автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка технологии выработки пневмомеханической пряжи из козьего пуха

Димитровградский институт технологии, управления и дизайна Ульяновскокого государственного технического университета

На правах рукописи

БРЮХОВА ГАЛИНА ВАСИЛЬЕВНА ^и^

Разработка технологии выработки пневмомеханической пряжи из козьего пуха

Специальность 05.19.03 - Технология текстильных

материалов

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель к. т. н., профессор Ю. Я. Якушев

Димитровград 1999

Содержание

Введение 4

Глава 1. Анализ свойств и способов переработки козьей 8 шерсти и пуха

1.1. Основные породы коз 8

1.2. Классификация козьей шерсти и пуха 12

1.3. Использование и переработка козьего пуха 17

1.3.1. Аппаратная система прядения 18

1.3.2. Гребенная система прядения 24

1.4. Применение пневмомеханического способа пряде- 27 ния при переработке различных видов волокон

1.5. Оценка свойств трикотажных полотен 37

1.5.1. Износ и износостойкость' 37

1.5.2. Оценка ворсистости 40

1.5.3. Теплозащитные свойства 42

Выводы по главе 44

Глава 2. Оптимизация процесса выработки пряжи из козьего 46 пуха пневмомеханическим способом

2.1. Характеристика волокнистой смеси, выбранной 46 для исследований

2.1.1. Морфологический состав смеси 47

2.1.2. Длина волокон 48

2.1.3. Тонина волокон 49

2.1.4. Анализ технологических свойств воло- 53 кон

2.2. Обоснование и характеристика технологической 53 цепочки производства пневмомеханической пряжи

2.2.1. Изменение длины волокон в процессе

кардочесания 58

2.3. Оптимизация технологического процесса выра- 59 ботки пряжи, содержащей козий пух на ППМ-240-Ш

2.3.1. Кинематический расчет ППМ-240-Ш 59

2.4. Центральный композиционный рототабельный 61 эксперимент

2.4.1. Исследование влияния параметров зап- 65 равки ППМ-240-Ш на относительную разрывную нагрузку пряжи

2.4.2. Исследование влияния параметров зап- 73 равки ППМ-240-Ш на относительное разрывное удлинение

2.4.3. Исследование влияния параметров зап- 78 равки ППМ-240-Ш на объемную массу

пряжи

2.5. Решение многокритериальной задачи 83

Выводы по главе 86

Глава 3. Исследование свойств трикотажных изделий из козье- 87 го пуха

3.1. Разработка устройства по определению износо- 89 стойкости трикотажных полотен

3.2. Исследование устойчивости ворсовых изделий к 98 истиранию

3.3. Разработка устройства для определения 101 ворсистости трикотажных полотен

3.4. Исследование ворсистости трикотажных полотен 103

Выводы по главе 107

Глава 4. Эффективность использования пневмомеханической 108 пряжи

4.1. Изменение линейной плотности пряжи 108

4.2. Расчет экономической эффективности 112 Вывыды по главе 115

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 116

ЛИТЕРАТУРА 119

ПРИЛОЖЕНИЯ 125

ВВЕДЕНИЕ

Эпоха научно-технического прогресса характеризуется быстрым развитием науки и техники, внедрением их достижений в промышленное производство, значительным усложнением выпускаемых изделий, разработкой новых материалов.

В области прядильного производства технический прогресс второй половины двадцатого века вызвал, одновременно с продолжением совершенствования кольцепрядильных машин - их автоматизацией и роботизацией, создание новых безверетенных прядильных машин.

В современной технологии прядильного производства наибольшее распространение получил пневмомеханический способ прядения, обеспечивающий резкое повышение производительности, более рациональное использование сырья, позволяющий осуществить полную автоматизацию процесса. Создание высокоэффективных, надежных и прочных пневмомеханических прядильных машин является основной задачей сегодняшнего дня.

При производстве пряжи пневмомеханическим способом возможна переработка волокон широкого диапозона длины и тонины. Осуществляется промышленная переработка главным образом хлопковых, шерстяных и химических волокон. С положительными результатами проведены исследования по прядению котонизированного льна, собачьей и кроличьей шерсти пневмомеханическим способом.

Производство пряжи, отличающейся от классической по строению и свойствам, расширяет возможности для разработок новых видов тканей и трикотажа.

Несмотря на огромное разнообразие химических волокон и изделий из них, одежда из натуральных материалов по-прежнему остается в моде. В условиях сегодняшней перенасыщености рынка производители заинтересован

ны в появлении новых материалов и форм одежды.

Расширение сырьевого состава перерабатываемых в пряжу волокон за счет натуральных видов сырья является актуальной современной задачей. Ее решение имеет особенное значение для обеспечения потребностей населения нашей страны, где природно-климатические условия вызывают необходимость производства теплых видов одежды.

Козоводство и изготовление изделий из козьего пуха является традиционным промыслом многих областей России: Волгоградской, Воронежской, Оренбургской, Горного Алтая и других. Высокие продуктивные и жизнеспособные свойства коз, а так же стойкая передача хозяйственно-полезных признаков потомству прозволяют практиковать их разведение во многих регионах для получения шерсти и пуха, молока, шкур, мяса.

Обзор отечественной и зарубежной литературы выявил отсутствие сведений об использавании козьего пуха при получении пряжи пневмомеханическим способом.

Целью данной работы является разработка технологии производства пряжи из козьего пуха пневмомеханическим способом и оптимизация заправочных параметров прядильной машины ППМ-240-Ш, с целью повышения эффективности выпуска качественного продукта и обеспечения рационального использования сырья.

Изучение современного состояния вопроса выдвинуло постановку и решение следующих задач:

исследование сложившихся условий и перспектив развития козоводства, а так же технологических свойств козьего пуха, поступающего на перерабатывающие предприятия;

исследование возможности выработки пневмомеханической пряжи из козьего пуха;

разработка технологической цепочки по производству пряжи из козь-

его пуха;

провести оптимизацию заправки прядильной машины ППМ-240-Ш с учетом наиболее важных технологических свойств пряжи;

изучить свойства пневмомеханической пряжи из козьего пуха и трикотажных изделий из нее;

разработать приборы для инструментальной оценки свойств трикотажных полотен из козьего пуха.

Научная новизна работы: определены оптимальные параметры заправки прядильной машины при производстве пряжи из козьего пуха;

описаны приборы, сконструированные для инструментальной оценки устойчивости к истиранию ворса и ворсистости трикотажных образцов из козьего пуха;

проведена сравнительная оценка свойств трикотажных образцов из пряжи пневмомеханического и кольцевого способов прядения;

исследования показали, что трикотажные полотна, выработанные из пневмомеханической пряжи из козьего пуха обладают лучшими теплозащитными свойствами, имеют большую устойчивость к истиранию и оригинальный внешний вид.

Практическая ценность работы состоит в том, что использование результатов теоретических и экспериментальных исследований позволяет выработать пряжу из козьего пуха новой структуры и свойств, что приведет к расширению разнообразия выпускаемых из нее изделий.

Замена пряжи кольцевого способа прядения на пневмомеханическую позволит снизить материалоемкость изделий за счет большей объемности пряжи предлагаемого способа.

Апробация и публикация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на научно-технической конференции в ДИТУД УлГТУ (1997). По материалам работы опубликовано пять статей.

Технологическая цепочка по производству пневмомеханической пряжи из козьего пуха была внедрена на АО "Ореншаль".

Глава 1. АНАЛИЗ СВОЙСТВ И СПОСОБОВ ПЕРЕРАБОТКИ КОЗЬЕЙ ШЕРСТИ И ПУХА

Отечественная текстильная отрасль перерабатывает шерсть различных животных - овец, коз, верблюдов, заячий и кроличий пух и т.д. Наибольшие объемы переработки составляет овечья шерсть (97 -98%) доля козьей шерсти значительно меньше, около 2% [1].

Козоводство дает хозяйствам следующие виды продукции: превосходное промышленное сырье - пух, шерсть, шкуры (козлины), молоко и мясо. По объему производимого пуха и шерсти козоводство занимает второе место после овцеводства. Козы подвижнее овец, могут легко взбираться на крутые горные склоны, поэтому при их выпасе можно использовать высокогорные, пустынные и полупустынные пастбища, где выпас других животных невозможен. Эти животные лучше овец приспосабливаются к различным климатическим условиям, они неприхотливы в отношении условий содержания, относительно скороспелы и многоплодны [2]. Все это позволяет получать в районах, непригодных для земледелия, дополнительно продукцию животноводства. При правильном уходе и хорошем кормлении козы редко болеют.

1.1. Основные породы коз

Учитывая направления продуктивности коз, выделяют четыре зоны их разведения (согласно деления при существовании СССР) [3].

Первая зона - пуховое козоводство. Разводят коз оренбургской,придонской и горноалтайской пуховых пород. К этой зоне относят Южный Урал, Поволжье, Воронежскую, Ростовскую, Астраханскую области, Горно-Алтайскую и Хакасскую автономные области.

Вторая зона - шерстное козоводство. Разводят коз советской шерс-

тной породы, дающих высококачественную шерсть ангорского типа (могер). В эту зону входят некоторые области Казахстана, Узбекистана, Азербайджана и Армении.

Третья зона - шерстно-пуховое козоводство. Разводят коз советской шерстной породы придонского типа, местных пуховых коз. Сюда относят некоторые районы Узбекистана, Киргизии, Казахстана.

Четвертая зона - молочное козоводство. Разводят русских молочных коз. В эту зону входит Европейская часть России, Закавказье.

Повсеместно разводят местных грубошерстных коз.

С коз пуховых пород получают козий пух. Шерстный покров у этих животных состоит из ости, пуха и небольшого количества переходного волоса. Шерсть содержит мало жиропота и при стрижке распадается на отдельные косицы. Пуховых коз делят на две группы по строению шерстного покрова.

У коз первой группы пуховые волокна короче остевых. К этой группе относят коз оренбургской породы и ее помеси, местных коз Казахстана, Узбекистана, Киргизии и Горного Алтая.

Ко второй группе относят коз, у которых пух по длине равен или больше ости. Такое строение характерно для придонских, горноалтайских, узбекских черных коз.

Оренбургская порода коз выведена в процессе длительной народной селекции. Основные свойства сформировались под влиянием природных факторов: сильных ветров, крепких морозов, жаркого лета. Эту породу пытались вывозить за границу, но через некоторое время пух у животных исчезал и козы становились грубошерстными [4]. Эту породу разводят в Оренбургской, Челябинской областях и в Татарстане.

Пух вычесывают в самом конце зимы или ранней весной, когда наступает линька. Через две-три недели после первого вычесывания снимают

- и -

остатки пуха. С каждого животного получают до 400 г пуха. При хорошем уходе и полноценном питании начес пуха достигает 700 г. Настриг шерсти после вычесывания пуха составляет 300 -400 г. Наибольшая продуктивность у животных 3-4 летнего возраста, после 7 лет качество и количество пуха снижается. Чаще всего козы оренбургской породы бывают темной однотонной масти, реже - светлой. Содержание пуха в шерсти 31 -45% (по массе). Шерстяной покров состоит из грубой ости толщиной 85 мкм и длиной до 100 мм и тонкого пуха-подшерстка толщиной 14-16 мкм и длиной до 60 мм. Выход чистой шерсти до 96%. Пух характеризуется мягкостью, эластичностью, уравненностью по длине и толщине.

Придонская порода распространена в пойме Дона и его притоков, впервые описана в 1933 г. Эта порода характеризуется высокой пуховой продуктивностью, приспособленностью к условиям степного засушливого климата. Пуховый покров равномерен по цвету. Наиболее распространенная масть черная, но встречается белая, голубая, множество оттенков серого. С взрослых коз начесывают 400-1400 г пуха, настриг шерсти после вычесывания до 300 г. Выход чистой шерсти до 90%.Наивысший начес получают от животных четырех - шестилетнего летнего возраста. Содержание пуха в шерсти придонских коз около 80%. Средняя длина пуховых волокон 88-105 мм, ости - 50-70 мм. Пух характеризуется упругостью, эластичностью, прочностью, малая его свойлачиваемость обеспечивает длительный срок службы изделий и сохранность формы и внешнего вида [5].

Шерстяной покров имеет резко выраженный сезонный характер. Усиленный рост пуха наблюдается с октября по январь. После вычесывания животные очень мерзнут и могут погибнуть. При содержании в теплом помещении пух может подопреть и будет сниматься вручную, без чески. Качество такого пуха в значительной степени снижается. Летом поверхность тела покрыта блестящим коротким грубым волосом. Козы придонской породы

хорошо акклиматизируются в различных природных зонах и стойко передают свои потомственные качества.

Горно-алтайская порода выведена на основе придонской. Эта порода устойчиво передает по наследству положительные качества, для нее характерно однообразие по масти. Средний начес пуха со взрослых животных составляет 450-600 г. Средняя длина пуховых волокон 90 мм, толщина 17 мкм. Содержание пуха в шерстном покрове 65-70%. Пух этой породы имеет матовый оттенок, слабо пушится во время носки.

Однородная полутонкая шерсть коз ангорской породы (могер или тиф-тик) [6] характеризуется прочностью, упругостью, люстровым блеском, белым цветом, большой длиной. Шерсть ангорских коз состоит из извитых косиц длиной до 200 мм. Настриг шерсти с взрослых животных составляет 3-6 кг в год. При двукратной стрижке настриг увеличивается на 13-30%. С увеличением возраста животных, после 5-6 лет, шерсть утолщается и немного укорачивается. Могер служит ценным сырьем для изготовления ворсистых ковров, бархата, драпировочных тканей и других изделий, к которым предъявляются требования повышенной прочности и несминаемости. По технологическим свойствам могер превосходит кроссбредную шерсть и может быть ее заменителем. Ангорская порода коз распространена в Турции, США, Австралии.

К молочным козам относят зааненскую, тоггенбургскую и другие породы. Шерстный покров у них развит слабо.

Шерсть коз местных пород неоднородная, состоит из пуха длиной 50-70 мм и короткой ости. Чем грубее ость, тем тоньше пух. Иногда перед стрижкой грубошерстных овец чешут. Чаще встречаются козы серой масти, реже - рыжие и пегие.

В предгорьях Гималаев, Тибете, во Франции разводят кашмирских коз. Их шерсть отличается тонким мягким пухом белого или серого цвета.

Годовой настриг составляет 2-2, 5 кг шерсти. Из пуха изготавливают гребенную пряжу для производства пальтовых и плательных тканей, а также трикотажных изделий [7].

Во второй половине текущего столетия в результате скрещивания коз ангорской и кашмирской пород выведен кашгор [8], которого разводят в Австралии и Новой Зеландии. Свойства волокна кашгора близки к ангорской шерсти. Пряжу используют для изготовления покрывал, одеял, трикотажных изделий.

Россия располагает ценными породами коз различного направления продуктивности, а природно-хозяйственные условия ряда районов благоприятны для их разведения.

1.2.Классификация козьей шерсти и пуха

Шерстяное волокно, получаемое с коз различных пород делят на три группы: однородная шерсть, неоднородная шерсть и козий пух. По ГОСТ 2259-78 [9] козья шерсть, в зависимости от породной принадлежности животных делится по наименованию на однородную первой и второй групп; неоднородную полугрубую с помесей советских шерстных коз, полугрубую с пуховых коз и их помесей; неоднородную грубую полупуховых коз и остевую.

По состоянию шерсть делят на нормальную и сорную. По цвету - белую, светло-серую, цветную.

К однородной первой группы относят шерсть с советских шерстных коз и их помесей, характеризующуюся волнистостью, косичным строением, малой валкоспособностью, прочностью. В состав входят в основном переходные волокна, мертвый волос встречается в небольшом количестве.

К однородной второй группы относят шерсть с советских шерстных

коз и их помесей белого и других цветов со слабым блеском, с небольшой волнистостью, косичного строения. Шерстный покров состоит в основном из переходных волокон, у основания встречаются остевые и небольшое количество пуховых волокон.

Однородная козья шерсть имеет длину 120-200 мм, тонина волокон 25-37 мкм. Выход мытой шерсти достигает 80-85%.

Неоднородную полугрубую шерсть получают с помесей советских шерстных коз белого цвета. Она слабоблестящая, слабоволнистая, косичного строения. Косицы состоят из длинного пуха, переходных волокон и ости, мертвый волос встречается в небольшом количестве. К этой же группе относят шерсть с пуховых коз и их помесей серого ц�