автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Создание технологии формирования комбинированных нитей с эластомерами усовершенствованным самокруточным способом

На правах рукописи УДК 677.022.49

ДЕЛЕКТОРСКАЯ ИРИНА АРНОЛЬДОВНА

СОЗДАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ НИТЕЙ С ЭЛАСТОМЕРАМИ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫМ САМОКРУТОЧНЫМ СПОСОБОМ

Специальность 05.19.02 Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кострома - 2005

Работа выполнена в Костромском государственном технологическом университете и ООО «Костромское СКВ ТМ».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Телицын Анатолий Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Наумов Андрей Константинович

кандидат технических наук, доцент

Гаврилова Алла Борисовна

Ведущая организация: ООО «Проммаштекстиль» (г. Кострома)

Защита состоится^ июня 2005 года в 9°° часов на заседании диссертационного Совета Д 2 12.093. С! в Костромском государственном технологическом университете (КГТУ) по адресу: 156005 г. Кострома, ул. Дзержинского, 17

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Костромского государственного технологического университета.

Автореферат разослан 48 мая 2005 года.

Отзывы по настоящему автореферату, напечатанные на бланке учреждения, заверенные печатью, в двух экземплярах, просим направлять по адресу КГТУ.

Ученый секретарь диссертационного Совета

доктор технических наук, профессор

Рудовский П.Н.

з

/¡ДГ7ЬЪЩ\Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В течение последних 10 лет наблюдается устойчивый рост производства тканей, содержащих предварительно растянутые высокоупругие эластано.чые нити. Это обеспечивает очень хорошую стабильность размеров (формы), возможность больших упругих деформаций, износостойкость, простоту в эксплуатации и, самое главное, высший уровень комфортности изделий. В последние 5 лет наблюдается годовой рост объемов производства в районе 10%, причем он предсказывается экспертами и в будущем. Посчитано, что около 50% предметов производимой в мире одежды содержит в настоящее время те или иные виды пряжи с эластомерами.

Однако регулярное участие в международных выставках-ярмарках и изучение предложений оптовиков показали, что в большинстве случаев речь идет о высокоупругих тканях, в составе которых преобладают искусственные и синтетические волокна.

Изготовлению ткани предшествует этап формирования комбинированной нити, содержащей предварительно вытянутый эластомер, так как в чистом виде он не может бььь использован в ткачестве.

Известны различные методы соединения предварительно вытянутого эластомера с пряжей из натуральных и штапельных волокон. В основном это методы, использующие принцип кольцевого кручения и кручения с применением полых веретен. Общими недостатками этих методов являются невысокая скорость выпуска продукта и ограничения по массе питающих и формируемых паковок

К последним разработкам можно отнести оборудование, использующее пневматические способы обработки нитей, в которых соединение эластановой нити с одним или двумя компонентами достигается за счет пневмоперепутывания, свойлачивания или образования так называемых «ложных узлов». При этом эксперты отмечают, что технологии, использующие сжатый воздух, являются наиболее перспективными благодаря значительно более высок- й скорости выпуска и возможности применения питающих и выходных паковок массой до 3-5 кг.

Однако освоенные в производстве «пневматические» технологии не применяются для соединения эластановой нити с льняной пряжей ввиду ее высокой жесткости, а при использовании хлопчатобумажной или шерстяной пряжи требуют присутствия третьего компонента, (как правило, многофиламентной текстурированной полиамидной нити). Поэтому тема данной диссертационной работы, направленной на создание технологий высокоскоростного соединения пряжи из натуральных волокон с эластомерами, представляется весьма актуальной.

Проведенные автором «разведочные эксперименты» показали, что с этой точки зрения интересным представляется самокруточный способ получения комбинированной нити с эластомером. При этом предполагалось, что на первом этапе исследований зводства будут

Г

выступать серийные машины ПСК-225-ШГ или ПСК-225-ЛО, подвергшиеся соответствующей модернизации. Совершенно очевидно, что создание новых текстильных технологий требует значительных затрат, связанных с изготовлением стендов и промышленных образцов, приобретением сырья, оплатой услуг соисполнителей и др. Поэтому исследования, выполненные в данной диссертационной работе, стали возможны лишь благодаря тому, что они выполнялось по инициативе и, в основном, за счет собственных средств ООО «Костромское СКБ ТМ». Частично финансирование работ производилось из госбюджетной НИР № З.1.- БФ - 02. Автор также выражает благодарность руководству и сотрудникам НПФ «ХАКЕ» и ЗАО «МОДА» (г. Кострома) за большую помощь в начальной стадии освоения разработанных технологических процессов.

Цель и задачи исследования. Целью работы является значительное повышение скорости формирования комбинированных нитей из натуральных составляющих и эластомера на основе аэродинамического самокруточного способа соединения компонентов.

Для достижения заявленной цели были поставлены и решены следующие задачи:

анализ современного состояния технологий формирования комбинированных нитей с эластомерами и известных моделей процессов формирования самокрученой структуры;

моделирование и анализ особенностей процесса формирования самокрученой структуры из готовых нитей (пряжи);

разработка модели процесса формирования первичной крутки компонентов в несимметричном крутильном устройстве;

- создание технологического оборудования для реализации процесса и определение его предельных скоростных параметров;

- разработка научно обоснованных норм технологического режима производства комбинированных нитей с эластомерами;

- оценка пригодности полученных комбинированных нитей для переработки в ткацком производстве;

- оценка возможности использования полученных высокоупругих тканей в швейном производстве;

разработка исходных 1 требований к конструкции специализированного оборудования для пневмосоединения пряжи из натуральных волокон с эластомером.

Методы исследований. При проведении теоретических исследований использовались методы теоретической механики, дифференциального и I,

интегрального исчислений. При проведении экспериментальных исследований применялись стандартные методы испытаний текстильных материалов с учетом специфики самокрученой структуры. Использовались методы планирования и проведения эксперимента, теории вероятностей, математической статистики.

Научная новизна работы.

В данной диссертационной работе впервые разработана высокоскоростная технология соединения предварительно вытянутого эластомера с пряжей из натуральных и штапельных волокон аэродинамическим самокруточным способом.

В работе впервые получены следующие научные результаты:

- методом моделирования процесса формирования комбинированной нити показано влияние угла между соединяемыми компонентами на факторы, приводящие к обрыву компонента и увеличению длины нулевых зон;

- разработана модель процесса формирования комбинированных нитей в несимметричном крутильном устройстве;

- экспериментально установлена целесообразность независимого регулирования давлений сжатого воздуха в левых и правых сопловых каналах камер;

- разработаны научно обоснованные нормы технологического режима и определены скоростные параметры процесса производства комбинированных нитей с эластомером самокруточным способом;

создано аэродинамическое крутильное устройство (АКУ), реализующее разработанные технологии и обладающее научно-технической новизной, подтвержденной патентом РФ.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

На основании результатов выполненных теоретических исследований в ООО «Костромское СКБ ТМ» за счет собственных средств предприятия был создан стендовый участок из 3 модернизированных машин ПСК-225-ЛО, оснащенных разработанными крутильными устройствами, выполненными по несимметричной схеме. Разработанные нормы технологического режима позволили освоить производство 15 вариантов высокоупругих комбинированных нитей для 8 предприятий региона. В их числе научно-производственная фирма «Хаке» (г. Кострома) , компания «Лайн-текстиль» (г. Иваново) , ОАО «Гаврилов - Ямский льнокомбинат». Изделия из полученных высокоупругих тканей получили высокую оценку специалистов, отмечены дипломом Всероссийской выставки- ярмарки «Российский лен -2004». Произведенные расчеты показывают, что дополнительные затраты на производство высокоупругой ткан:- из натуральных волокон взамен «традиционной» не превышают 0,62 $ на квадратный метр ее площади.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и получили положительную оценку:

- на международной научно-технической конференции «ЛЕН-2002» (г.Кострома);

- на межв} ювской научно-технической конференции «Г10ИСК-2003» (г. Иваново);

- на международной научно-технической конференции «ЛЕН-2004» (г. Кострома);

- на общероссийском семинаре академии инженерных наук им. А.М.Прохорова «Технология текстильных материалов»;

- на расширенном заседании кафедры деталей машин и подъемно-транспортных устройств;

- на заседании научно-технического совета ООО «Костромское СКБ

ТМ».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 4 статьи и 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на. № страницах машинописного текста, содержит ^/..рисунков, ^.таблиц и состоит из введения, четырех глав, Общих выводов, списка литературы и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и практическая значимость работы

В первой главе проведен анализ традиционных способов формирования комбинированных нитей с эластомерами. Принцип формирования высокоупругой пряжи заключается в том, что предварительно вытянутый эластомер обкручивается вытянутой мычкой из штапельных волокон или готовой пряжей (нитью). К традиционным механическим способам относятся: кольцевое пряде;-ле, способы с использованием полого веретена, кольцевое кручение, кручение на двухзонных крутильных машинах, с помощью специального веретена Хаммель, метод Сайро Спан. Главными недостатками перечисленных способов являются невысокая скорость выпуска и, как правило, малый размер выходной паковки.

Наиболее производительным является пневматический способ. Здесь формирование комбинированной нити с эластомером происходит за счет пневмоперепутывания на скоростях 600 - 1000 м/мин при помощи форсунок, имеющих радиальный сопловой канал, в который под давлением 0,4-0,8 МПа подается сжатый воздух. Однако на рынке в основном представлены такие нити, состоящие из эластомера, соединенного с одной или двумя многофиламентными текстурированными полиамидными нитями. Это объясняется тем, что пневматические способы не обеспечивают качественного соединения эластомер", с готовой пряжей из натуральных и штапельных волокон. Полученная комбинированная нить характеризуется повышенной петлистостью, что накладывает серьезные ограничения по ее применению. Что касается льняной пряжи, то опыт наших коллег из фирмы «Хеберляйн» (Швейцария) показывает, что соединить ее с эластомером методом пневмоперепутывания невозможно.

Чрезвычайно привлекательным в этой ситуации представляется аэродинамический самокруточный способ, сочетаюший высокую скорость

выпуска и обеспечивающий формирование комбинированной пряжи за счет скручивания ее компонентов.

Проведенные нами разведочные эксперименты подтвердили перспективность данного направления.

Во второй главе исследованы известные устройства для формирования самокрученой структуры. Разработкой и исследованиями таких устройств занимались ряд зарубежных и отечественных ученых: Д.Е. Хэншоу, П.М. Мовшович, А.Тайэби, С. Беккер, А.Ф.Брусникин, М.И.Кокиш, Т.И. Дюканова, А.А.Телицын.

Анализ ранее выполненных работ позволил выявить несколько известных и апробированных аэродинамических крутильных устройств (АКУ) для формирования сдвоенного самокрученого продукта. Это устройства, реализующие так называемые схемы самокруточного формирования (СК), совмещенного формирования и кручения (СФК) и кручения- самокручения (КСК).

Впервые нами была предпринята попытка использования самокруточного способа для однопроцессного выполнения операции «трощение-кручение» и получения сдвоенной самокрученой структуры из различных видов готовой крученой пряжи-однонитки: полиакрило-нитрильной (100% ПАН - пряжа), хлопчатобумажной, льняной, и пряжи с вложением модифицированного льняного волокна (котонин).

В результате эксперимента, проведенного с использованием известных устройств для получения самокрученого продукта, выяснилось, что ни одно АКУ выполненное по этим схемам не позволяет получать качественную сдвоенную структуру, которая могла бы впоследствии быть соединенной с предварительно вытянутым эластомером. Так структура, полученная из льняной и ПАН-пряжи , характериз>ется относительно длинными нулевыми зонами, что неизбежно приведет к образованию больших петель в готовой комбинированной нити. Более «коротковолокнистые» хлопчатобумажная пряжа ' и пряжа с вложением модифицированного льняного волокна (котонин) вообще разрушаются под действием продольных сил в моменты переключения вьюрка из-за большой длины зоны кручения одиночного компонента в известных АКУ.

На основании проведенных исследований был сделан вывод о необходимости разработки нового АКУ.

За основу было взято СФК - устройство как наиболее простое (процесс осуществляется при помощи только одного вьюрка) и экономичное. Были составлены уравнения баланса продольных сил и моментов при формировании V - образного продукта (терминология известного «Метода Б.Швабе» для анализа процесса «Сайро-Спан») . Полученные выражения позволили установить зависимость величин продольных сил, возникающих в одиночном и сдвоенном продукте и так называемого раскручивающего момента от угла между соединяемыми компонентами. Так , при уменьшении угла Р с 60° (серийный Е^ряс.::г) до 1С0, реактивны? момент .создающийся ь одиночном компоненте выше точки соединения увеличится 1,15 раза,

раскручивающий момент, образующейся от действия продольных сил в одиночных компонентах уменьшится в 6,5 раз, а сами продольные силы уменьшатся на 13%. Это позволит повысить крутильную способность вьюрка, уменьшить длину нулевых зон и снизить вероятность обрыва одиночных компонентов.

Далее для повышения крутильной способности АКУ при формировании самокрученой структуры с эластомером была предложена несимметричная схема его выполнения.

Любое известное АКУ выполнено по так называемой симметричной схеме, при которой его левая часть является зеркальным отражением правой. Благодаря несимметричному расположению вьюрков длины зон кручения и формирования одиночных компонентов различны, что позволяет при неизменной интенсивности кручения (в нашем случае при неизменном давлении сжатого воздуха и нагоне), р.олучать разный уровень крутки левого и правого компонентов. Схема несимметричного крутильного устройства приведена на рис. 1.

несимметричном крутильном устройстве.

В качестве исходных были составлены уравнения баланса числа кручений компонентов А и Б в зонах 1\ I; 13 14. В результате решения системы уравнений получены выражения для определения нормированной первичной крутки компонентов. Произведенные расчеты показали, что для реально имеющейся рабочей зоны машины ПСК-225-ЛО возможно создание АКУ, в котором нормированная крутка компонента Б может быть практически вдвое больше нормированной крутки компонента А.

Кы«! / 1КЛЗ(1)|= 1,9.....2,2

Здесь 1- длина полупериода крутки.

Графически это показано на рис ■'!.

т

0,5 04 0,3 0,2 0,1 0

км

■ 50 90 130 (,мм

Рис. 2. Значение нормированной крутки одиночных компонентов.

С целью прогнозирования вели ин крутки при новом проектировании разработана программа расчета в операционной среде «Ое1Ьр1» для различных значений длины зоны кручения-формирования.

В третьей главе представлены технологические исследования процесса формирования комбинированных нитей с эластомерами самокруточным способом.

Выбраны объекты модернизации - самокруточные машины ПСК-225-ЛО. Определены исходные данные для разработки модернизированных узлов.

Проведена модернизация головной передачи, рычагов нагрузки. Разработано и изготовлено новое АКУ, выполненное по несимметричной схеме и имеющее уменьшенный угол между соединяемыми компонентами. Спроектированы и изготовлены узлы размота эластомера и готовой пряжи (нитей).

Определено влияние заправочных параметров машины на прочность комбинированной нити с эластомером. Установлено незначительное влияние нагона и длины периода крутки на прочность самокрученой структуры, сформированной из готовых нитей: коэффициенты полученной регрессионной модели не значимы.

Поскольку комбинированная нить после введения в нее \ предварительно вытянутого эластомера неизбежно будет иметь петлистую

структуру, для проходимости такой нити на ткацком станке без его модернизации важно иметь на продукте небольшие и относительно одинаковые петли. Это возможно достичь при максимально равномерной крчтке, поэгом\, безусловно, важнейшим параметром создаваемой комбинированной нити является коэффициент вариации по крутке на участках, равных длине полупериода самокрученой структуры. Выполненные экспериментальные исследования показали, что существенное повышение равномерности крутки ¿и ;;.ю>к:-.о п>тем обеспечения

независимого регулирования рабочих давлений в левом и правом сопловых каналах АКУ.

Определена точка ввода эластомера в несимметричное крутильное устройство. Согласно модели формирования СК-продукта в статике, компоненты самораскручиваются друг на друга, «обкатываясь» один по другому. Предварительно вытяну »ый эластомер создает серьезное препятствие «обкатыванию» своего компонента и может в первом приближении моделироваться как некая ось, закрепленная в подшипниковых опорах. Получено косвенное подтверждение правомерности такой модели, поскольку экспериментально подтверждена целесообразность подачи предварительно вытянутого эластомера в АКУ вместе с левым компонентом, поскольку при этом удается при том же расходе сжатого воздуха увеличить на 26% крутильную способность АКУ, уменьшив при этом длину «нулевых зон».

В четвертой главе представлена практическая реализация разработанных устройств и технологических процессов.

Разработаны нормы технологического режима при формировании комбинированных нитей с эластомерами самокруточным способом.

Получены 15 вариантов высок^пругих комбинированных нитей при скорости выпуска 150 метров в минуту, произведенных по реальным заказам 8 текстильных предприятий. Компонентами таких нитей являлась хлопчатобумажная и льняная пряжа, пряжа из модифицированного льняного волокна (котонин), а также текстурированная многофиламентная полиамидная нить, соединенные в различных сочетаниях с предварительно вытянутой эластановой нитью «Спандекс». Линейная плотность произведенных комбинированных нитей составила от 15 до 84 текс. Упругое удлинение комбинированных нитей - от 15 до 100 % в зависимости от их назначения. Представ юч опыт переработки самокрученых комбинированных нитей с эластомерами в ткацком производстве. Производство высокоупр} гмч тканей включает в себя два технологических процесса: это ткачество и отделка ткани. Установлено, что упругие свойства ткани проявляются в полной мере только после выполнения^ операции отделки.

Изменение режимов отделки позволило уменьшить потребительскую усадку ткани в направлении уточной нити с 20% до 6-8%. Освоен выпуск 8 артикулов высокоупругой ткани , содержащей до 95% натуральных волокон.

Было установлено, что при осевом размоте эластомера его удлинение, вызванное дополнительным натяжением в зоне питания, может изменяться от 250% (при полной бобине) до 120% (при пустой бобине), что приводит к нестабильности потребительской усадки готовой ткани. Рекомендовано оснастить машину устройством для принудительного размота эластомера в тангециальном направлении.

Экспериментально доказана возможность осуществления процесса формирования комбинированной нити с эластомером • самокруточным способом при скорости выпуска 250-300 м/мин.

Выработанные опытные партии ткани были использованы для пошива изделий верхней одежды молодежного ассортимента в ЗАО «Мода» (г. Кострома). Коллекция швейных изделий молодежного ассортимента «Силуэт - 2004» из высокоупругих льняных и льносодержащих тканей отмечена дипломом Всероссийской выставки-ярмарки «Российский лен - 2004» (г. Вологда».

Разработаны исходные требования к конструкции специализированной машины для пневмосоединения нити с предварительно вытянутым эластомером, получившей рабочую марку МПНЭ-225. Проектирование такой машины производится в настоящее время в ООО «Костромское СКБТМ».

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании анализа способов соединения предварительно вытянутого эластомера с готовой пряжей из натуральных и штапельных волокон установлено, что весьма перспективным является самокруточный способ формирования, обеспечивающий высокую скорость процесса.

2. Ни одно из известных АКУ,' использующихся на самокруточных машинах непригодно для формирования комбинированных нитей из хлопчатобумажной или подобной ей по показателю длины волокон пряже.

3. Моделирование и анализ процесса V - образного формирования самокрученой структуры из готовых нитей на длине полупериода показали, что уменьшение угла между соединяемыми компонентами позволит на 13% уменьшить продольную силу в одиночных компонентах, а за счет снижения в 6,5 раз раскручивающего момента повысить крутильную способность вьюрка и уменьшить длину нулевых зон в сформированном продукте.

4. Разработана и исследована модель процесса сообщения первичной крутки в несимметричном крутильном устройстве. Впервые создано несимметричное АКУ, обес .гчивающее получение двукратной разницы первичной крутки левого и правого компонентов.

5. Экспериментально доказано, что обеспечение возможности независимой установки рабочих давлений сжатого воздуха в левых и правых сопловых каналах камер позволяет на 28% повысить крутильную способность АКУ и практически в 2 раза снизить коэффициент вариации по крутке на длине полупериода.

6. Разработаны нормы технологического режима, позволяющие производить в промышленных объемах 15 вариантов комбинированной нити с эластомером по заказам текстильных предприятий.

7. Освоено производство 8 артикулов высоки) пругой ткани из натуральных волокон.

• 1 2 7 1 7

8. Экспериментально доказана возможность осуществления процесса формирования комбинированной------

способом при скорости выпуска :

9. Разработаны и переданы ООО требования к конструкции спеши

10. Коллекция швейных изделий • льняных и льносодержащих ткг разработку и освоение новой тез* дипломом Всероссийской высу 2004».

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. И.А. Делекторская, A.A. Телицын. Использование КСК-способа для формирования эластичной пряжи.- Вестник КГТУ, №5, Кострома, 2002г.

2. И.А. Делекторская, А.А.Телицын. Способы производства и область применения смесовой пряжи с эластановыми нитями (тезисы).-Сборник международной Конференции МГТУ, Москва, октябрь 2002г.

3. И.А. Делекторская. Формирование Композитных нитей с эластомерами самокруточным способом (тезисы).- Сборник международной научно-технической конференции. «Лен- 2002», Кострома 2002г.

4. И.А. Делекторская. Несимметричные вьюрковые системы (тезисы).-Сборник материалов межвузовской научно-технической конференции «Поиск-2003», Иваново: ИГТА, 2003г.

5. И.А.Делекторская, A.A. Телицын. Несимметричные аэродинамические крутильные устройства.- Вестник КГТУ, №7, Кострома, 2003 г.

6. Патент Рф №2228397, приоритет от 25.02.2003г. «Устройство для формирования композитных нитей аэродинамическим способом».-Телицын A.A., Делекторская И.А., Королев М.В.

7. И.А.Делекторская, C.B. Новиков., A.A. Телицын. Формирование самокруточного продукта из готовых нитей (тезисы).- Сборник международной научно-технической конференции «Лен-2004», КГТУ, Кострома, 2004г.

8. A.A. Телицын., И.А. Делекторская, C.B. Новиков. Особенности формирования самокрученой структуры из готовых нитей. - Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности, №3 2004г.

9. И.А. Делекторская, А.А.Телицын, C.B. Любимова. Исследование процесса размота эластомера на модернизированной машине ПСК-225-ЛО.- Вестник КГТУ. № И. 2005 г.

Ирина Арнольдовна Делекторская

СОЗДАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ НИТЕЙ С ЭЛАСТОМЕРАМИ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫМ САМОКРУТОЧНЫМ СПОСОБОМ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кострома. КГТУ. Подписано в печать 11.05 05 Печ. л. 0,75 Заказ 293. Тираж 100.

РНБ Русский фонд

2006:4 14672

1 Стр.

ВВЕДЕНИЕ.1.'.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ФОРМИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ НИТЕЙ С ЭЛАСТОМЕРАМИ.

1.1. Традиционные технологии.

1.2. Высокоскоростные способы.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ИСХОДНЫХ ТРЕБОВАНИЙ К ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМУ АЭРОДИНАМИЧЕСКОМУ КРУТИЛЬНОМУ УСТРОЙСТВУ.

2.1. Состояние вопроса.

2.2. Опыт формирования самокрученой структуры из готовых нитей при помощи известных АКУ.

2.3. Анализ особенностей формирования самокрученой структуры из готовых нитей.

2.4. Разработка несимметричного аэродинамического крутильного устройства.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ НИТЕЙ С ЭЛАСТОМЕРАМИ САМОКРУТОЧНЫМ СПОСОБОМ.

3.1. Разработка технологической ли^ии машины.

3.2. Разработка головной передачи.

3.3. Влияние заправочных параметров стенда на прочность комбинированной нити.

3.4. Обеспечение равномерности крутки сдвоенного компонента из готовых нитей.

3.5. Определение точки ввода эластомера в несимметричное крутильное устройство.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

4.1. Разработка норм технологического режима при формировании комбинированных нитей с эластомерами самокруточным способом.

4.2. Опыт переработки самокрученых комбинированных нитей с эластомерами в ткацком производстве.

4.3. Анализ процесса осевого размота эластомера на модернизированной машине ПСК-225-ЛО.

4.4. Определение предельных скоростных параметров процесса формирования комбинированных нитей с эластомерами самокруточным способом.

4.5. Разработка исходных требований к конструкции специализированного оборудования.

4.6. Использование полученных тканей в швейном производстве.

Выводы по главе 4.

Динамичность, гибкость, новинки» - этими терминами можно определить рынок эластичных текстильных изделий, когда имеются в виду рост объемов производства, разнообразие в применении, многообразие структур одиночных и трощеных нитей, способов их изготовления и отделки тканей. Материалы, содержащие эластановые нити, используются в следующих видах изделий:

- одежда для занятий спортом;

- детская одежда;

- одежда для отдыха;

- рабочая одежда;

- одежда для спецподразделен^й;

- высококачественная верхняя одежда (рубашки, блузы, костюмы);

- постельное белье (наволочки);

- технические изделия (тесьма, продукция для автомобильного сектора);

- изделия для медицины;

- мебельная обивка.

Очень хорошая стабильность размеров (формы), возможность больших упругих деформаций, износостойкость, простота в эксплуатации и, самое главное, - высший уровень комфортности изделий : это только некоторые из полезных свойств, которые делают материалы с эластановой нитью подходящими для выполнения широкого спектра функций, давая наиболее высокий прирост рынка. В последние 5 лет наблюдается годовой рост объемов производства в районе 10% , причем он предсказывается экспертами и в будущем. Посчитано, что около 50% предметов производимой в мире одежды содержит в настоящее время те или иные виды пряжи с эластаном (SPANDEX, LYCRA, DORLASTAN и им подобные).[64]

Регулярное участие в международных выставках-ярмарках, изучение предложений оптовиков позволило нам сделать следующий вывод: в большинстве случаев речь идет о высокорастяжимых тканях, в составе которых преобладают искусственные и синтетические волокна. При этом нами вовсе не обнаружено предложений по высокорастяжимым льняным и даже полульняным тканям. В тоже время известно, что наиболее полезной является одежда из льняной ткани. Такая одежда оказывает положительное влияние на физическое и эмоциональное состояние людей, способствует сохранению здоровья и увеличивает сопротивляемость организма различным болезням. Льняные ткани обладают исключительной способностью отводить тепло. Как установлено научными исследованиями, человек, одетый в костюм из льняной ткани, страдает от жары в полтора раза меньше, чем в одежде из хлопчатобумажных тканей и вдвое меньше, чем в одежде из вискозы. Льняная ткань также хорошо поглощает влагу, причем вода испаряется из нее почти с такЪй же скоростью, как с поверхности водоема. Прежде чем дать ощущение влаги , льняная ткань способна поглотить ее до 20% своего сухого веса. [65]

Что из этого следует?

Следует, на наш взгляд, совершенно очевидный вывод - целесообразно соединить положительные эксплуатационные свойства высокорастяжимых тканей с уникальными гигиеническими свойствами льна. Иными словами- освоить производство льняных, полульняных и льносодержащих тканей с использованием высокоупругих эластановых нитей.

Для практической реализации поставленной цели необходимо освоить 3 технологических процесса:

1. Изготовление комбинированной нити путем соединения эластановой составляющей с льняной, льносодержащей или иной пряжей из натуральных волокон.

2.Изготовление ткани.

3.Отделка ткани. 4

Этап изготовления комбинированной нити является совершенно необходимым, так как эластановая нить в чистом виде не может быть использована в ткачестве. [1, 58]

Известны различные методы соединения предварительно вытянутой эластановой нити с пряжей из штапельных волокон. В основном это методы, использующие принцип кольцевого кручения и кручения с применением полых веретен. Общими недостатками этих методов являются невысокая скорость выпуска продукта и 01*ьаничения по массе питающих и формируемых паковок.

К последним разработкам можно отнести оборудование, использующее пневматические способы обработки нитей, в которых соединение эластановой нити с пряжей достигается за счет пневмоперепутывания, свойлачивания или образования так называемых «ложных узлов». При этом эксперты отмечают, что технологии, использующие сжатый воздух, являются наиболее перспективными и применяемыми в производстве благодаря значительно более высокой скорости-выпуска и возможности применения питающих и выходных паковок массой до 3-5 кг.

Однако освоенные в производстве «пневматические» технологии не применяются для соединения эластановой нити с льняной пряжей ввиду ее высокой жесткости, а при использовании хлопчатобумажной или шерстяной пряжи требуют присутствие третьего компонента, (как правило, многофиламентной текстурированной полиамидной нити). Поэтому тема данной диссертационной работы, направленной на создание технологий высокоскоростного соединения пряжи из натуральных волокон с эластомерами, представляется весьма актуальной.

Проведенные автором «разведочные» эксперименты показали, что с этой точки зрения интересным представляется самокруточный способ получения многокомпонетной нити с эластомером. При этом предполагалось, что на первом этапе исследований в качестве средств производства будут выступать серийные машины ПСК-225-ШГ или ПСК-225-ЛО, подвергшиеся той или иной модернизации.

Совершенно очевидно, что создание новых текстильных технологий требует значительных затрат, связанных с изготовлением стендов и промышленных образцов, приобретением сырья, оплатой услуг соисполнителей и др. Поэтому исследования, выполненные в данной диссертационной работе стали возможны лишь благодаря тому, что они выполнялись по инициативе и за счет собственных средств ООО «Костромское СКБТМ». Автор также выражает благодарность руководству и сотрудникам НПФ «ХАКЕ» и ЗАО «МОДА» (г. Кострома) за большую помощь в начальной стадии освоения разработанных процессов.

Целью настоящей диссертационной работы является значительное повышение скорости формирования комбинированных нитей из натуральных составляющих и элас?омера на основе аэродинамического самокруточного способа соединения компонентов.

Структурно диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе и приложения. Работа изложена на 143 страницах, имеет 41 рисунка, 18 таблиц и 5 приложений. Список использованных литературных источников содержит 65 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. На основании анализа способов соединения предварительно I вытянутого эластомера с готовой пряжей установлено, что весьма перспективным является самокруточный способ формирования, реализующий принцип «обкручивания» при высокой скорости процесса. I

2. Ни одно из известных АКУ , использующихся на машинах типа ПСК непригодно для формирования комбинированных нитей из хлопчатобумажной или подобной ей по показателю длины волокон пряже.

3. Моделирование и анализ процесса V - образного формирования самокрученой структуры из готовых нитей на длине полупериода показали, что уменьшение угла между соединяемыми компонентами позволит на 13% уменьшить продольную силу в одиночных компонентах, а за счет снижения в 6,5 раз раскручивающего момента повысить крутильную способность вьюрка и уменьшить длину нулевых зон в сформированном продукте. I

4. Разработана и исследована модель процесса сообщения первичной крутки в несимметричном крутильном устройстве. Впервые создано несимметричное АКУ, обеспечивающее получение двукратной разницы первичной крутки левого и правого компонентов.

5. Экспериментально доказано, что обеспечение возможности независимой установки рабочих давлений сжатого воздуха в левых и правых сопловых каналах камер позволяет на 28% повысить крутильную способность АКУ и практически в 2 раза снизить коэффициент вариации по крутке на длине полупериода. |

6. Разработаны нормы технологического режима, позволяющие производить в промышленных объемах 15 вариантов комбинированной нити с эластомером по заказам текстильных предприятий. !

7. Освоено производство 8 артикулов высокоупругой ткани из натуральных волокон.

8. Экспериментально доказана возможность осуществления процесса формирования комбинированной нити с эластомером самокруточным способом при скорости выпуска 250 - 300 метров в минуту.

9. Разработаны и переданы ООО «Костромское СКБ ТМ» исходные требования к конструкции специализированной машины МПНЭ.

10. Коллекция швейных изделий «Силуэт - 2004» из высокоупругих льняных и льносодержащих тканей как победитель номинации «За разработку и освоение новой технологии получения пряжи» отмечена дипломом Всероссийской выставки - ярмарки «Российский лен -2004». 1 I s

1. Каталог «В мире оборудования» №2(7) февраль 2001г., №3(8) март;2001г.

2. Штраус Т. Применение эластановых филаментов. Ttssile per impeghi Tecnici (Италия), №2, 1999, с 32-37. З.Телицын А. А. Разработка общей схемы процесса формирования пряжи КСК- структуры // Изв. ВУзов. Технология текстильной промышл. - 1998.-№1.- с 22-24.

3. Телицын А.А., Королев М.В. О влиянии структуры самокрученой пряжи на ее разрывную прочность. // Вестник КГТУ. - Кострома: КГТУ, 2000. - №2. ,

4. Телицын А.А., Миндовский К., Филатова Н.И. О новой концепции развития самокруточного прядения. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности-1995.-№4.

5. П.М. Мовшович. Самокруточное прядение. - М., Легпромиздат, 1985.-248с.

6. Механическая технология волокнистых материалов / А.Г. Севостьянов, Н.А, Осьмин, В.П. Щербаков и др.; под ред. А.Г.Севостьянова.-М.: легпромбытиздат, 1989.-512с.

7. Корицкий К.И. Основы проектирования свойств пряжи.- М.: Гизлегпром, 1963.-С.45-56.

8. Основы прядения / В.И. Будников, И.В. Будников, В.Е. Зотиков и др.; под ред. В.И. Будникова.- м,: гизлегпром, 1945.-T.2.-C, 168. \ I

9. Мовшович П.М., Завьялова Е.М. Исследование процесса Кручения пряжи в аэродинамическом прядильном устройстве //Научн.-иссл.труды ВНИИЛТекмаша.-М.: ВНИИЛТекмаш, 1977.-С6.26.-С.53-58.

10. М0ВШ0ВИЧ П.М. Разработка теоретических основ технологического процесса самокручения и промышленного оборудования для его реализации: Дис.. . докт. техн.наук.- Кострома, 1986.-417с.

11. Tayebi А., Backer S., The mechanik of self-plying structures. Part 1/ Monofilament strands// Youm of the Text. Inst.- 1973.- Vol.64.-№12.-P.704.

12. Tayebi A., Backer S., The mechanik of sekf-plying structures. jPart 2. Multifilaments stranis// Yourn of the Text. Inst.-1973.-Vol. 64.-№12.-P.711.

13. Кокиш М.И. Разработка и внедрение устройств для получения самокрученой пряжи способом совмещенного формирования и кручения: Дисс... канд.техн.наук.- Кострома, 1989, с.57-153. |

14. Романовский П.И. ряды Фурье. Теория поля. Аналитические и специальные функции. Преобразование Лапласса. М., Наука, 1980г.

15. Диткин В.А., Прудников А.П. Интегральное преобразование и операционное исчисление М., Наука, 1974г., с.46-47.

16. Патент Рф №2228397, приоритет от 25.02.2003г. «Устройство для формирования композитных нитей аэродинамическим способом».-Телицын А.А., Делекторская И.А., Королев М.В.

17. И.А. Делекторская, А.А. Телищин. Использование КСК-способа для формирования эластичной пряжи.// Вестник КГТУ, №5, Кострома, 2002г.

18. И.А. Делекторская, А.А.Телицын. Способы производства и область применения смесовой пряжи с эластановыми нитями (тезисы).//Сборник международной Конференции МГТУ, Москва, октябрь 2002г.

19. И.А. Делекторская, А.А. Телицын. Формирование Композитных нитей с эластомерами самокруточным способом (тезисы).- Сборник международной научно-технической конференции. «Лен- 2002», Кострома 2002г.

20. И.А. Делекторская , А.А.Телицын. Несимметричные вьюрковые системы (тезисы).//Сборник материалов межвузовской научно-технической конференции «Поиск-2003», Иваново: ИГТА, 2003г.

21. И.А. Делекторская, А.А. Телицын. Несимметричные аэродинамические крутильные устройства./ТВестник КГТУ, №7, Кострома, 2003.

22. А.А. Телицын, И.А. Делекторская, СВ. Новиков. Практическая реализация процессов трощения и кручения при помощи реверсивного аэродинамического вьюрка.//Известия вузов. Технология текстильной промышленности, № , 2005г.

23. И.А.Делекторская, СВ. Новиков., А.А. Телицын. Формирование самокруточного продукта из готовых нитей (тезисы).//Сборник международной научно-технической конференции «Лен-2004», КГТУ, i Кострома, 2004г.

24. Мовшович П.М. Динамика процессов кручения волокнистого продукта // Научн.- иссл.труды ВНИИЛТекмаша. - М.: ВНРШЛТекмаш,1975.- Сб. 25.-С.53-67. '

25. Динамика основных процессов прядения / Л.Н. Гинзбург, В.П. Хавкин, Ю.М. Винтер, А.С, Молчанов, П.М. Мовшович. - М.: Легкая индустрия, 1976.-Ч.З.-С.26-114.

26. Телицын А.А., Данилов В.В., Миндовский К. Разработка рабочей схемы АКУ для получения пряжи КСК-структуры // Изв.вузов. Технология текст. промышл. - 1999.- № 2.- .

27. Бабушкина Н.Б. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса самокручения, создание конструкции и определение параметров основных рабочих органов самокруточной прядильной машины: Дис канд. техн. наук. - М.,1974.- 185 с. \

28. Телицын А.А., Миндовский К., Филатова Н.И. О новой концепции развития самокруточного прядения // Изв. вузов. Технология текст, промышл. - 1995.-№ 4.- 1 с.

29. Телицын А.А., Мовшович П.М., Иванов А.Ю., Мельников СВ. Исследование прочности пряжи КСК-структуры // Изв.вузов. Технология текст, промышл. - 1999.- №4.- 4 с.

30. Телицын А.А., Филатова Н.И., Миндовский К. Определение вклада различных волокон в прочность СК-пряжи // Сборник КГТУ. - Кострома: КГТУ,1999.-6с.

31. А.С. 1434007 СССР, МПК D 02 3/36.- Устройство для получения армированной нити / А.А. Телицын, А.С. Овчинников, М.А. Васильев и др. (СССР). -4140472/28-12; Приоритет 02.07.86.- 8 с.:ил.

32. Пат.2081219 РФ. - Устройство для получения самокрученой пряжи / А.А. Телицын, М.В. Королев, П.М.Мовшович, Ю.Ф. Ромашук (РФ).-1997.- 4 с.:ил.

33. Пат.2099451 РФ .- Устройство для получения самокрученой пряжи / А.А. Телицын, М.В. Королев, Н.И. Филатова (РФ). - 1997.- 4 с.:ил.

34. Телицын А.А., Горячкин Г.М., Королев М.В. Особенности проектирования передач зубчатым ремнем в приводе текстильных машин // Изв. вузов. Технология текст, промышп. - № 3.-1995.- 2 с.

35. Телицын А.А., Наумов А.К. Разработка теоретических основ процесса формирования пряжи КСК-структуры // Тез.докл. Международной научн.-технической конференции "ЛЕН-96" (Кострома,КГТУ,1996 г.)

36. Телицын А.А. Высокорастяжимые льняные и полульняные ткани \\ Научное издание «Высокое технологии, инновации, инвестиции», 2004 г. , КГТУ.

37. Обработка результатов наблюдений, КасандроваО.Н., ЛебедевВ.В.,' «Наука», Главная редакция физ.-мат. Литературы, 1970г.

38. Коган А.Г. Производство комбинированной пряжи и нити. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981-143с. ;

39. Труевцев Г.Н. и др. Технология и оборудование текстильного производства. М,,»легкая индустрия». 1975. 640с.

40. Справочник по шерстопрядению/ В.К. Афанасьев, Г.О. Лежебрух, И.Г. Рашкован и др. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.-488с.

41. Кукин Г.Н. и др. Текстильное материаловедение (волокна и нити): М.: Легпромбытиздат, 1989.-3 52с.

42. ТруевцевН.И., Труевцев Н.Н., Кофман Д.М., Шмулевич В.П., Лазаренко В.М. Механическая технология волокнистых материалов, «Легкая индустрия», 1969г., 608с.

43. Нестеров Г.Н, Определение свойств эластичных тканых лент. «Легкая индустрия», 1969г. 192с.

44. Коган А.Г. Расчет прочности хлопкокапроновой пряжи. //Технология текстильной промышленности. Изв. В^зов, 1965, №4, с.18-21.

45. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента. М., 1970.

46. Виноградов Ю.С. Математическая статистика и ее применение в текстильной промышленности. М., 1970.

47. Трыков П.П. Производство армированных нитей. М.,1970. ч

48. Соловьев А.Н. Зависимость неравномерности однокруточной и двухкруточнои пряжи от числа сложений, величины и направления круток. -Технология текстильной промышленности. //Изв. Вузов, 1959, №3 с. 84-91.

49. Elastic yam technologies // " Melliand International" , volume 10, march 2004.

50. Льняные ткани : достоинства, проверенные тысячелетиями // «Текстильная промышленность», М., март 2004, с. 12-13.