Вивчення розвитку ресурсозберігаючих технологій – використання сировинної бази України для потреб текстильної промисловості. Визначення необхідного обладнання і технологічних операцій, які передують прядінню з короткого волокна льону низьких номерів.
Аннотация к работе
Застосування технологій з переробки короткого волокна льону вирішило б ряд проблем, повязаних з браком сировини для бавовняних підприємств та забезпеченням робочими місцями деяких регіонів України. Актуальність теми полягає в комплексному економічному, технічному та технологічному вирішенні проблеми заміни одного виду сировини (бавовна) іншим (льон низьких номерів), який з успіхом може конкурувати з бавовною. Актуальність даної теми знайшла своє відображення також у “Державній програмі розвитку легкої промисловості на період до 2000 року”, де підкреслено, що одним із найважливіших напрямів розвитку легкої промисловості є зміцнення сировинної бази галузі та модернізація необхідного обладнання для переробки місцевих сировинних ресурсів. Провести дослідження технологічних процесів, необхідних для поліпшення параметрів лляного короткого волокна на технологічних ланцюжках різних текстильних підприємств України, які працюють на обладнанні для переробки бавовни, з метою використання короткого волокна льону низьких номерів, як сировини для бавовняних підприємств. Основні дослідження проводились на підприємствах: відкритого акціонерного товариства “Генічеський текстиль” (ВАТ “Генічеський текстиль”), акціонерного товариства Херсонського виробничого бавовняного обєднання (АТ ХВБО), відкритого акціонерного товариства “ВОЛТЕКС” (ВАТ “ВОЛТЕКС” ) місто Луцьк, на бавовняному обладнанні.
Список литературы
Публікації з теми дисертації містять 11 найменувань, у тому числі, статей -10, тез доповідей на конференціях -1.
Структура та обсяг дисертаційної роботи.
Дисертаційна робота складається з вступу, літературного огляду, теоретичної частини, методичної частини, експериментальної частини, рекомендацій з використання результатів досліджень в умовах виробництва, загальних висновків, списку використаних джерел та з додатків. Дисертація містить 138 сторінок, 60 таблиць, 45 рисунків, 4 додатки обсягом 26 сторінок, 91 найменування літературних джерел.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обгрунтована актуальність теми, сформульовані мета та задачі дослідження, вказані методи дослідження, показані наукова новизна та практичне значення роботи.
У літературному огляді викладені: екскурс в історію виробництва лляних виробів; основні напрямки розвитку виробництва лляних матеріалів; вказано на особливість лляних виробів порівняно з виробами, які виготовлені з іншої природної сировини.
У теоретичній частині виведені та сформульовані визначення таких понять, як “котонін”, “механічне котонування”, “фізико-механічне котонування”, “хіміко-механічне котонування”,”біомеханічне котонування”, “глибина котонування”.
У методичній частині наведені параметри лляних волокон, у порівнянні з параметрами бавовняних волокон, описані методи дослідження.
В експериментальній частині представлені й обговорені результати досліджень. Зроблено апроксимацію отриманих діаграм.
У розділі “Рекомендаціі щодо використання результатів досліджень в умовах виробництва” дані поради з застосування зміни заправних параметрів технологічного обладнання для одержання наданих якостей котоніну та пряжі.
Екпериментальна частина
Підрозділ 1. Дослідження впливу різноманітних технологічних операцій та обладнання на параметри котоніну, виготовленого на першому технологічному ланцюжку по переходах
Технологічний ланцюжок для одержання механічного котоніну (на АТ ХВБО) має вигляд: ПЛ-150-П1(потокова лінія для переробки льону) СН-3(змішувач безперервної дії) РГ-1М (розпушувач горизонтальний) МТ (тіпальна машина) ЧМ-50 (чесальна машина).
Досліджено якісні параметри котоніну, отриманого після кожної технологічної операції. Результати досліджень зведені в таблиці, побудовані діаграми розподілу волокон згідно довжини після кожного технологічного переходу в порівнянні з бавовною, та діаграми розподілу волокон згідно з поперечним діаметром волокна.
Аналізуючи діаграму розподілу волокна згідно довжини, та діаметр волокна після кожної технологічної операції, доведена необхідність кожного технологічного переходу для достатнього розщеплення, потоншення волокон, подрібнення волокнистих комплексів, очищення від костриці та сміття. Волокно після чесання має параметри близькі до параметрів бавовни, що робить його придатним для використання як сировини для бавовнопрядильних фабрик. Виявлено, що найбільша зміна параметрів котоніну характерна для процесу чесання. Котонін, отриманий на АТ ХВБО має такі якості: штапельна довжина - 52 мм, діаметр волокна - 23,5 мкм, засміченість - 3,3 %.
Підрозділ 2.Дослідження параметрів механічного котоніну, отриманого на другому технологічному ланцюжку (ВАТ “ Генічеський текстиль”)
Технологічний ланцюжок для одержання механічного котоніну на прядильній фабриці на ВАТ“Генічеський текстиль”має вигляд: Щ3-140Ш (щипально- замаслююча машина для вовни) Ч-22-Ш (чесальний апарат для вовни).
Досліджено якісні параметри котоніну. Результати досліджень зведені в таблиці, побудовані діаграми розподілу волокон згідно довжини.
Після аналізу діаграми стає очевидним, що волокно, отримане по цьому технологічному ланцюжку, має параметри, далекі від параметрів бавовни. В цьому волокні маємо велику кількість коротких волокон довжиною до 15 мм, що пояснюється руйнуванням елементарного волокна, присутня велика кількість технічних волокон та наявність волокнистих комплексів. Усе це робить волокно непридатним для виробництва пряжі кардною системою прядіння без подальшого очищення волокон, їх розщеплення до елементарних, та без подрібнення волокнистих комплексів. Але цей механічний котонін може бути використаний як сировина для апаратної системи прядіння.
Котонін, отриманий на АТ “ Генічеський текстиль” має такі якості: штапельна довжина - 78 мм, діаметр волокна - 20,15 мкм, засміченість - 3,75 %.
Підрозділ 3. Дослідження параметрів механічного котоніну, отриманого на третьому технологічному ланцюжку ( ВАТ “Волтекс”) по переходах
Технологічний ланцюжок для отримання механічного котоніну має вигляд: СЩ - 850 М ( секційна щипально - замаслююча мащина ) СН-3 (змішувач безперервної дії ) ГР- 8М (горизонтальний розпушувач) МТ (тіпальна машина) ЧМ-50 (чесальна машина).
Досліджено якісні параметри котоніну, виготовленого на різних технологічних ланцюжках. Виявлено, що найбільша зміна параметрів котоніну характерна для процесу чесання. Результати досліджень зведені в таблиці, побудовані діаграми розподілу волокон згідно довжини після кожного технологічного переходу в порівнянні з бавовною та діаграми розподілу волокон згідно з поперечним діаметром волокна.
Аналізуючи діаграму розподілу волокна згідно довжини та діаметр волокна після кожної технологічної операції, доведена необхідність кожного технологічного переходу для достатнього розщеплення, потоншення волокон, подрібнення волокнистих комплексів, очищення від костриці та сміття. Основне потоншення волокна, його вкорочення, паралелізація має місце при чесанні, що пояснюється великою кількісттю технічних волокон та волокнистих комплексів на попередніх технологічних операціях. Параметри цього котоніну близькі за значенням до параметрів середньоволокнистої бавовни, що дає змогу переробляти його на обладнанні бавовнопрядильних фабрик.
Котонін, має такі якості: штапельна довжина - 39 мм, діаметр волокна - 21,2 мкм, засміченість - 2,5 %.
Підрозділ 4. Порівняльний аналіз якостей механічного котоніну, виготовленого на різних технологічних ланцюжках
Для оцінки якості котоніну, порівняно з параметрами середньоволокнистої бавовни досліджувались такі параметри механічного котоніну: - штапельна довжина котонованого волокна ;
- діаметр котонованого волокна;
засміченість волокна;
міцність волокна.
Порівняльний аналіз показує, що котонін, отриманий на обладнанні в ВАТ “Волтекс”, має довжину волокна найбільш близьку до довжини бавовняного волокна. Кількість прядомих волокон сягає 80 % від кількості всіх волокон.
Діаметр цього волокна найбільш близький до діаметра середньоволокнистої бавовни.
Засміченість найменша (2,5%).
Підрозділ 5. Вибір технологічного ланцюжка щодо отримання механічного котоніну з параметрами найбільш близькими до параметрів бавовни
Таким чином, технологічний ланцюжок ВАТ “Волтекс” є оптимальним для одержання котоніну з короткого волокна льону низьких номерів, для використання його як сировини для бавовнопрядильних фабрик для одержання пряжі по кардній системі прядіння.
Це повязано з тим, що на ланцюжку : СЩ -850М СН -3 ГР - 8М МТ ЧМ - 50 відбувається більше розщеплення технічних волокон і розподіл волокнистих комплексів, а також - очищення волокна від сміття та костриці, покращується паралелізація волокон та їх потоншення, що сприяє більш високому показнику розривного навантаження волокна, який перевищує аналогічний показник для бавовняного волокна. Окрім того, у цьому ланцюжку на три технологічні операції (розщеплення, паралелізації, потоншення волокон) більше, ніж на Генічеській фабриці, що вказує на кращу якість отриманого котоніну.
Котонін, отриманий на першому технологічному ланцюжку, також може бути використаний для виготовлення пряжі по кардній системі прядіння, як для чистолляних, так і для виробів із суміші лляних, бавовняних та хімічних волокон.
Котонін, отриманий на другому технологічному ланцюжку може бути використаний як сировина для отримання пряжі по апаратній системі прядіння.
Підрозділ 6.Визначення залежності зміни штапельної довжини та діаметра котонованого волокна від заправних параметрів чесальної машини
Отримання котонованого волокна - складний процес, на який впливають різні фактори на різних переходах технологічних ланцюжків. Заключною технологічною операцією, після якої отримуємо основні параметри котоніну,є чесання.
Дослідження проводились на чесальній машині ЧМ -50. До уваги бралися всі заправні параметри машини та робочі зазори між робочими частинами машини.
Для визначення маловпливаючих факторів використовувався метод дисперсійного аналізу.
Після ранжування всіх факторів, встановлено, що на якість котонованого волокна максимально впливають два фактори, зміна яких дає можливість варіювати параметрами котоніну. В результаті відсіючого дослідження виявлено ці два фактори. Це кількість обертів головного барабана та зазор між приймальним і головним барабанами.
Було сплановано визначення залежності параметрів котоніну від цих факторів, а також визначена схема дослідження.
Проведені випробування. Результати - незалежні, нормально-розташовані випадкові числа з рівними дисперсіями. Вивчення залежності якостей котоніну від заправних параметрів традиційними засобами зробити практично неможливо з причини великих енерго- та матеріальних витрат в умовах діючого виробництва, тому дослідження проводилося за допомогою ротатабельного планування другого порядку.
Загальний вигляд математичної моделі обєкту має вигляд: , (1) де : y1 - штапельна масодовжина волокна;
y2 - тонина котонованого волокна;
x1 - кількість обертів головного барабана;
x2 - розводка між приймальним і головним барабанами.
Після обробки експериментальних даних знайшли: модель для зміни штапельної масодовжини котоніну: Y1=35.01 - 0,8x1 3,12x2 (2) і модель для зміни тонкості котоніну: Y2=20,94-0,122x1 0,938x2-0,025x1x2 0,050x12-0,035x22 (3)
Відрповідно до критерію Фішера, їх можна вважати адекватними з 95% вірогідністю.
Згідно з цими рівняннями, побудовано залежності штапельної масодовжини та діаметра котоніну від кількості обертів головного барабана та розводки між головним барабаном і приймальним барабаном. За цими даними побудовані графіки. Вихідні параметри цього волокна забезпечують якість запланованих виробів.
Задаючи вихідні параметри котоніну, штапельну масодовжину чи діаметр, отримуємо заправочні параметри чесальної машини. Це дає змогу, задаючись параметрами котоніну, установлювати настройку чесальної машини.
Підрозділ 7. Залежність параметрів пряжі від параметрів котоніну
Розрахунок відносного розривного навантаження пряжі від розривного зусилля волокна проводимо згідно з формулою А.М.Соловйова. Ця формула підтверджена експериментальними даними для котоніну з параметрами: штапельна довжина - 37-38мм; діаметр -20-21мкм.
Складено програму розрахунку розривного навантаження пряжі на мові Microsoft QUICKBASIC V4.5.
Для іншої пряжі залежність між параметрами котонованого волокна та параметрами пряжі визначаємо експериментально. Це дає змогу планувати виробництво пряжі, згідно з отриманим котоніном, та навпаки, для виробництва пряжі заданих номерів отримувати котонін з потрібними параметрами.
Підрозділ 8. Апроксимація отриманих діаграм
Одержані експериментальні діаграми розподілу котонованих волокон по довжині та діаметру апроксимовано. Обробка діаграм проведена за допомогою сучасних методів математичної статистики. Результати наведені в додатках до дисертації.
ЗАСТОСУВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ В УМОВАХ ВИРОБНИЦТВА
Порівняльний аналіз параметрів механічного котоніну, виробленого на різних технологічних ланцюжках, дав можливість підібрати оптимальний технологічний ланцюжок для виробів ВАТ “Генічеський текстиль”.
Було замінено один технологічний ланцюжок (згідно з результатами досліджень, параметри котонованого волокна не відповідали необхідним значенням параметрів волокна для отримання виробів заданої якості для кардної системи прядіння)СЩ -140Ш Ч-22-Ш на інший СЩ-850М ГР-8М МТ ЧМ-50.
Рис.1 Діаграма розподілу волокон механічного котоніну, згідно довжини, отриманого на первинному та новому ланцюжках.
Аналізуючи волокно отримане на первинному та новому ланцюжках, робимо висновок, що волокно, отримане на новому ланцюжку, за своїми параметрами близьке до параметрів середньоволокнистої бавовни, а волокно, отримане на первинному ланцюжку, потребує розщеплення технічних волокон, подрібнення волокнистих комплексів та очищення від костриці та сміття.
На діаграмі крива волокна, отриманого на новому ланцюжку, повторює криву бавовни, що пояснює наявність довжини волокон котоніну у такому ж співвідношенні, як у бавовни. Воно має такі параметри: штапельна масодовжина - 38 мм, діаметр - 19 мкм, засміченість - 1,5 %. Із цього котоніну було отримано пряжу за кардною системою прядіння. Цей котонін може бути використаний у суміші з бавовною та хімічними волокнами для виробництва пряжі за кардною системою прядіння у співвідношенні 50% на 50%, 40% на 60%.
З механічного котоніну, виробленого на первинному ланцюжку, отримано пряжу №3 за апаратною системою прядіння.
Це доводить, що механічний котонін, отриманий на різному обладнанні бавовнопрядильних фабрик, можна використовувати для отримання пряжі різних номерів та по апаратній та кардній системах прядіння.
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
Доведено доцільність переходу текстильних підприємств з одного виду сировини (бавовна) на другий вид (льон низьких номерів №2-№4 ), що, хоча б частково ( від 40%до 70%), вирішить проблему з нестачею сировини (бавовни).
З усіх способів котонування нині акцент зроблено на механічне котонування з причини його низької вартості, порівняно з іншими видами котонування тому, що його орієнтовано на існуюче текстильне обладнання бавовнопрядильних фабрик, виробничі площі, обслуговуючий персонал. Вартість механічного котонування становить 40% вартості хімічного котонування, 70% від вартості фізичного котонування, 90% від вартості біологічного котонування. Цей вид котонування відрізняється більшою екологічною чистотою.
Зроблено порівняльний аналіз якостей котоніну, виробленого з короткого волокна льону, отриманого на різному технологічному обладнанні для бавовняних підприємств України. Це дало змогу підібрати таке обладнання, на якому виготовлений котонін має такі ж параметри, як у бавовни, а іноді й перевищує їх. Це вказує на можливість отримання на обладнанні для бавовняних підприємств пряжі з котоніну з заданою якістю.
Визначення залежності параметрів виготовленого механічного котоніну з короткого волокна льону низьких номерів від заправних параметрів чесальної машини дає змогу підприємствам текстильної промисловості налаштовувати чесальні машини таким чином, щоб вихідні параметри отриманого волокна відповідали параметрам бавовни. Показано звязок якості котоніну з якістю пряжі, що підтверджує можливість планування отримання пряжі заданих номерів.
Визначення показників заправних параметрів обладнання дає можливість не тільки задаватися параметрами котоніну, а навпаки, для виробництва тканин потрібного асортименту, шляхом підбору заправних параметрів технологічного обладнання, отримувати відповідний котонін.
ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ ОПУБЛІКОВАНІ
Защепкина Н.Н., Якимчук Р.П., Тиманов В.Н. Котонирование льноволокнистых материалов // Актуальные проблемы техники и технологии текстильной промышленности: Сборник научных трудов аспирантов и сотрудников технологического факультета. - Херсон, 1997. - С.11 - 14.
Защепкина Н.Н., Платонов Н.А., Краснянская О.Н. Лен и продукты его переработки //Ресурсосберегающие и энергосберегающие технологии: Сборник научных трудов. - Херсон, 1996. - С. 145 - 147.
Краснянская О.Н., Платонов Н.А., Защепкина Н.Н. Новая, экологически чистая материало- и энергосберегающая технология подготовки пенькового волокна к прядению // Ресурсосберегающие и энергосберегающие технологии: Сборник научных трудов.- Херсон, 1996. - С. 155 - 157.
Якимчук Р.П., Защепкина Н.Н., Орешко С.П. Анализ свойств лубоволокнистого котонина различных способов получения // Вестник Херсонского государственного технического университета. - 1998. - №2. - С.191.
Защепкина Н.Н. Определение понятий “котонин” и “котонизация” // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 1998. - №1. - С.58-64.
Платонов Н.А., Защепкина Н.Н., Краснянская О.Н. Химико - механическое котонирование // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 1998. - №1. - С.65-70.
Платонов Н.А., Защепкина Н.Н., Краснянская О.Н. Биомеханическое котонирование // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 1998. - №1. - С.75-79.
Защепкина Н.Н., Орешко С.П. Зависимость прочности смешанной хлопко - льняной пряжи от состава волокна // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 1998. - №1. - С.46-47.
Якимчук Р.П., Янцен Н.Ю., Защепкіна Н.Н. Аналіз сировинних витрат у виробництві тканин з природної сировини // Тези доповідей коференції “ Розвиток економічної науки в Україні та викладання економічніх дисциплін”. - Херсон, 1996.