автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Улучшение качества ткани путем совершенствования переработки смеси хлопка с химическими волокнами

8 ~2 3 3

костромской ордена трудового красного знамени технологический институт

На правах рукописи УДК 677.21.022. КУЗЬЛШЧЕВА Альфия Савиевна

УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ТКАНИ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СМЕСИ ХЛОПКА С ХИМИЧЕСКИМИ ВОЛОКНАМИ

Специальность 05.19.03 — Технология текстильных материалов

Лв горе ф ер а т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кострома 1993 г.

ГОСУДАРСТН^Л-АЙ СйГиПТЕКЛ

Работа выполнена в Костромском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте.

Научные руководители: д. т. н., профессор Комаров В. Г., д. т. н., профессор Аносов В. Н.

Научный консультант — к. т. н., вед. н. с. Лебедев Ю. П.

Официальные оппоненты: д. т. н., профессор Павлоз 10. В., к. т. н., доцент Плеханов Ю. А.

Ведущее предприятие —

Вичугская прядилыю-ткацкая фабрика им. Красина.

Защита состоится « » Ср£Ы)Си<-<6{ . . 1993 г.

в УО час. на заседании специализированного совета Д. 063.89.01 в Костромском технологическом институте.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью учреждения, в 2-х экземплярах просим высылать в адрес специализированного совета: 156005, Кострома, ул. Дзержинского, 17.

иного совета: 15Ь005, Кострома, ул. Дзержинского, Автореферат разослан «

1993 г.

Ученый секретарь

специализированного совета Д. 063.89.01

д. т. н., профессор ЛУСТГАРТЕН Н. В.

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теглы. Основными задачами текстильной отрасли являются снижение себестоимости продукции, улучшение ее качества и расширение ассортимента. Большая роль в решении этих . задач отводится использованию химических волокон и нитей.

• Химические волокна имеют значительные технические и экономические преимущества перед натуральными. Капиталовложения и затраты труда на производство химических волокон значительно ниже аналогичных показателей при производство натурального сырья.. Ассортимент их весьма разнообразен и постоянно расширяется. Физико-механические свойства химических волокон непрерывно улучшаются. Такие волокна можно получить с заранее заданными свойствами. В ряде случаев они обладают лучшими показателями, чем натуральные волокна. Например, прочность на разрыв у химических волокон значительно выше, чем у натуральных. Их длина и толщина могут? изменяться в больших пределах, поэтому с применением химических волокон сокращается обрывность в прядении и ткачестве, повышается.качество изделий.

В настоящее время накоплен известный Опыт переработки химических волокон в смеси с натуральными, доказывающий целесообразность применения тех или иных смесей в зависимости от требований, предъявляемых к вырабатываемым изделиям.

Однако, отличие в степени извитости и жесткости некоторых ввдов химических волокон, пл болыией электризации и т.д.-затрудняет переработку смеси на всех переходах прядильного производства.-

Использование новых химических волокон и нитей позволяет

расширить ассортимент выпускаемых изделий, но это вызывает необходимость в проведении дальнейших исследований по выявлению оптимальных условий при совместной переработке натурального и химического сырья на свойства пряжи и ткани.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы состоит в улучшении внешнего вдда и качества пряжи для смесовой ткани за счет совершенствования технологии совместной переработки натурального и химических волокон, и нитей.

В соответствии с целью в работе реыаются следующие основные задачи:

1. Определение влияния индивидуальных свойств компонентов смеси и соотношения их масс в формирований механических свойств пряш.

2. Анализ смешивания разнородных волокон на ленточных ма-• шинах.

3. Изучение процесса рассортировки волокон при вытягивании продукта на ленточных, ровничных и прядильных машина«.

4. Исследование влияния эксцентриситета рабочей поверхности -главных барабанов чесальной машины на рассортировку волокон и свойства пряжи. -

5. Исследование влияния химических нитей на внешний ввд и качество смесовых тканей.

Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Б аналитических методах исследований- использовались силовой анализ, описывающий движение материальных тел под воздействием заданных сил и основные пояснения текстильного материаловедения для описания цроцесса разрыва смешанной прязга. Машинные эксперименты с математически-

ми моделями проводились на ЭВМ с использованием основных положений теории планирования экспериментов и методов математической статистики.

Научная новизна. Показана физическая сущность процесса формирования прочности пряжи из волокон с различными значениями модуля продольной упругости.

Теоретически доказано влияние при вытягивании продукта неровноты по лкнещрй плотности на неровноту по составу волокон.

Дано теоретическое объяснение установленному ранее недостаточному качеству смешивания на ленточных машинах.

Экспериментально доказано влияние эксцентриситета глазных барабанов чесальной масшны на качество смешивания компонентов.

Получены уравнения регрессии, позволяющие прогнозировать показатели пряжи в зависимости от величины эксцентриситета главных барабанов чесальной машины.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты экспериментальных исследований, проведенных в условиях прядильно-ткацких фабрик имени Балашова и имени Красина . показали зависимость качества смешивания от 'эксцентриситете поверхности главного барабана чесальной машины, что в свою очередь сказывается на показателях пряжи и внешнем виде ткани. Совершенствование технологии получения смешанной пряжи путем; снижения эксцентриситета главных барабанов чесальной машины на 0,14 мм дало возможность снизить отклонение содержания полиэфирных волокон вдоль пряжи с ±3,5$ до +2,8% и улучшить качественные показатели. Результаты проведенных исследований могут бить использованы для анализа процессов, протекающих на чесальных машинах и дои оценки качества пряжи.

Результат работы по использованию химических нитей в ткани внедрены на фабрике имени Красина. При этом появилась возможность расширения цветовой гаммы, тональности, улучшения физико-механических показателей и внешнего вида тканей.

Основные научные результаты работы могут быть использованы на производстве при выпуске смешанных пряжи и ткани и в учебном процессе в текстильных вузах прн прогнозировании качества пряжи.

Апробация. Материалы диссертационной работы доложены на:

- Всесоюзной научно-исследовательской конференции "Эффективное использование химических волокон и нитей для расширения ассортимента и улучшения качества тканей", город Москва, 1988г;

- научных конференциях профессорско-преподавательного состава КТИ 1989-1991 гг.;

-международной научно-технической конференции "Проблемы текстильной и легкой промышленности в современных условиях", город Иваново, 1992 г.;

- заседании'кафедры прядения КТИ, 1992. г. '

Публикации. Основное содержание работы отражают статьи

в а;урнале "Известия вузов. Технология текстильной промышленности"; тезисы докладов на Всесоюзной научно-технической конференции, проходившей в городе Москве; , на международной научно--техническои конференции в городе Иваново; заявка на промышленный образец.

Объем работы. Работа изложена на 126 страницах машинописного текста, содержит введение, 4 главы, общие выводы, список литера туш из 72 наименований, /8 рисунков, 30 таблиц, приложения н£) 28 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы основная цель, научная новизна л практическая значимость полученных результатов.

Р первом разделе рассмотрены пути улучшения внешнего вида и к ;чества смесовой ткани. Основными из них являются повышение равномерности исходных составляющих ткани и уменьшение количества пороков в них. В связи с этим проведен анализ всех известных способов подготовки исходных компонентов ткани: переработка ■ штапельных химических волокон, сокращенная система переработки жгутовых волокон, получение комбинированной пряди путем соединения комплексной .химической нити с волокнистой мычкой, использование химической нити в чистом виде. Анализ показал, что наиболее перспективными способами в хлопчатобумажной промышленности являются переработка штапельных химических волокон в смеси с хлопком и использование химических нитей в качестве утка.

В производстве тканей из сметанной прялш проблему повышения равномерности ткани можно решить путем снижения неровноты по линейной плотности и составу волокон основных и уточных нитей. В связи с этим проведен анализ способов смешивания, позволивший сделать вывод о целесообразности применения в кардной системе смешивания на ранних этапах прядения с целью получения однородной пряжи. Однако, нет единого мнения.о влиянии способа ' смешиваний на показатели пряжи и ткани. Рассмотрен процесс смешивания разнохарактерных ^олокон по всем переходам. Проводимые научные исследования, решающие вопросы снижения длинноволновой неровноты на ранних этапах прядения не решают всех проблем процесса смешивания по причине возникновения неровном на коротких

отрезках на последующих переходах прядильного производства. Равномерную пряжу можно получить только при одновременном контроле нескольких направлений: характеристики разнохарактерных волокон, техническое состояние оборудования, конструктивна несовершенств вытяжных приборов и т.д.

Изучением процесса изменения.структуры волокнистого продукта в вытяжном приборе, в основной, занимался Кочу Х.Т. Он определил ряд, причин, влияющих на рассортировку волокон разнохарактерных компонентов. В имеющихся исследованиях установлена односторонняя связь между неровнотами по составу и то линейной плотности. Обратная связь не рассмотрена.

Изучением причин возникновения неровноты в поле вытягивания занимались Севостьянов А.Г., Иванов А.Н., Ефимова А.К. и другие. Или'установлено, что для получения равномерной по толщине пряжи необходимо повысить требования к техническому состоянию машин и качеству чесальной ленты. Исследованиями зависимостей неровноты продукта от различных факторов на чесальном оборудовании занимались Ашнин Н.М.,

v

Оренбах С.Б., Русакова H.A. и другие. Главным результатом их работ является исследование влияния параметров наладки чесальной машины на неровноту продукта по линейной плотности. Однако, в этих работах не рассматривались вопросы о неравномерности распределения волокон разнохарактерных компонентов. Не изучены причины' изменения структуры волокнистого материала в чесальном отделе . и влияния их на качество пряжи.

Использование' химических волокон для производства пряжи с -улучшенными потребительскими 'свойствами требует глубоких знаний■■ • о взаимодействии разнохарактерных волокон при разрыве пряжи, .;

влиянии их индивидуальных свойств, а также соотношения масс компонентов на изменение физико-механических показателей продукта прядения.

СДним из решений повышения качества ткани является правильный выбор сырья и состава смеси.Вопросами прогнозирования'занимались Ванчиков-Л.М., Корицкий К.И., Морин 10.<2. и другие исследователи.' Результатом всех работ является исследование влияния разрывного удлинения компонентов на значение разрывной нагрузки пряли.' Но при определении количественных зависимостей мезгду прочностью пряжи и разрывными, деформационными характеристиками волокон, для смешанной пряли не полностью раскрыты особенности процесса формирования механических свойств смешанной пряхси. Необходимо разностороннее изучение процесса растяжения пряжи, зависимостей свойств продукта прядения от индивидуальных свойств компонентов.

Во втором разделе раскрыта физическая' сущность процесса формирование пряни из компонентов с различными свойствами. Рас-мотрены особенности процесса разрыва равномерной по толщине и структуре пряжи при одноцккловом нагруденил.Теоретические исследования показали, что разрывная нагрузка пряжи из смеси с небольшим содержанием волокон более растяжимого компонента обуславливается суммарной прочностью Р^' менее растяжимых волокон, разрывающихся при растяжении прйжи и сопротивлением растяжению волокон Р обладающих более высоким разрывным удлинением

•Эта формула справедлива до определенного соотношения, т.е.

Е

?

где: / (- линейные плотности компонентов;

1^2 ~ к0Э(2г5ИЦ11ек'111 использования прочности волокон компонентов с различным удлинением в прочности пряжи;» ■ бд - разрывное напряжение компонентов смеси;

Т - линейная плотность пряки;

Е{ ] Ег - модуль продольной упругости волокон компонентов.

После достижения этого соотношения процесс растяжения пря-• жи начинает сопровождаться увеличение разрывного удлинения пряжи, а прочность продукта начинает зависеть от суммарной прочности разрывающихся волокон с большим разрывным удлинением.

Предложена методика расчета разрывной нагрузки пряжи из ' смеси хлопка и химических волокон с учетом коэффициентов использования прочности волокон компонентов в прочности пряжи.

Проведена экспериментальная работа по повышению качества пряки из смеси хлопка с химическими волокнами (полиэфирными, вискознши.высокошдульшащ) путем выбора рациональной смески. Исследованиями установлено, что повышение прочности, модуля упругости химических волокон приводит к существенному улучшению физико-механических свойств смешанной пряки. Результаты испытаний пряки при различном соотношении масс компонентов показали, что со всем показателям емеианиая пряка превосходит аналогичную пряну, выработанную из средпевйлокнистого хлопка, при содержании в смеси химических волокон свыше 50$. Однако, отличие гигроскопичности химических волокон определяет область их использования: для тканей сорочечной и плательной групп рациональными смесками следусс считать 55£ хлопка с 45^ химического компонента, для

В

плащевых и курточных тканей - смесь хлопка с 67$ химических волокон^

Третий ггздел посвящен исследованиям процесса смешивания разнохарактерных волокон на коротких отрезках, что определяется наладкой машины.

Проведен теоретический анализ процесса смешивания на ленточных, ровничных и прядильных ыашиах. Выведена зависимость, показывающая, что отклонение содержания компонентов от заданной величины при смешивают лентаын прямо пропорциональна норовноте по линейной плотности входящих в внт.щшой прибор лонт. Рассмотрен процесс рассортировки разнохарактерных волокон при вытягивании. Установлено, что одним из факторов, влияющих на неровяоту по 'составу компонентов является неравномерность движения волокон в поле вытягивания по причине различных форм поперечного сечения.

На примере чесальной машины, экспериментально доказано, что техническое состояние оборудования (величина эксцентриситета поверхности главных барабанов) оказывает влияние на изменение структуры волокнистого материала, что сказывается на качество пряжи. Результаты исследования распределения волокон вдоль пряжи показали, что наличие барабанов с повышенным эксцентриситетом его поверхности приводит к возрастанию нераномерности распределения компонентов. Приведены результаты производственных и лабораторных исследований показателей пряжи в зависимости от величины эксцентриситета поверхности главных барабанов и линейной плотности продукта прядения.

Результаты натурных и машинных экспериментов совпадают, что .свидетельствует об адекватности полученных моделей.

В машинном эксперименте по плану Коно для переменных. Х| и %2 (эксцентриситет первого и второго барабанов) и Хд (линейная плотность пряжи) построены регрессионные модели для следующих параметров оптимизации: относительная разрывная нагрузка У 2 пряжи, коэффициент вариации по разрывной нагрузке У2, коэффициент вариации по линейной плотности Уд, стойкость к истиранию У4, выносливость к многократному растяжению Уд.

Для основных параметров пряжи кольцевой системы прядения

= 10,387 - 0,12 - 0,2X2 - 0,65Х3 - 0,15Х^ + + 0,34 + 0,09 Х1Х2 - 0,14 Х^д + 0,08 Х2Х3

У4 = 1009,4 - 98,1X3- - 449,25X2 + 3276Х3 + 134,85x1 + + 2961,5Х| - 65,8Х1Х2 - 225,35Х2Х3

У5 = 1289,467 - 235,87 Хх - 130X2 + 742,25Х3 -

- 1179,8х| ч- 368,66 ,х| + 1048,29 х| _

- 92,81 - 176,87

На основе полученных уравнений регрессии на ЭВМ произведена распечатка поверхностей отклика. Совместный анализ позволил определить влияние факторов на свойства пряжи. Установлено, что повышенный эксцентриситет поверхности главных барабанов приводит:

- к снижению стойкости к истиранию и выносливости к многократному растяжению;

- к повышению неровноты пряяи по разрывной нагрузке и линейной плотности.

Аналогичные.зависимости для пряжи пневмомеханической системы прядения имеют менее выраженную форму. Прядильная камера,,благодаря дополнительному смешиванию, обеспечивает большую однородность*

1(1

что ведет к меньшему изменению основных механических показателей.

Совместное решение уравнений при ограничении области определения наилучших показателей позволило найти оптимальные параметры: Х^ = 0,05мм, Х2 = 0,05мм.

В конце главы представлены результаты производственных испытаний чесальной машины с мишмальшми эксцентриситетами поверхности главных барабанов. Испытания проведены в производственных условиях фабрики имени Красина на машине ЧВД-4.

По результатам проверки установлено, что ограничение величины эксцентриситета поверхности главного барабана позволило повысить прочность пряжи на и снизить процентное отклонение содержания полиэфирных волокон с +3,5/? до ±2,8$,

В четвертой главе исследовано влияние химических нитей на внешний вид и качество смесовых тканей.

Улучшение внешнего вида и качества изделия возможно осуществить за счет использования химических нитей, обладающих улучшенными эстетическими и эксплуатационными свойствами. Введение химических нитей в ткань ведет к снижению количества дефектов ее поверхности. Производственная проверка и испытания тканей показали целесообразность совместного использования хлопчатобумажной пряжи в основа и химических нитей в утке, обеспечивающего повышение разрывной нагрузки и стойкости к истиранию. Кроме того, химические нити придают ткани блеск, мягкий гриф, шелковистость. Их применение позволяет расширить колористические возможности.

выводы

1. Анализ ранее проведенных работ внявил необходимость дальнейшего исследования путей улучшения внешнего вида и качества смесовой ткани.

2. Показана физическая сущность процесса формирования пряжи из компонентов с различными значениями модуля продольной упругости. Дано теоретическое объяснение повышению разрывного удлинения смешанной пряжи.

3. Приведена методика расчета разрывной нагрузки пряки из смоси хлопка и химических волокон с учетом коэффициентов использования прочности волокон компонентов в прочности пряжи.

4. Результаты исследования изменения качественных показателей при различном соотношении масс компонентов позволяют установить, что по всем показателям смешанная пряжа с содернанием в • смеси химических волокон свыше 502 превосходит аналогичную, выработанную из средневолокнистого хлопка. Однако, отличие гигроскопичности химических волокон определяет область их использования: для тканей сорочечной и плательной групп рациональными смесками следует считать 5С$ хлопка и 50% химических волокон (полиэфирных, высокомодульных, вискозных), для плащевых и курточных тканей - 33$ хлопка и 67$ химического компоненту.

5. Выведена аналитическая зависимость, показывающая, что отклонение содержания компонентов от заданной величины при смешивании лентами прямо пропорциональна неровноте по линейной плотности входящего продукта.

6. Проведен теоретический анализ процесса рассортировки вмокоп в поло вытяишашш. Доказана двухсторонняя связь неровноты то .'¡гнеГ'коц плотности и составу волокон.

7. Результаты экспериментальных исследований показали, что

при обработке волокнистого продукта на чесальных машинах в зоне

"барабан - шляшш" возможна расс'ортировка волокон.

' т

8. Доказано, что увеличение эксценриситета рабочей поверхности главных барабанов приводит к снижению равномерности распределения компонентов по длине продукта и стойкости цряжи к истиранию.

. 9. Еще раз подтверждено влияние эксцентриситета главных барабанов на неровноту пряжи по разрывной нагрузке и линейной плотности.

10. Получены уравнения регресии и поверхности откликов, позволяющие прогнозировать параметры пряжи при обработке волокна в чесальной машине при различном эксценриситете поверхности главных барабанов.

11. Производственная проверка результатов работы подтвердила целесообразность ограничения величины эксцентриситета поверхности главных барабанов для получения пряжи с повышенной равномерностью по структуре. При снижении величины эксцентриситета главных барабанов на 0,14 ш уменьшается процентное отклонение содержания полиэфирных волокон в пряже пневмомеханической системы с±3,5% до ± 2,8%.

12. При выработке пряжи линейной плотности 20 текс снижение эксцентриситета второго главного барабана на чесальной машине

с 0,17 мм до 0,03 мм позволит увеличить разрывную нагрузку при испытании одиночной нити на 3$, снизить коэффициент вариации по эФому показателю на

13. Показана экономическая целесообразность ограничения эксцентриситета главных барабанов чесальной машины.

14. Снижение влияния величины эксцентриситета рабочей поверхности главных барабанов можно производить в производственных ус-

• ловиях с помощью устройства для заточки гарнитуры ГЗГ-М, выпускаемого ПО "Ивмаиприбор". •

15. Разработанные смесовые ткани с вложением в уточную систему полиэфирных текстурированяых, ацетатно-капроновых, фасонно-петлистых и друтих нитей превосходят хлопчатобумажных прототипов по физико-механическим свойствам л внешнему виду.

16. Показана экономическая целесообразность разработки тканей с использованием химических нитей.

Основное содержание диссертации изложено в работах

1. Таратина Г.В., Кузьмичева A.C. Хлопкополиэфирные ткани.

//Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Эффективное использование химических волокон и нитей для расширения ассортимента и улучшения качества тканей" - Москва. - 1988 г.

2. Маэяр И.II., Кузьмичева A.C., Комаров В.Г. Влияние числа волокон в поперечном сечении пряжи на неровноту. //Прогрессивная техника и технология в прядении и перспективы ее развития.

/Межвуз.сб.научн.тр. - Иваново. - 1990.

3. Кузьмичева A.C. Влияние величины эксцентриситета главных • барабанов чесальной машины на рассортировку волокон и качество пряжи// Тезисы доклада международной научно-технической конференции "Проблемы развития текстильной и легкой промышленности в сов-' ременных условиях". - Иваново. - 1992.

4. Кузьмичева A.C., Комаров В.Г. К вопросу о свойствах пряжи из смеси натуральных и химических волокон// Технология текстильной промышленности Л 4 - 1992.

5. Заявка на промышленный образец " Ткань Головкина O.A., Курносова В.В., Таратина Г.В., Кузьмичева А.С.Россия. №59447/1103. Приоритет 01.04.92г.

6. Кузьмичева A.C., Лебедев В.П. Влияние величины эксцентриситета главных барабанов чесальной машины на рассортировку волокон и качество пряжи.// Технология текстильной промышленности.

» I - 1993.