Пигалев Е.Я., Томин Н.Г. О неровноте обвивочного слоя в пряже по количеству волокон в поперечном сечении // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1989. №4. - с. 43.

131. Авторское свидетельство РФ №1225294. Устройство для бескольцевого прядения. Авторы Пигалев Е.Я., Павлов Ю.В., Соков B.C. 1986. -Бюллетень №9.

132. Пигалев Е.Я. Развитие теории и практики пневмомеханического и кольцевого способов производства пряжи. Автореферат докторской диссертации. Иваново: ИГТА, 2001.

133. Изгородин А.К. Прочность материалов в хрупком состоянии. -Иваново: ИГТА, 2005.

134. Изгородин А.К. Оценка прочности деталей магнитного прерывателя ровницы на кольцепрядильной машине. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1983. - №6. - с. 5.

135. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука. 1965. -202с.

136. Изгородин А.К., Коноплев Ю.В. и др. Методика расчета на прочность вращающихся магнитных систем. Депонировано ВИНИТИ 260293, №485 -В93.

137. Кочетков И.В., Ульев Д.А. и др. Технологические исследования машин для регенерации шляпочного очеса и определение ее оптимальных показателей // Вестник ИГТА. 2003. - №3, - с. 21-26.

138. Решетников Я.Я. Современные техника и технология рыхления, смешивания и очистки волокнистых отходов. // Текстильная промышленность. 1997. - №2, - с. 15-22.

139. Переработка угаров прядильного производства и отходов хлопка в пряжу безверетенного способа прядения. Изд. фирмы Triitzschler. с. 3-19.

140. Арнольд. Расчет и проектирование магнитных систем с постоянными магнитами. М.: Энергия. 1969. - с. 51.

141. Latscher F. Moderne Dauermagnete und ihre Anwendung in der Praxis // 1952. Jg 69-№8,-S 188-192.

142. Новиков М.Л., Зверев C.H. Федеральная ярмарка фундамент формирования производства конкурентоспособной импортзамещающей продукции // Директор. Легпромбизнес. - 2004. - с. 39-55.