автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка технологии регенерации волокон хлопка из текстильных отходов и их использование совместно с профилированным лавсаном в трикотажных полотнах

На правах рукописи

'Ч-

Чеберяк Ирина Александровна 00461"?о7У

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЛОКОН ХЛОПКА ИЗ ТЕКСТИЛЬНЫХ ОТХОДОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВМЕСТНО С ПРОФИЛИРОВАННЫМ ЛАВСАНОМ В ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТНАХ

Специальность 05,19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 ЛЕН 20;0

На правах рукописи

Чсберяк Ирина Александровна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЛОКОН ХЛОПКА ИЗ ТЕКСТИЛЬНЫХ ОТХОДОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВМЕСТНО С ПРОФИЛИРОВАННЫМ ЛАВСАНОМ В ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТНАХ

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

Фролова Ирина Вениаминовна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Павлов Ювепалин Васильевич

доктор технических наук, доцент Морозова Людмила Владимировна

Ведущая организация - государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Костромской государственный технологический университет».

Защита состоится 30 декабря 2010 г. в */ 0 часов на заседании диссертационного совета Д 212.061.01 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановская государственная текстильная академия» 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://vww.igta.ru/htmI/raznoe/avtoгef/kandidatsk.html.

Автореферат разослан 29 декабря 2010 г.

1

Ученый секретарь

диссертационного совета - ^ Кулида Н. А.

Общая характеристика работы

Актуальность. Главная проблема легкой промышленности России - создание условий для развития экономики отраслей на основе их инновационного обновления, обеспечивающих повышение экономической эффективности, экологической безопасности, ресурсосбережения и конкурентоспособности продукции.

Стратегическая программа создания текстильно-промышленного комплекса в Ивановской области предполагает модернизацию действующих предприятий на базе инновационных технологий с внедрением конкурентоспособного ассортимента, в том числе с использованием химических волокон и нитей, и организацию новых. Необходимо широкое применение как лучших мировых достижений в области техники и технологии текстильного производства, так и отечественных разработок, в том числе на основе нанотехнологий.

Использование синтетических нитей нового поколения позволяет улучшить потребительские свойства одежды, ее комфортность, а применение пряжи с регенерированными волокнами дает ресурсосбережение, экономию натурального сырья и, как следствие этого, снижает себестоимость продукции, делает ее доступной широким массам населения.

Для использования сырья, являющегося отходами текстильной промышленности, требуется создание новых технологий и поточных линий по его переработке с целью получения регенерированных волокон с сохранением основных свойств (длина, прочность) и их дальнейшего применения для производства товаров бытового и технического назначения.

Цель работы - создание усовершенствованных новых технологий для получения полноценного сырья из текстильных отходов и его использование совместно с профилированным лавсаном в трикотажных полотнах.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

• математически описана двухфазная система переработки волокнистых отходов с непрерывным потоком тепла;

• создана усовершенствованная технология и поточная линия для регенерации отходов текстильных материалов;

• спроектировано устройство для регенерации текстильных отходов;

• произведены экспериментальные исследования физических моделей устройств: для регенерации и аэромеханической рассортировки волокон;

• определены физико-механические свойства пряжи с регенерированными волокнами, полученными на базовой поточной линии;

• теоретически обоснованы процессы влагопереноса и влагопоглощения в многослойном полотне, состоящем из модифицированных нитей и натуральной пряжи с регенерированными волокнами;

• экспериментально исследованы физико-механические свойства профилированных лавсановых нитей и полотен, выработанных из них и пряжи, содер-

жащей регенерированные волокна;

• оценена ожидаемая экономия на сырье за счет применения регенерированных волокон.

Методы и средства исследований. Для решения задач, поставленных в работе, использованы теоретические и экспериментальные методы.

В теоретических исследованиях применены методы дифференциального исчисления, математического моделирования, гидродинамики, текстильного материаловедения. Экспериментальные исследования проводились с использованием стандартных методик и испытательных приборов.

Характеристики длин регенерированных волокон определены на системе приборов фирмы «Пейер» (Швейцария) с получением диаграмм и таблице цифровыми показателями. Разрывная нагрузка одиночных волокон - регенерированных, из типовой сортировки хлопка и из прядильной смеси - измерена на универсальном приборе УМИВ-3.

Исследования физико-механических свойств хлопчатобумажной пряжи с использованием регенерированных волокон проведены на приборе КЛА-2, разрывной машине РМ-3-1 и на круткомере КУ-500-2МЗ.

Экспериментальные исследования разрывной нагрузки и удлинения при разрыве одиночных нитей профилированного лавсана и хлопчатобумажной пряжи с регенерированными волокнами проведены на машине РМ-3-1. Обработка результатов испытаний осуществлена с помощью программ для расчета статистических характеристик случайной величины: су_300 и суаг1.

Контроль полиэфирных нитей и хлопчатобумажной пряжи с регенерированными волокнами на равномерность по линейной плотности выполнен на приборе КЛА-2.

Износостойкость трикотажных полотен определена на приборе ТИ-1М, воздухопроницаемость - с помощью прибора У 561 (Китай). Скорость воздушного потока через пробу (полотно) измерена с многократной повторностью при помощи термоанемометра ТА - ЛИОТ.

Паропроницаёмость исследована с помощью термоконстантного бака и стакана с водой. Прочность на прорыв измерена приборомУ00162 (Китай).

Достоверность полученных результатов и выводов обеспечена обоснованным объемом выборок, применением методов математической статистики, согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна работы заключается:

• в математическом описании двухфазной системы переработки волокнистых отходов;

• в проектировании щадящей технологии с авторскими техническими устройствами для получения регенерированных волокон с сохранением их качественных показателей;

• в развитии теоретических основ процессов влагопереноса и влагопогло-щения в многослойном полотне для спортивной одежды.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Экспериментальные исследования профилированных лавсановых нитей и пряжи с использованием регенерированных волокон, а также трикотажных полотен переплетения платированная гладь (грунтовая нить — профилированный лавсан, платировочная - хлопчатобумажная с регенерированными волокнами в количестве 10%) показали целесообразность их использования при производстве функциональной одежды и одежды бытового назначения.

Разработаны поточная линия для регенерации отходов плоских текстильных материалов (патент на полезную модель РФ № 75661 от 02.04.2008) и устройство для регенерации текстильных отходов (патент на изобретение РФ №2362846 от 10.12.2007).

Полученная технология по переработке отходов позволяет эффективно решать сырьевую и экологическую проблемы.

Отдельные результаты работы в виде стендов и материалов для лекций внедрены в учебный процесс кафедры механической технологии текстильных материалов ИГТА.

Пряжа из хлопковых регенерированных волокон в смеси с типовыми использована при выработке трикотажных изделий на ООО «Тритекс» (Иваново).

Апробация работы. Работа поддержана грантом ИГТА для молодых исследователей 2009 г.

Результаты работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку:

• на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС), 2008 г., Иваново (ИГТА);

• на межвузовских научно-технических конференциях аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (ПОИСК), 2008,2009 гг., Иваново (ИГТА);

• на Восьмой Всероссийской научной студенческой конференции «Текстиль XXI века», 2009 г., Москва (МГТУ);

• на 61-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству», 2009 г., Кострома (КГТУ);

• на молодежном научно-инновационном конкурсе «УМНИК-2009», Иваново (ИГТА);

• на расширенном заседании кафедры механической технологии текстильных материалов ИГТА, 2009 г.

Публикации, Основные результаты работы опубликованы в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», входящем в список изданий, рекомендованных ВАК (2 статьи), сборниках материалов различных конференций (8 тезисов), а также получены 1 патент на полезную модель и 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, 7 приложений. Работа выполнена на 128 страницах, содержит 44 рисунка, 24 таблицы, список использованных источников из 100 наименований, приложения, занимающие 14 страниц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы; сформулированы цели и задачи исследований, методы их проведения, показана научная новизна и практическая ценность диссертации.

В первой главе проведен аналитический обзор литературных данных по вопросам: регенерированные волокна и оборудование для их получения; использование модифицированных волокон для улучшения потребительских свойств трикотажных изделий; новые трикотажные материалы и области их применения.

Основные выводы из аналитического обзора литературы следующие:

- один из путей использования сырья в текстильной отрасли России - рациональная технология переработки отходов текстильной промышленности;

- существует большой резерв для повышения качества пряжи, выработанной с использованием регенерированных волокон из различных текстильных отходов путем совершенствования процессов подготовки сырья, главным из которых является процесс разволокнения текстильных отходов;

- в настоящее время при производстве трикотажных изделий большая роль принадлежит волокнам, обладающим специальными свойствами, отвечающими условиям эксплуатации и функционального обеспечения человека;

- высокотехнологичные материалы вырабатываются из модифицированных волокон и нитей, к которым относятся и профилированные, что существенно улучшает потребительские характеристики трикотажа и комфортность изделий при носке.

Во второй главе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований усовершенствованной технологии получения регенерированных волокон.

Щадящая технология разволокнения текстильных отходов, основанная на использовании водяного пара, существенно облегчает и ускоряет отделение волокон друг от друга. Обработка паром способствует ослаблению связей между волокнами, их поверхность становится более гладкой, сцепление между ними уменьшается. Рассортировка регенерированных волокон по длинам необходима для более эффективного использования сырья.

При щадящей технологии восстановления сырья желательно применять эволюционный подход к переработке волокнистых отходов с рациональным равновесием механической и тепловой систем воздействия, через которые идет непрерывный поток тепла. Вследствие тепловой диффузии (прохождения пара сквозь волокнистый материал) в системе наряду с градиентом температуры

имеет место и градиент волокнистой концентрации, когда волокнистая масса насыщена жидкостью, и фактически технологическая схема (рис.1) соответствует диссипативной функции с общим критерием эволюции.

Рис.1. Технологическая схема устройства для регенерации текстильных отходов (узел рыхления и внешней деформации)

Устройство для регенерации текстильных отходов содержит узел питания с подающим транспортером и вытяжным прибором; узел рыхления, состоящий из паропроводящего лопастного вала с расположенными на нем паровыми форсунками; парогенератор с регулируемой подачей пара, очисткой и возвратом отработанного конденсата; узел внешней деформации, содержащий установленную с возможностью реверсивного вращения секцию рабочей камеры с гибкими внутренними зубчатыми пластинами.

Используя уравнения баланса профессора Пригожина И.Р., при описании двухфазной системы регенерации волокнистых отходов имеем:

^-^рл-^Лм^К,, (1)

д1 дx¡ дх1 ^=1

Р~ (2)

3/ дXj дXj «=1

(3)

от ОС; дх± дXj а=1

где - поток массы вещества а (вещества, которое обрабатывается в

технологическом цикле) относительно средней массовой скорости;

v¡ - составляющая скорости жидкости; Ма - молекулярный вес вещества а; Кр - скорость химической реакции;

- составляющая массовой силы, действующей на компонент а;

цл - составляющая теплового потока;

N - число компонентов;

и - внутренняя энергия на единицу массы;

Vф - стехиометрический коэффициент компонента а в химической реакции /?;

у - кинематическая вязкость;

ра - плотность вещества а;

?Гу- - составляющая тензора давления;

г - время;

<7 - толщина пограничного слоя.

Уравнение (1) - баланс массы, (2) - уравнение движения, (3) - баланс внутренней энергии.

Уравнения баланса (1)...(3) описывают распределение температуры в твердом теле, к границам которого одновременно подводится и отводится тепло, причем температура на границе тел не зависит от времени.

Парогенератор состоит из бачка с устройством для дозированной подачи воды из водопровода и парообразующего резервуара с электронагревателем.

При необходимости в бачок подается эмульсия или дезинфицирующий раствор (в результате происходит химическая реакция /?).

Рассмотрение задачи состоит в том, чтобы получить общий критерий, оценивающий стационарное состояние непрерывной двухфазной системы регенерации волокнистых отходов.

После умножения обеих сторон уравнений (1), (2), (3), соответственно, на:

где Т- температура на границе тел, введена функция:

'рдцдо * д иа Фа дГ* Ф" ^ т а & ¿о/ ты дt дt

/

<0,

(5)

которая не может быть положительной, что подтверждается в том случае, если технологическая система находится в локальном равновесии.

Из термодинамики известно, что

ф +1У

Ы Т дТ Т Т др Ы Тр1\дрр Ы '

где

ът\т)рМ Т2 —'1 =о«;

- парциальная удельная энтальпия

8Н

дМ„

Р.ТМр

V - парциальный удельный объем

ЗУ

р.Т.Мр

М - индекс постоянства концентраций;

Мр - индекс, показывающий, что массы всех составляющих веществ в технологическом процессе, фиксированы.

Тогда равенство (6) имеет вид:

ы т г2 а т а ы т дрр.ы

(7)

По определению энтальпии к и в соответствии с известными соотношениями

дк _ — = СР и дТ Р

дИ 1 Т др

■■ — +

имеем:

др р р2 дТ Ьк _ дТ 8р Тдрдр дсоа

р—=рСР—+—+—+/>х/га—-

Ы 81 Ы рдТо( „Г, д( после подстановки (8) в (9) получим:

дри „ дТ Тдр К,'даа ,8р

01 И р д1 рд( а=\ д( сЧ

(8)

(9)

(10)

Функция у/ (5), очевидно, меньше или равна нулю. Положительна только

теплоемкость СР при постоянньм давлении, что следует из термодинамической устойчивости.

Тогда, учитывая (5) и соотношение (10), после преобразования получим

1 т & а т

эт

р,М

К

дг +{др^

1 лГ (8Т

±др_дрдТ рТ дТ дг дг

т.м

др_ дг

дг Та,р=\дрр дг дг

(И)

Для окончательного утверждения, что функция (11) справедлива лишь в том случае, если технологическая система находится в локальном равновесии, требуется подставить в (5) термодинамическое соотношение и выражение для изотермической сжимаемости.

После подстановки получим окончательное выражение функции у/ в термодинамической устойчивости:

р дп{

г аГдГ

хТ

дУ_дТ_ ВТ дг

2

Та,мдрр дг дг Т2 \дг) '

(12)

которая не принимает положительных значений вблизи состояния локального

N ди дрддр

равновесия, так как С0 > 0, х > 0, X ———--- > 0, следовательно, иско-

а,р~\др„ дг дг

мыйрезультат: у/ <0.

Общий критерий, полученный при описании стационарного состояния непрерывной двухфазной системы регенерации волокнистых отходов, подтверждает правильность выбранной технологической схемы и соответствует дисси-пативной функции с общим критерием эволюции.

Данные теоретические разработки нашли свое отражение в конструкции поточной линии и устройства для регенерации отходов текстильных материалов, защищенных патентами на полезную модель и изобретение.

Поточная линия для регенерации отходов текстильных материалов позволяет увеличить процент выхода прядомого волокна, снизить повреждаемость, значительное укорочение и недостаточную однородность волокон, а также сохранить начальные природные свойства и повысить стабильность физико-механических. За счет применения машин с разными видами воздействия и полного отсутствия ударного механического воздействия в процессе регенерации отходов осуществляется последовательно нарастающая комбинированная щадящая эволюционная деформация. Универсальность поточной линии заключается в возможности переработки отходов различного вида и сырьевого

состава, а также в использовании рассортировки волокон по длинам. Прогнозная производительность линии -211,2 т/год.

Устройство для регенерации текстильных отходов позволяет повысить выход волокна в процессе разволокнения, интенсифицировать разработку суровой пряжи с учетом плотности и вида материала и исключить значительное укорочение волокон в процессе регенерации. Регенерация осуществляется за счет совместного действия пара, узла рыхления и узла внешней деформации, а реверсивное вращение секции рабочей камеры обеспечивает равномерное распределение объекта обработки по сечению рабочей камеры.

Выполнены экспериментальные исследования физических моделей устройств для регенерации и аэромеханической рассортировки волокон.

Произведен эксперимент по запариванию пряжи в запарном аппарате с последующим разволокнением на дискретизирующем устройстве и дальнейшей рассортировкой волокон по длинам. Лабораторный анализ показал, что волокна, полученные из запаренной пряжи, имеют более высокие значения средней длина по сравнению с волокнами из незапаренной пряжи, что свидетельствует об их лучшей прядильной способности. Физико-механические свойства волокон из пряжи, предварительно прошедшей дополнительную обработку в запарном аппарате, близки к свойствам волокон из путанки. В итоге получено, что использование тепловлажностной обработки в технологическом процессе позволяет повысить эффект регенерации, т. е. выход прядомого волокна.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований трикотажной пряжи с регенерированными волокнами, полученными на базовой поточной линии.

При определении характеристики длин регенерированных волокон после разволокнения суровых концов пряжи на выходе поточной линии, волокон хлопка типовой сортировки 5-П + Ст. 11 и волокон прядильной смеси, в составе которой использовано 10% регенерированного волокна, получены диаграммы «Барбе». После анализа экспериментальных данных получено, что волокна хлопка базовой сортировки, регенерированные и прядильной смеси идентичны по длине. Можно признать регенерированные волокна прядомыми и пригодными для изготовления пряжи в условиях производства на поточных линиях.

При определении разрывной нагрузки одиночных волокон - регенерированных, типовой сортировки хлопка и прядильной смеси - построены и проанализированы кривые распределения по разрывной нагрузке. Выявлено, что площади под кривыми распределения по разрывной нагрузке для хлопковых регенерированных и волокон V сорта равноценны. Следовательно, регенерированные волокна можно отнести к V сорту. Регенерированные волокна I сорта возможно получить, используя в поточной линии устройство для аэромеханической рассортировки волокон по длинам.

Проведены исследования хлопчатобумажной пряжи, выработанной с использованием 10% регенерированных волокон, на равномерность по линейной плотности. Судя по спектрограмме и градиенту неровноты, колебания по ли-

нейной плотности происходят незначительные, лишь на коротких отрезках и входят В допустимые границы доверительного интервала. Определены разрывная нагрузка и удлинение данной пряжи, а также крутка.

Полученные качественные характеристики хлопчатобумажной пряжи с регенерированными волокнами - по линейной плотности, разрывной нагрузке, крутке, по коэффициентам вариации - показали, что пряжа линейной плотности 35,7 текс соответствует ГОСТу 9092-81 «Пряжа хлопчатобумажная для трикотажного производства»,

В четвертой главе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований трикотажных полотен из многокомпонентной пряжи (хлопчатобумажной с регенерированными волокнами совместно с профилированным лавсаном).

«Дышащие» свойства (способность пропускать водяной пар) очень важны для комфортабельности одежды. Ее внутренний слой должен хорошо отводить влагу, последующие должны отводить и аккумулировать передаваемую влагу от внутреннего слоя.

Исследованы влагопоглощающие свойства трикотажного полотна переплетения татированная гладь (профилированный лавсан - грунтовая нить, хлопчатобумажная пряжа, содержащая регенерированные волокна, - платировочная) с целью доказательства утверждения о том, что использование данного полотна улучшает эксплуатационные качества трикотажных изделий.

Профилированные нити обладают свойством быстро поглощать и перемещать влагу от кожи человека ко второму слою полотна, а хлопчатобумажная пряжа имеет высокие гигроскопичность, воздухопроницаемость и позволяет влаге испаряться. Регенерированные волокна снижают себестоимость изделия.

Рассмотрена идеализированная модель переноса веществ через поверхность фазового контакта газ-жидкость и использованы положения пленочной теории.

Получена пленочная модель массопереноса (рис.2).

Г

Ф

Ж

х

жидкостно-газовый пограничный слой

зона

взаимо- жидкость действия

1

П

111

IV

газ-

жидкость

Сг

С3

Г

Ф

Ж

У

Рис.2. Пленочная (послойная волокнистая) модель массопереноса

При активном занятии спортом, различных физических нагрузках человек потеет, выделяется газ-жидкость. Пот входит в контакт с поверхностью волокнистых петель, часть его проходит через воздушные зазоры.

От кожи человека поток газ-жидкость перемещается к волокнистому полотну (зона I).

Процесс массопереноса характеризует выражение

На границе других зон газ - жидкость происходит скачок концентрации веществ согласно условию равновесия (зона II - III):

Кр - константа равновесия.

Внутренний слой полотна, состоящий из профилированного лавсана (зона II), быстро отводит влагу от кожи и передает ее второму слою из хлопчатобумажной пряжи с регенерированными волокнами (зона III).

В зоне III протекает поглощение газов и паров жидкости с последующей реакцией. Приведенная скорость реакции определяется уравнением:

(13)

где 2Л - поток компонента в газовой фазе; Д - эффективный коэффициент переноса; <5, - диффузный слой от поверхности кожи до полотна; , С,* - концентрация газа и жидкости на границе зоны I.

С2 ~КрС 1 »

(14)

где с\, С* - концентрация веществ на границе зон газ - жидкость;

ш = КпСтлС".

р А ^В

(15)

. Исходя из (15) получены уравнения массопереноса:

d2CÄ

- И р стгп

где САнСв- концентрация веществ ЛпВ;

Б2 и Б3 - коэффициенты переноса веществ А и В.

Внешний слой полотна накапливает влагу и постепенно отдает ее в атмосферу (влага испаряется) (зона IV).

Если скорость химической реакции во много раз превышает скорость поглощения, - в слоях, поглощающих газ-жидкость, присутствует абсорбент. В данном случае роль абсорбента играет профилированный лавсан, который имеет высокую влагопоглощаемость, капиллярность и влагоотдачу. Тогда решение уравнений (16) находим из чисто физического поглощения вещества А на участке 0 < у < у0, а на участке у0 < у < д2 поглощения вещества В (рис.3) (<52 -диффузный слой от внутреннего слоя полотна до внешнего).

X

Рис.3. Модель, отражающая активное взаимодействие волокнистых слоев

Давление потока определяет характер и поведение струи газ-жидкость. На выходе слоистого волокнистого полотна при расчете давления в зоне завихрений использована модель Чэпмена-Корста. Давление в зоне смещения принимается равным давлению в зоне завихрений, а на удалении по направлению потока давление принимается равным давлению окружающей среды, существовавшему до появления потока. Тогда

07)

где - давление на бесконечном удалении от точки смещения; - стационарное давление по линии раздела.

Давление в зоне завихрений связано с числом Маха на линии раздела соотношением:

га

1 +

(18)

Выразив равенство (18) функцией скорости на линии раздела и числом Маха, имеем:

А

(V

1 + (1-К0У/ ^М?

1 + ^м2 2 1

(19)

где Рь - давление отрыва;

у* - расстояние по направлению, перпендикулярному основному, потоку; М - число Маха;

V - коэффициент теплового расширения; и = и /и*; щ = ; «!- постоянная эталонная скорость (размерная); и*- переменная эталонная скорость (щ = и{х*)); и'а - скорость в центре первоначального потока.

Для полного потока получено выражение:

Р*-Рь Рь 4

12 Р* 9

— X

1-

к2т2 -и

.у*

1 + 0,22х /з

(20)

2

где р\ - эталонная плотность; х = х*/Ь;

х* - расстояние по направлению основного потока (размерное); Ь - относительная длина;

С - коэффициент пропорциональности;

= (индексом 1 обозначены эталонные величины). Мх Г,

■ Результат для полного потока приобретает вполне простой вид при условии, что первоначальная струя представляет собой поток несжимаемой среды в

закрытом канале. В этом случае —т2к2 =0,162; — = 1,45, а х определяется

4 и0

соотношением:

х = 2,11~Яек-\ п

где Ке - число Рейнольдса;

h - высота первоначальной струи.

v2

Из графиков (рис.4), построенных по формуле Рдин = р— (р - плотность

воздуха; v - скорость, найденная с помощью прибора термоанемометр), видно,

р, 1 1 2 2 что экстремум достигается, когда — = —, а для этого случая —т к = 0,162.

2 4

Рис.4. Давление в зоне завихрений на выходе волокнистого слоя по линии раздела для полного потока

При использовании модели (рис.4) в зоне завихрений есть различия: скорость на линии раздела существенно отличается от скорости, соответствующей асимптотическому распределению скоростей в струе, что должно привести к тому, что давление в зоне завихрений будет отличаться от давления, соответствующего прилипанию асимптотической струи. При полупотоке значение давления в зоне завихрений меньше тех, которые соответствуют асимптотической эпюре.

На основе теоретических исследований процессов влагопереноса в многослойном полотне выполнены экспериментальные исследования профилированного лавсана, а также полотен из этих нитей и хлопчатобумажной пряжи с регенерированными волокнами (10%).

При исследовании физических свойств лавсановых нитей - обычных и профилированных Соо1шсе, а также хлопчатобумажной пряжи - определено, что профилированный лавсан имеет наибольшую капиллярность в отличие от хлопка и обычного лавсана.

Исследования разрывной нагрузки и удлинения при разрыве одиночных нитей профилированного лавсана Соокисе показали: удлинение нити при разрыве (Ь) у Соо1шсе на 15% выше, чем у обычного лавсана; коэффициент вариации по разрывной нагрузке нити (РСУ) обычного лавсана на 44% выше, чем нити

Coolnice; коэффициент вариации по удлинению нити (LCV) обычного лавсана на 32% больше, чем профилированного.

Произведен контроль полиэфирных нитей и хлопчатобумажной пряжи с регенерированными волокнами (10%) на равномерность по линейной плотности.

Коэффициент вариации по линейной плотности (TCV) нитей Coolnice -2,5%; они более равномерные по линейной плотности, чем обычный лавсан; отсутствуют утолщения, непсы; наблюдается снижение квадратической неровно-ты с увеличением длины отрезка. Коэффициент вариации (TCV) хлопчатобумажной пряжи составляет 4,0%; наблюдается значительное снижение квадратической неровноты с увеличением длины отрезка.

Исследована капиллярность трикотажных полотен из данных нитей, по результатам испытаний получены ¡рафики кинетики капиллярности. Выявлено, что самая высокая капиллярность у полотна переплетения татированная гладь (грунтовая нить - лавсан Coolnice, платировочная - х/б пряжа с регенерированными волокнами).

Выполнено сравнение способностей полотен поглощать, впитывать, удерживать и отдавать в окружающую среду капельно-жидкую влагу (сорбционные свойства), которое показало, что наибольшей гигроскопичностью и влагопро-водностью обладает полотно из нитей Coolnice, наименьшей - из обычного лавсана.

Определено, что наилучшее сочетание свойств хлопка и профилированного лавсана имеет вариант полотна гладкого платированного переплетения, в котором грунтовая нить — лавсан Coolnice, а платировочная - хлопчатобумажная с регенерированными волокнами. Наиболее быстрому выводу влаги способствуют высокие гигроскопичность, влагопроводность, влагоотдача Coolnice, с одной стороны, а с другой - высокие влагопоглощаемость и воздухопроницаемость хлопка. Таким образом, если на изнаночной стороне изделия будет нить Coolnice, а на лицевой - хлопчатобумажная пряжа с регенерированными волокнами, то при его эксплуатации жидкость, выделяемая кожей человека, будет быстро выводиться профилированным лавсаном и поглощаться хлопком, а затем рассеиваться в атмосфере за счет хорошей воздухопроницаемости волокон хлопка. Как результат - сухость и комфорт при носке.

При определении износостойкости получено, что износостойкость полотна гладкого платированного переплетения Coolnice + хлопок (Coolnice -грунт, хлопок - платировочная нить) в два раза выше, чем хлопчатобумажного (по числу истирающих циклов). Паропроницаемость, воздухопроницаемость и прочность на прорыв полотна платированного переплетения Coolnice + хлопок выше, чем хлопчатобумажного.

Совместное использование хлопчатобумажных и лавсановых нитей Coolnice улучшает потребительские свойства трикотажных изделий, а именно: профилированный лавсан обеспечивает одежде повышенную капиллярность, влагоотдачу, износостойкость, прочность; хлопок - воздухопроницаемый и эффективно поглощает влагу.

Выводы по работе

1. Математически описана двухфазная система переработки волокнистых отходов с непрерывным потоком тепла с градиентом концентрации, а на ее основе создана щадящая технология регенерации текстильных отходов.

Общий критерий, полученный при описании стационарного состояния непрерывной двухфазной системы регенерации волокнистых отходов, подтверждает правильность выбранной технологической схемы и соответствует дисси-пативной функции с общим критерием эволюции.

2. Разработана поточная линия для переработки отходов текстильных материалов, позволяющая увеличить процент выхода прядомого волокна, снизить повреждаемость, значительное укорочение и недостаточную однородность волокон, а также сохранить начальные природные свойства и повысить стабильность физико-механических.

Выход прядомого волокна с аналоговой поточной линии составляет 75-82%.

3. Спроектировано устройство для регенерации текстильных отходов, обеспечивающее повышение выхода волокна в процессе разволокнения, интенсификацию разработки суровой пряжи с учетом плотности и вида материала, а также исключение значительного укорочения волокон в процессе регенерации.

4. Экспериментальные исследования двух физических моделей, одна из которых имитирует работу устройства для регенерации волокон, другая - их аэромеханическую рассортировку, подтвердили, что запаривание суровой пряжи перед регенерацией является эффективным. При этом разволокнение происходит в щадящих условиях, не разрушается структура волокна и не снижается его прочность, повышается выход прядомого волокна.

Суровая пряжа Средняя длина волокна, мм Выход прядомого волокна, %

до запаривания 16,9 64,1

после запаривания 22,9 79,0

5. Доказано, что регенерированные волокна, полученные на аналоговой поточной линии, являются прядомыми и пригодными для изготовления пряжи в условиях производства на поточных линиях. Среднее значение длин регенерированных волокон по диаграмме «Барбе» соответствует международному стандарту ISO, а разрывная нагрузка этих волокон - ГОСТу.

Исследуемая хлопчатобумажная пряжа, выработанная с использованием регенерированных волокон в количестве 10%, соответствует ГОСТу 9092-81 «Пряжа хлопчатобумажная для трикотажного производства» и пригодна для промышленного использования.

6. Теоретически обоснованы процессы влагопереноса и влагопоглощения в многослойном полотне для спортивной одежды.

Получены математические модели для трикотажного полотна гладкого пла-тированного переплетения, где внутренний слой состоит из нитей профилиро-

ванного лавсана СооЫсе (обладает высокой капиллярностью, гигроскопичностью, влагоотдачей), который быстро переносит влагу от кожи спортсмена и передает ее на наружный слой, состоящий из хлопчатобумажной пряжи с вложением регенерированных волокон (имеет высокую гигроскопичность, влаго-поглощаемость, воздухопроницаемость), этот слой накапливает влагу, которая затем испаряется в атмосферу.

Таким образом, достигается сухость и комфорт при носке. Это подтвердили и экспериментальные исследования.

7. В результате проведенных экспериментальных исследований выявлено, что наилучшее сочетание свойств хлопка и профилированного лавсана имеет вариант трикотажного полотна гладкого платированного переплетения СооЫсе + хлопок (СооЫсе - грунтовая; хлопчатобумажная с регенерированными волокнами - платировочная нить). Совместное использование этих нитей улучшает потребительские свойства трикотажных изделий.

8. Ожидаемая экономия на сырье за счет использования хлопковых регенерированных волокон составляет 10447,76 тыс. руб. (1689,6 т/год).

Публикации, отражающие содержание работы

Статьи

1. Фролова, И. В. Влагопоглощающие свойства многослойного полотна для функциональной одежды / И. В. Фролова, И. А. Чеберяк // Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. - 2008. - № 2. - С. 73 - 78.

2. Фролова, И. В. Двухфазная система переработки волокнистых отходов с непрерывным потоком тепла с градиентом концентрации / И. В. Фролова, С. Ю. Капустин, И. А. Чеберяк, Д. Е. Жуков // Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. -2008.-№4.-С. 71-75.

Патенты

3. Пат. 75661 Российская Федерация, МПК БОЮ 11/04. Поточная линия для регенерации отходов плоских текстильных материалов / Фролов В.Д., Фролова И.В., Капустин С.Ю., Кахраманов Ф.Р., Чеберяк И.А.; заявитель и патентообладатель Ивановская государственная текстильная академия - № 2008112728/22; заявл. 02.04.2008; опубл. 20.08.2008, Бюл. № 23. - 3 с.

4. Пат. 2362846 Российская Федерация, МПК БОЮ 11/04. Устройство для регенерации текстильных отходов / Фролов В. Д., Фролова И. В., Башков А. П., Жарова Н. Г., Жуков Д. Е., Чеберяк И. А.; заявитель и патентообладатель Ивановская государственная текстильная академия - № 2007145988/12; заявл. 10.12.2007; опубл. 27.07.2009, Бюл. № 21. - 8 с.

Тезисы докладов и материалы конференций

5. Чеберяк, И. А. Устройство для регенерации текстильных отходов / И. А. Чеберяк // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс - 2008): сб-к матер, между-

народ, науч. - техн. конф. / Иванов, гос. текст, акад. - Иваново, 2008. - 1.1. - С. 25 - 27.

6. Чеберяк, И. А. Влагопоглощающие свойства многослойного полотна для функциональной одежды / И. А. Чеберяк // Молодые учепые - развитию текстильной и легкой промышленности (Поиск - 2008): сб-к матер, межвуз. науч. - техн. конф. аспир. и студ. / Иванов, гос. текст, акад. — Иваново, 2008. -1.1.-С. 28-30.

7. Чеберяк, И. А. Двухфазная система переработки волокнистых отходов с непрерывным потоком тепла с градиентом концентрации / И. А. Чеберяк // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (Поиск -2008): сб-к матер, межвуз. науч. - техн. конф. аспир. и студ./ Иванов, гос. текст, акад. - Иваново, 2008. - 1.1. - С. 27 - 28.

8. Чеберяк, И. А. Новые технологии получения регенерированных волокон / И. А. Чеберяк // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (Поиск - 2009): сб-к матер, межвуз. науч. - техн. конф. аспир. и студ. / Иванов, гос. текст, акад. — Иваново, 2008. -1.1 - С. 36.

9. Чеберяк, И. А. Экспериментальные исследования новых профилированных нитей Coolnice и полотен с их использованием / И. А. Чеберяк // Молодые ученые — развитию текстильной и легкой промышленности (Поиск - 2009): сб-к матер, межвуз. науч. - техн. конф. аспир. и студ. / Иванов, гос. текст, акад. -Иваново, 2008. - 1.1 - С. 54.

10. Чеберяк, И. А. Новое устройство для регенерации текстильных отходов/ И. А. Чеберяк П Текстиль XXI века: сб-к тез. докл. восьмой всероссийской науч. студ. конф. / МГТУ. - М., 2009. - С. 43 - 44.

11. Чеберяк, И. А. Новая технология регенерации отходов текстильного производства / И. А. Чеберяк // Студенты и молодые ученые КГТУ - производству: сб-к матер. 61-й межвуз. науч. - техн. конф. молодых ученых и студ./ КГТУ. - Кострома, 2009. - 2.4. - С. 89.

12. Чеберяк, И. А. Устройство для разъединения и регенерации отходов плоских текстильных материалов / И. А. Чеберяк // Студенты и молодые ученые КГТУ - производству: сб-к матер. 61-й межвуз. науч. - техн. конф. молодых ученых и студ. / КГТУ. - Кострома, 2009. - 2.4. - С. 89 - 90.

Подписано в печать 29.11.2010 г. Формат 1/16 60x84. Бумага писчая. Плоская печать. Усл. печ. л. 1,16 Уч.-изд. л. 1,10 Тираж 80 экз. Заказ № 3294 Редакционно-издательский отдел Ивановской государственной текстильной академии Копировально-множительное бюро 153000 г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21_

Введение.

1. Аналитический обзор литературы.

1.1. Регенерированные волокна.

1.1.1. Значение ресурсосберегающих технологий для текстильной промышленности

1.1.2. Текстильные отходы: переработка и нерешенные проблемы.

1.1.3. Поточные линии для переработки текстильных отходов.

1.1.4. Щипальные машины.

1.1.5. Технологическая линия производства пряжи с использованием регенерированных волокон для трикотажных изделий.

1.2. Использование модифицированных волокон для улучшения потребительских свойств трикотажных изделий.

1.3. Новые трикотажные материалы, направления их развития и области применения.

Выводы по главе 1.

2. Теоретические и экспериментальные исследования усовершенствованной технологии получения регенерированных волокон.

2.1. Двухфазная система переработки волокнистых отходов с непрерывным потоком тепла с градиентом концентрации.

2.2. Поточная линия для регенерации отходов текстильных материалов.

2.3. Устройства для регенерации текстильных отходов, рассортировки волокон и экспериментальные исследования их физических моделей.

Выводы по главе 2.

3. Экспериментальные исследования трикотажной пряжи с регенерированнми волокнами, полученными на базовой поточной линии.

3.1. Исследования регенерированных волокон.

3.2. Исследования трикотажной пряжи с регенерированными волокнами.

Выводы по главе 3.

4. Теоретические и эспериментальные исследования трикотажных полотен из многокомпонентной пряжи.

4.1. Влагопоглощающие свойства многослойного полотна для функциональной одежды.

4.2. Экспериментальные исследования профилированных лавсановых нитей и хлопчатобумажной пряжи с регенерированными волокнами.

4.3. Экспериментальные исследования трикотажных полотен из обычных и профилированных лавсановых нитей, а также хлопчатобумажной пряжи с регенерированными волокнами.

Выводы по главе 4.

Среди текстильных материалов трикотажные полотна, благодаря неограниченным возможностям структурообразования и использования различных видов сырья1 (включая специально модифицированные, микропроволоку, фольговые, стеклянные, углеродные и асбестовые нити, высокорастяжимые и др.), находят все более широкое применение во всех областях жизнедеятельности человека. В свою очередь, в структуре по гребления сырья все большая роль принадлежит волокнам, обладающим специальными свойствами, отвечающими условиям эксплуатации и функционального обеспечения, как человека, так и различных объектов инфраструктуры и техники.

К таким свойствам относят:

- физические (горючесть, электропроводимость, прочность, эластичность, способность сопротивляться изгибу, адсорбция и др.);

- химические (маслозащитные, нерастворимые);

- микробиологические (антибактерицидные, репелентные против насекомых);

- эстетические (внешний вид), органолептические;

- физиологические (комфортность);

- тепловлагоперенос, растяжимость, компрессия и др.

Таким образом, кроме обычных видов сырья появились новые, основанные на высоких технологиях и многочисленных патентах и заявках.

Нанотехнологии позволяют изменить структуру волокон на молекулярном уровне и создать высокотехнологичные материалы, отвечающие различным запросам потребителей.

В настоящее время удельный вес химических волокон в мировом потреблении на душу населения составляет 62%, причем с учетом долгосрочного прогноза развития к 2010 г. эта доля увеличится до 80%. По оценкам ООН ожидается, что в связи с ростом населения Земли к 2040 г. по сравнению с 2000 г. потребление энергии (в тоннах нефтяного эквивалента на одного человека) увеличится на 50%, производство ВВП на одну «душу» в долларах США — на 60%, потребление текстиля в килограммах на одного человека — на 85%. Планета вряд-ли сможет выдержать такие темпы роста потребления.

Выход из этой ситуации — вовлечение в производство текстильных регенерированных волокон.

Производить конкурентоспособную продукцию невозможно без снижения'материалоемкости'текстильных изделий, то есть наряду с оптимизацией ассортимента и структурных свойств изделий необходимо использовать отходы и вторичные материальные ресурсы. В настоящее время в условиях острого дефицита натурального сырья для текстильной промышленности утилизация и повторное использование волокнистых отходов имеет большое экономическое значение.

Необходим принципиально новый подход к проблеме развития сырья в текстильной отрасли России, с учетом ослабления зависимости от импорта хлопка и шерсти, значительная часть которого может быть заменена котонизированным- льном, химическими волокнами, регенерированным сырьем, а также восполнена за счет рациональной технологии разработки отходов текстильной промышленности. Известно, что использование отходов позволяет значительно сократить расходы на сырье, загрузить простаивающие производственные мощности, создать дополнительные рабочие места. Нельзя забывать и об экологическом факторе: использование текстильных отходов значительно снизит негативное воздействие на окружающую среду, связанное с производством волокнистого сырья и уничтожением отходов. За счет использования отходов пряжи в виде регенерированных волокон идет экономия натурального сырья при неизменном качестве изделия, снижается себестоимость продукции, возрастает прибыль предприятия.

Мировой опыт показывает, что успех на рынке химических волокон и изделий из них возможен только при объединении усилий предприятий, производящих химические волокна, и предприятий, производящих и реализующих текстильные изделия.

Актуальность. Главная проблема легкой промышленности России -создание условий для развития экономики* отраслей на основе их инновационного обновления^ обеспечивающих повышение экономической эффективности,, экологической .безопасности, ресурсосбережения и конкурентоспособности продукции-:

Стратегическая! программа, создания текстильно-промышленного комплекса в; Ивановской области предполагает модернизацию действующих предприятий на базе инновационных технологий с внедрением конкурентоспособного ассортимента, в том числе с использованием химических волокон и нитей, и организацию новых. Необходимо; широкое применение как лучших мировых достижений» в области техники и технологии текстильного производства, так и отечественных разработок, в том числе на основе нано-технологий. ^ : : : • '

Использование; синтетических нитей нового поколения позволяет улучшить потребительские свойства- одежды^ ее комфортность, а применение пряжи с* регенерированными волокнами дает ресурсосбережение; экономию-натурального сырья-и, как следствие этого, снижает себестоимость продукции, делает ее доступной широким массам населения.

Для использования сырья, являющегося; отходами, текстильной промышленности, требуется создание- новых технологий и поточных линий; по его переработке с целью получения регенерированных волокон с сохранением; основных свойств;(длина, прочность) и их дальнейшего применения для производства товаров бытового и технического назначения.

Цель работы — создание усовершенствованных новых технологий для получения полноценного сырья из текстильных отходов и его использование совместно с профилированным лавсаном в трикотажных полотнах.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

• математически описана двухфазная система переработки волокнистых отходов с непрерывным потоком тепла;

• создана усовершенствованная технология'и поточная линия-для* регенерации отходовтекстильных материалов; спроектировано устройство для регенерации текстильных отходов; произведены экспериментальные- исследования- физических моделей устройств: для регенерации и аэромеханической рассортировки волокон;

•г определены физико-механические свойства пряжи-с регенерированными волокнами-, полученными, на базовой поточной линии; теоретически обоснованы процессы влагопереноса и влагопоглощения в многослойном" полотне, состоящем из модифицированных нитей и натуральной пряжи с регенерированными волокнами;

•' экспериментально, исследованы физико-механические свойства профилированных лавсановых нитей и. полотен, выработанных из, них и пряжи, содержащей .регенерированные волокна;

• оценена ожидаемая экономия-насырье за счет применения регенерированных волокон.

Методы и средства, исследований. Для решения задач, поставленных в работе, использованы-теоретические и экспериментальные методы.

В теоретических исследованиях применены методы дифференциального-исчисления; математического моделирования, гидродинамики, текстильного-материаловедения: Экспериментальные исследования-проводились с использованием стандартных методик и испытательных приборов.

Характеристики- длин регенерированных волокон определены« на системе приборов, фирмы «Пейер» (Швейцария)^ с получением диаграмм и таблиц с цифровыми показателями: Разрывная* нагрузка одиночных волокон -регенерированных, из типовой сортировки хлопка и из прядильной смеси -измерена на универсальном приборе УМИВ-3.

Исследования физико-механических свойств хлопчатобумажной пряжи с использованием регенерированных волокон проведены на приборе КЛА-2, разрывной машине РМ-3-1 и на круткомере КУ-500-2МЗ.

Экспериментальные: исследования/разрывной нагрузки и удлинения; при разрыве одиночных нитей профилированного: лавсана и хлопчатобумажной пряжи:с регенерированными волокнами проведены на.машине РМ-3-1. Обработка результатов испытанш'! осуществлена с помощыотфограмм для расчета статистических характеристик случайной величины: су300 и суаг!.

Контроль полиэфирных нитей ^хлопчатобумажной пряжи с регенерированными волокнами на равномерность по линейной плотности?выполнен: на, приборе КЛА-2.

Износостойкость^ трикотажных полотен определена на приборе ТИ- 1М, воздухопроницаемость — с помощью прибора У 56 V (Китай). Скорость воздушного потока через пробу (полотно) измерена с многократной повторно-стыо при помощи термоанемометра ТА — ЛИОТ.

Паропроницаемость исследована с, помощью?» термоконстантного» бака и стаканас водойШрочностьна прорыв измерена приборомУСО 162(Китай).

Достоверность, полученных, результатоввыводов,.обеспечена обоснованным объемом выборок, применением методов; математической статистики;: согласованностью результатов-теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна работы заключается:

• в математическом описании двухфазной; системы, переработки волокнистых отходов;

• в проектировании щадящей технологии с авторскими техническими устройствами для получения регенерированных волокон с сохранением их качественных показателей;:

• в развитии теоретических основ процессов влагопереноса: и влагопог-лощения в многослойном полотне для спортивной одежды.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Экспериментальные исследования профилированных лавсановых нитей и пряжи с использованием регенерированных волокон, а также трикотажных полотен переплетения гшатированная гладь (грунтовая нить - профилированный лавсан, платировочная — хлопчатобумажная с регенерированными волокнами в количестве 10%) показали целесообразность их использования при производстве функциональной одежды и одежды бытового назначения.

Разработаны поточная линия для регенерации отходов плоских текстильных материалов (патент на полезную модель РФ № 75661 от 02.04.2008) и устройство для ¡регенерации текстильных отходов (патент на изобретение РФ № 2362846 от 10:12.2007).

Полученная технология по переработке отходов позволяет эффективно решать сырьевую и экологическую проблемы.

Отдельные результаты работы в виде стендов и материалов для лекций внедрены в учебный процесс кафедры механической технологии текстильных материалов ИГТА.

Пряжа из хлопковых регенерированных волокон в смеси с типовыми использована при выработке трикотажных изделий на ООО «Тритекс» (Иваново).

Апробация работы. Работа- поддержана грантом ИГТА для молодых исследователей 2009 г.

Результаты работы докладывались, обсуждались и получили; положительную оценку:

• на международной» научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные.-материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС), 2008 г., Иваново (ИГТА);

• на межвузовских' научно-технических конференциях аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (ПОИСК), 2008, 2009 гг., Иваново (ИГТА);

• на Восьмой Всероссийской научной студенческой конференции «Текстиль XXI века», 2009 г., Москва (МГТУ);

• на 61-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству», 2009 г., Кострома (КГТУ);

• на молодежном научно-инновационном конкурсе «УМНИК-2009», Иваново (ИГТА);

• на расширенном заседании кафедры механической технологии текстильных материалов ИГТА, 2009 г.

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», входящем в список изданий, рекомендованных ВАК (2 статьи), сборниках материалов различных конференций (8 тезисов), а также получены 1 патент на полезную модель и 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, 7 приложений. Работа выполнена на 128 страницах, содержит 44 рисунка, 24 таблицы, список использованных источников из 100 наименований, приложения, занимающие 14 страниц.

Общие выводы

1. Математически описана двухфазная система переработки волокнистых отходов с непрерывным потоком тепла с градиентом концентрации, а на ее основе создана щадящая технология регенерации текстильных отходов.

Общий критерий, полученный при описании стационарного состояния непрерывной двухфазной системы регенерации волокнистых отходов, подтверждает правильность выбранной технологической схемы и соответствует диссипативной функции с общим критерием эволюции.

2. Разработана поточная линия для переработки отходов текстильных материалов, позволяющая увеличить процент выхода прядомого волокна, снизить повреждаемость, значительное укорочение и недостаточную однородность волокон, а также сохранить начальные природные свойства и повысить стабильность физико-механических.

Выход прядомого волокна с аналоговой поточной линии составляет 7582%.

3. Спроектировано устройство для регенерации текстильных отходов, обеспечивающее повышение выхода волокна в процессе разволокнения, интенсификацию разработки суровой пряжи с учетом плотности и вида материала, а также исключение значительного укорочения волокон в процессе регенерации.

4. Экспериментальные исследования двух физических моделей, одна из которых имитирует работу устройства для регенерации волокон, другая - их аэромеханическую рассортировку, подтвердили, что запаривание суровой пряжи перед регенерацией является эффективным. При этом разволокнеиие происходит в щадящих условиях, не разрушается структура волокна и не снижается его прочность, повышается выход прядомого волокна.

Суровая пряжа Средняя длина волокна, мм Выход прядомого волокна, % до запаривания 16,9 64 Д после запаривания 22,9 79,0

5. Доказано, что регенерированные волокна, полученные на. аналоговой поточной,линии, являются прядомыми и пригодными для изготовления пряжи в условиях производства на поточных линиях. Среднее значение длин регенерированных волокон; по диаграмме «Барбе» соответствует международному стандарту ISO, а разрывная! нагрузка этих волокон-FOGXy.

Исследуемая» хлопчатобумажная, пряжа; выработанная с использованием-регенерированных волокот в количестве 10%, соответствует ГОСТу 9092-81 «Пряжа; хлопчатобумажная? для> трикотажного производства» и пригодна для промышленного использования:

6. Теоретически; обоснованы .процессывлагопереноса и влагопоглощения в многослойном полотне для спортивной одежды.

Получены, математические модели для трикотажного полотна; гладкого платированного переплетения, где внутренний слой состоит из нитей профилированного лавсана Coolnice (обладает высокой капиллярностью, гигроскопичностью, влагоотдачей), который быстро переносит влагу от кожи спортсмена и передает ее на наружный: слой; состоящий из хлопчатобумажной пряжи с вложением регенерированных волокон (имеет высокую гигроскопичность, влагопоглощаемость, воздухопроницаемость), этот слой накапливает влагу, которая затем испаряется в атмосферу.

Таким образом, достигается сухость и комфорт при носке. Это подтвердили и экспериментальные исследования

7. В результате проведенных экспериментальных исследований выявлено, что наилучшее сочетание, свойств хлопка , и профилированного лавсана имеет вариант трикотажного полотна гладкого платированного переплетения Coolnice + хлопок (Coolnice — грунтовая; хлопчатобумажная с регенерированными волокнами - платировочная нить). Совместное использование этих нитей улучшает потребительские свойства трикотажных изделий.

8. Ожидаемая экономия на сырье за счет использования хлопковых регенерированных волокон составляет 10447,76 тыс. руб. (1689,6 т/год).

1. Васильев, А. Н. Проблемы обеспечения текстильной промышленности России сырьем / А. Н. Васильев // Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти. -1995. Вып. 6.2. www.yellowpages.com.

2. Экономия сырья в текстильном производстве / Е. Н. Бершев и др.. -М., 1984. С. 80.

3. Раевский, В. А. Резервы улучшения использования сырья / В. А. Раевский // Текстильная промышленность. 1976. - № 5. - С. 22.

4. Рациональное использование сырья основа эффективности производства // Текстильная промышленность. - 1981. - № 4. — С. 1—3.

5. Полякова, Д. А. Отходы хлопчатобумажной промышленности: справочник / Д. А. Полякова и др.. М.: Легпромбытиздат, 1990. - 208 с.7. www.cotton.org.

6. Дращук, Т. Н. Об эффективности переработки отходов в цехах ширпотреба / Т. Ы. Дращук // Текстильная промышленность. — 1975. № 6. - С. 7 -8.

7. Фролов, В. Д. Технология и оборудование текстильного производства. Ч. 1. Производство пряжи и нитей / В. Д. Фролов и др.. Иваново: ИГТА, 2006. 436 с.15. www.olenta.ru.16. www.rosetextile.com.17. www.sohim.by.

8. Малоотходная технология в текстильном производстве / В. Д. Фролов и др.. М.: Орехово-Зуевская типография, 1986. - 497 с.

9. Петканова, Н. Н. Переработка текстильных отходов и вторичного сырья / Н. Н. Петканова и др.. М.: Легпромбытиздаг, 1991. - 240 с.

10. Кахраманов, Ф. Р. Новые технологии регенерации отходов текстильного производства и способы получения пряжи из них / Ф. Р. Кахраманов, В. Д. Фролов. Иваново: ИГТА, 2005. - 292с.

11. Башков, А. П. Разработка ресурсосберегающих технологий для производства нетканых материалов технического назначения / А. П. Башков, В. Д. Фролов. Иваново: ИГТА, 2007. - 288 с.

12. Лебедев, Н. А. Теоретические основы процесса разволокнения текстильных отходов / Н. А. Лебедев // Текстильная промышленность. 1995. -№ 6. - С. 13 - 15.23. www.encyclopedia.com.24. www.books.google.com.25. www.TheCompanyStore.com.26. www.textil.cz/vub.

13. Разумеев, К. Э. Переработка восстановленных полиэфирных волокон в текстильные изделия / К. Э. Разумеев, Т. И. Кудрявцева // Текстильная промышленность. 2004. - № 11. - С. 48 - 50.

14. Фролов, В. Д Производство текстильных материалов на основе малоотходной технологии / В. Д. Фролов и др.. Куровское, 1995. - 268 с.29. www.query.nytimes.com.30. www.textileworld.co.uk.31. www.wto.org.html.32. www.intermediates.invista.com.

15. Липенков, Я. Я. Прядение шерсти: учебник для текстильных техникумов: 4.1 / Я. Я. Липенков. М.: Легкая индустрия, 1979. - С. 107-110.

16. Цитович, И. Г. Технический текстиль как наукоемкий продукт. Развитие трикотажных технологий / И. Г. Цитович, А. Ф. Андреев, Н. В. Галушкина // Текстильная промышленность. 2005. - № 9. - С. 16 - 20.35. www.msnbc.msn.com.36. www.syntechfibres.com.

17. Двухслойный кулирный трикотаж // Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти. 1990. - № 6. С. 128.57. www.dobrota.ru.58. www.medirus.ru.59. www.supporthosiery.com.60. www.supriva.com.

18. Фролова, И. В. Пряжа для производства трикотажа: текст лекций / И. В. Фролова. М., 1992.

19. Поспелов, Е. П. Технология нового двойного кулирного трикотажа / Е. П. Поспелов, Н. А. Соловьев // Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти. -1971.-Вып. 4.-С. 44.

20. Кобляков, В. А. Двухслойные полотна верхнего трикотажа / В. А. Кобляков, Г. М. Зурина // Текстильная промышленность. — 1990. № 11. - С. 62.

21. Кочеткова, О. В. Двухслойный кулирный трикотаж / О. В. Кочеткова, И. В. Барская // Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти. 1989. - Вып. 1. - С. 21.

22. Поспелов, Е. П. Двухслойный трикотаж / Е. П. Поспелов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - С. 5.66. www.cratex.ru.

23. Кочеткова, О. В. Двухслойный кулирный трикотаж / О. В. Кочеткова, И. В. Барская // Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти. 1990. Вып. 6. - С. 128.

24. Буланцева, Н. Л. Новые трикотажные полотна / Н. Л. Буланцева // Текстильная промышленность. 1986. - № 4. — С. 21.

25. Фролова, И. В. Двухфазная система переработки волокнистых отходов с непрерывным потоком тепла с градиентом концентрации / И. В. Фролова, С. Ю. Капустин, И. А. Чеберяк, Д. Е. Жуков // Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. 2008. - № 4. - С. 71 - 75.

26. Чеберяк, И. А. Новая технология регенерации отходов текстильного производства / И. А. Чеберяк'// Студенты и молодые ученые КГТУ производству: сб-к матер. 61-й межвуз. науч. - техн. конф. молодых ученых и студ./ КГТУ. - Кострома, 2009. - 2.4. - С. 89.

27. Севостьянов, А. Е. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности: учеб;, для вузов текстильной промышленности / А. Е. Севостьянов. М.: Легкая индустрия, 1980.-392 с. :

28. Фролова, И: В. Влагопоглощающие свойства многослойного полотна для функциональной одежды / И. В. Фролова, И. А. Чеберяк // Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. 2008. - № 2. - С. 73 - 78.

29. Кафаров, В. В. Основы массопередачи / В. В. Кафаров. М.: «Высшая школа», 1971.

30. Крассий, Г. Г. Справочник трикотажника / Г. Г. Крассий. Киев: Техника, 1975. - 299 с.

31. Марисова, О. И. Трикотажные рисунчатые переплетения / О. И. Ма-рисова.-М.: 1984.

32. Торкунова, 3. А. Испытания трикотажа / 3. А. Торкунова. М.: 1985.