Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Литературный обзор 11
1.1 Краткий анализ объёма производства и переработки коконов за 11 последние 10 лет
1.2 Практические аспекты использования неутилизированных 17 шелковых отходов
1.2.1 Технологии очистки шелковых отходов от посторонних примесей 19
1.3 Физико-механические свойства шелковых отходов 24
1.4 Применение шелковых отходов в условиях шелкомотальных фабрик Республики Таджикистан 25
1.5 Физико-химические аспекты получения и применения серицина из шелковых отходов для шлихтования хлопчатобумажной пряжи 27
1.6 Способы выделения серицина из шелковых отходов 35
1.7 Современные шлихтующие составы на основе природных полимеров 39
1.8 Технология получения бикомпонентной пряжи 42
ГЛАВА 2 Объекты и методы исследования 46
2.1 Получение экстракта серицина из шелковых отходов в лабораторных условиях 46
2.2 Определение характеристической вязкости 46
2.3 Методы определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве (ГОСТ 66112-73) 47
2.4 Определение разрывной нагрузки, удлинения при разрыве и раздирающей нагрузки тканей (ГОСТ -3813-72) 48
2.4.1 Отбор и подготовка элементарных проб 48
2.5 Способ приготовления шлихты 48
2.6 Определение концентрации шлихты 48
2.7 Способ получения комбинированной пряжи 49
2.8 Метод парной регрессии и корреляции 50
2.8.1 Классическая парная линейная регрессия 51
2.9 Методики крашения хлопчатобумажной ткани активными красителями 54
2.9.1 Методика проведения промывки целлюлозных материалов, колорированных активными красителями 55
2.10 Методики определения содержания красителей на тканях 55
2.11 ИК- спектроскопия
2.12 Методики определения устойчивости окрасок текстильных материалов 57
2.13 Оценка точности проводимых измерений 58
2.14 Характеристика суровой хлопчатобумажной ткани 59
ГЛАВА 3 Обсуждение результатов 60
3.1 Оптимизация процесса экстрагирования серицина 60
3.1.1 Вязкостные (реология) характеристики экстракта серицина 63
3.2 Оптимизация шлихтующего состава на основе экстракта серицина 65
3.2.1 Разработка промышленных форм шлихтующих составов и результаты производственных испытаний 69
3.2.2 Оценка свойств пряжи, ошлихтованной новым составом на основе извлеченного серицина шелка 72
3.2.3 Влияние состава шлихтующей композиции на проходимость (гладкость) бикомпонентной пряжи на ткацком станке
3.3 Оценка влияния шлихты на основе серицина на результаты крашения хлопчатобумажной ткани ативными красителями 78
3.4 Разработка технологии производства бикомпонентной пряжи из экстрагированной волокнистой массы
3.4.1 Обоснование выбора ассортимента бикомпонентной пряжи 92
3.4.2 Исследование физико-механических свойств бикомпонентной пряжи 97
3.5 Расчет экономической эффективности от внедрения предложенных в диссертации технических решений 103
3.5.1 Расчет экономической эффективности применения предлагаемого рецепта шлихты 103
3.5.2 Расчет фактического годового экономического эффекта от получения бикомпонентной пряжи 108
Заключение 113
Список использованных источников
- Практические аспекты использования неутилизированных 17 шелковых отходов
- Определение характеристической вязкости
- Разработка промышленных форм шлихтующих составов и результаты производственных испытаний
- Разработка технологии производства бикомпонентной пряжи из экстрагированной волокнистой массы
Введение к работе
Актуальность работы. Повышение конкурентоспособности текстильной продукции наряду с расширением ассортимента и структурных свойств немыслимо без снижения ее материалоемкости и затрат на исходное сырье. Использование отходов и вторичных материальных ресурсов позволяет значительно сократить расходы на создание суровых тканей и их отделку, загрузить простаивающие производственные мощности, создать дополнительные рабочие места. Особенно ценно с точки зрения экологизации производства и продукции, а также ресурсоэкономии в текстильных процессах, является использование неутилизируемых отходов. Для производств, специализирующихся на создании материалоемких тканей из натурального шелка, совершенствование процессов в направлении возврата отходов производства в технологический цикл, является актуальным и значимым как для удешевления продукции, повышения ее конкурентоспособности, расширения ассортиментного ряда, так и экологизации производства за счет минимизации отходов.
В настоящее время на шелкомотальных предприятиях Республики Таджикистан всего 10-15% коконов соответствуют отборному и первому сорту, а большую часть составляют коконы 2-го и 3-го сортов. Следовательно, при переработке таких коконов значительно увеличивается количество отходов шелка на кокономотальных фабриках. Использования всех не утилизированных отходов шелка, является ценным текстильным сырьем и не превышает 12 % от массы коконов, в то время как их фактическое содержание в производствах Республики Таджикистан составляет 25-30 % от общего объма производства.
Проблемы переработки натурального шелка относятся к приоритетным, что
отмечено в Постановлении Президента Республики Таджикистан от 30 августа 2011
года № 409 «Развитие шелководства и переработки коконов тутового шелкопряда в
Республике Таджикистан на 2012-2020 годы». В связи с этим создание безотходных
технологий переработки натурального шелка, получение из неутилизированных
отходов шелкового производства новых штапелированных шелковых волокон и
клеящих веществ для шлихтования нитей основы является весьма актуальным и
востребованным направлением. Развитие научного направления по использованию
серицина в качестве шлихтующего вещества хлопчатобумажных тканей, позволит
исключить стадии подготовки суровой ткани перед крашением, и как следствие,
существенно сократить стадийность отделки и повысить энерго- и
ресурсоэкономию. Разработка новых подходов к построению технологического процесса получения бикомпонентных хлопкошелковых пряж является актуальной и будет способствовать повышению качества, снижению себестоимости выпускаемых тканей и их конкурентоспособности не только на региональных, но и мировом рынке.
Цель работы -создание новых и усовершенствование существующих ресурсосберегающих технологий глубокой переработки не утилизируемых шелковых отходов, а также разработка эффективных методов их использования в производстве текстильных изделий на стадии шлихтования и формирования бикомпонентной пряжи.
Для достижения этой цели поставлены и решались следующие основные
задачи:
-
Изучение использования неутилизированных отходов шелкового производства и методов очистки шелковых отходов от механических примесей для получения волокнистой массы и экстрактов серицина;
-
Разработка технологии использования неутилизированных отходов шелкового производства для шлихтования нитей основы, позволяющий полностью исключить стадию подготовки суровых тканей перед крашением активными красителями;
-
Разработка способа перевода серицина в твердое порошкообразное состояние. Оценка клеящей способности экстракта серицина и возможности его использования в качестве шлихты, установление реологических зависимостей;
-
Разработка и оптимизация процесса шлихтования, обеспечивающего получение требуемых прочностных свойств пряжи в процессах ткачества и позволяющего исключить подготовку суровой ткани перед крашением активными красителями;
-
Проведение сравнительной оценки цветовых характеристик окраски хлопчатобумажной пряжи, ошлихтованной экстрактом серицина, с результатами крашения активными красителями тканей, ошлихтованных крахмальной шлихтой;
-
Разработка способа получения бикомпонентной пряжи из хлопка и волокнистой массы, которая получена после извлечения серицина;
-
Проведение производственных испытаний разработанных технологий, оценка экономической эффективности использования предложенных в диссертации решений.
Научная новизна работы заключается в разработке новых теоретических и практических подходов в решении фундаментальных задач совершенствования процессов переработки отходов шелкомотальных производств за счет оптимизации способа получения экстракта серицина для шлихтования целлюлозных пряж, технологии отделки материалов на их основе, исключающей операцию подготовки суровой ткани перед крашением активными красителями, а также получения бикомпонентной хлопко-шелковой пряжи, обеспечивающей безотходность сырья шелкового производства.
При проведении исследований впервые получены следующие наиболее существенные научно-технические результаты:
- впервые изучен способ получения из всех неутилизированных отходов
шелкового производства порошкообразной формы экстракта серицина для
изготовления шлихты;
- на основе сравнительной оценки реологических свойств растворов
природных полимеров и основных физико-механических показателей
ошлихтованной хлопчатобумажной пряжи выявлены преимущества процесса
шлихтования экстрактами серицина перед шлихтованием составами на основе
крахмала;
- на основе выявленных зависимостей выхода серицина от соотношения
сырья и количества растворителя, а также времени экстракции и
характеристической вязкости растворов серицина, установлены оптимальные условия получения шлихты с требуемыми свойствами.
- обоснована целесообразность получения шлихты на основе всех
неутилизированных отходов шелкового производства, позволяющая полностью
исключить стадию подготовки суровых тканей перед крашением;
- впервые доказана перспективность использования предложенных
шлихтующих препаратов для тканей, изготовленных из высококачественного
хлопка, с возможностью обеспечения получения высоких колористических
физико-механических показателей окрасок активными красителями, полученных
на стадиях отделки, исключая процесс подготовки.
- установлено оптимальное соотношение волокон хлопка низких сортов и
волокон шелка, полученных после извлечения серицина, в составе
бикомпонентной хлопко-шелковой пряжи, обеспечивающее требуемые прядомые
свойства по кольцепрядильной системе;
- разработан новый способ получения бикомпонентной пряжи из хлопка и
волокнистой массы, полученной после извлечения серицина, проведено технико-
экономическое обоснование целесообразности получения смесовой пряжи.
Практическая ценность и реализация результатов. Экспериментально доказана возможность применения отходов шелкового производства - серицина в качестве шлихты для целлюлозной пряжи, что позволило исключить операцию расшлихтовки в технологиях отделки хлопчатобумажных тканей.
Разработан способ изготовления смешанной пряжи на основе отходов шелка и хлопкового волокна. Внедрение разработанных способов в производство позволило получить экономический эффект в сумме 96 512 сомони в год (1 090 585 руб. в год). Проведенные исследования позволили в определенной мере решить экологические проблемы, связанные с утилизацией неиспользуемых отходов шелка. Новизна разработанных технологических решений подтверждена 4 патентами Республики Таджикистан.
Методы исследования. В диссертационной работе применяли теоретические
и экспериментальные методы исследований. В теоретических исследованиях
использовали положения теоретической химии, технологии переработки
волокнистых материалов, методы математического планирования эксперимента,
математической статистики. В экспериментальных исследованиях применяли
химические, физико-химические и микроскопические методы анализа,
тензометрический метод измерения натяжения нити, методы фотосъемки, измерения вязкости. Обработку экспериментальных данных проводили методами математической статистики с применением ПЭВМ.
Объектами исследования являются неутилизируемые отходы шелкового производства.
Положения, выносимые на защиту.
-обоснование возможности применения экстракта серицина для шлихтования пряжи;
- способ получения и применения шлихты из отходов шелка;
-способ получения порошка серицина из экстракции отходов шелка;
-экспериментальное обоснование исключения стадии подготовки суровой ткани перед крашением из технологического цикла обработки хлопчатобумажных тканей;
-результаты изучения физико-механических свойств шлихтованной пряжи;
-способ получения бикомпонентой пряжи из неутилизированных отходов шелка и хлопчатобумажной пряжи низких сортов.
Степень достоверности полученных результатов. Достоверность
полученных результатов подтверждена воспроизводимостью и согласованностью данных при использовании технологических и физико-химических методов анализа и внедрением в производство.
Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены,
обсуждены и получили положительную оценку на региональных,
республиканских и международных конференциях (список приведен в перечне публикаций), представлены на выставке Первого Республиканского Форума «От изобретений к инновациям» - 2014, на Республиканском салоне «Лучший изобретатель года» - Душанбе-2014 (диплом I степени), на Международном Форуме «Женщины изобретатели мира» - Северная Корея-2016 (серебряная медаль) и на конкурсе «Лучшая научная работа» в секции «Технические науки» -Чехия-2017 (диплом II степени).
Личный вклад соискателя состоит в выборе направлений исследования, постановке конкретных задач, разработке методик экспериментов и их реализации, научном анализе и интерпретации полученных результатов. Изложенные в диссертации результаты отражают самостоятельные исследования автора и его работы, выполненные в соавторстве.
Диссертант непосредственно принимал участие в опытно-промышленной проверке разработанных им шлихтующей композиции и технологий, а также во внедрении и реализации их в промышленном масштабе.
Публикации. Основные результаты выполненных исследований представлены в 23 печатных работах, в том числе, в 2 статьях в журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, в 17 статьях, опубликованных в научно-технических журналах и сборниках научных трудов. Получено 4 патента Республики Таджикистан.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 143 страницах машинописного текста и состоит из введения, обсуждения результатов, экспериментально-методической части, выводов, приложения. Работа содержит, 26 рисунков, 27 таблиц, список литературы, включающий 143 наименование.
Практические аспекты использования неутилизированных 17 шелковых отходов
Снижение производства шелка-сырца и шелковых тканей в значительной мере происходит из-за экспорта коконов и их переработки на существующем оборудовании при существующей технологии.
Увеличение производства натурального шелка требует повышения качества коконного сырья и эффективного его использования. Принятые меры [11, 12] по улучшению породы грены, условий выкормки и технологии первичной обработки существенно сказались на валовом росте заготовок кокона за последние годы, однако качество их продолжает, к сожалению, оставаться низким.
Такое положение шелководческой отрасли потребовало срочного вмешательства Правительства Республики путем принятия специального «ПОСТАНОВЛЕНИЯ Правительства Республики Таджикистан от 30 августа 2011 года» № 409 об утверждении «Программы развития шелководства и переработки коконов тутового шелкопряда в Республике Таджикистан на 2012-2020 годы» [10].
Для решения задач, заложенных в этой программе, необходим тщательный анализ существующей в республике технологии производства и переработки коконов, выявление причин, вызывающих снижение количества и качества производимой продукции, и разработка мероприятий по повышению эффективности использования шелковых отходов как один из путей увеличения производства шелковых тканей и повышения их качества. За последние годы с увеличением объемов заготовок шелковичных коконов в Республике Таджикистан существенно увеличивается количество отходов шелка. К ним относятся неутилизируемые шелковые отходы, которые из-за высокой засоренности до сегодняшнего дня не используется.
Как видно из диаграммы (рис.2), в настоящее время, всего 10-11 % отходов не перерабатываются промышленностью и попадают в неутилизируемые промышленные отходы. Однако, с переходом предприятий шелковой отрасли на рыночные отношения, увеличение объема производства изделий из натурального шелка, ввиду его высокой стоимости, как указывается в директивных документах правительства [9-14], будет происходить в основном за счет более эффективного использования коконного сырья и разработки безотходных технологий переработки коконов.
Разработкой безотходной технологии переработки коконов занимались российские и зарубежные ученые [15-18], по результатам исследований которых даны конкретные рекомендации применительно к условиям 70-х годов прошлого века. В связи переходом производства и переработки коконов в республике Таджикистан на новые условия, т.е. в малых фермерских хозяйствах, появилась необходимость пересмотра прежнего разделения отходов кокономотальных фабрик, так как по прежней классификации объем каждого вида отхода (незначительного количества) неэффективен для их переработки. Поэтому в данной работе ставится задача разработки новой классификации всех видов шелковых отходов с учетом их объема по республике.
В зависимости от происхождения шелковые отходы классифицируются следующим образом: – отходы шелководства (вата-сдир, коконный брак, коконы двойники, коконы гренажные); – отходы кокономотания (сдир коконный, одонки, неразмот коконный, рвань шелка-сырца); – отходы шелкокручения и шелкоткачества. Выход шелка-сырца и отходов шелкового производства в процентах от общей массы коконов согласно по литературам [19-21] составляет в %: Шелковая оболочка 46, в том числе: шелк-сырец 30, сдир коконный 8, одонки варенные 5, неразмот 1, вата-сдир 2. 1. Гренажные коконы – с оболочкой, поврежденной в результате выхода бабочки, вследствие чего они не пригодны к размотке; 2. Вата-сдир – спутанная шелковая масса, снимаемая с поверхности коконов перед их сортировкой; 3. Коконный сдир – представляет собой шелковую сетку, образуемую свободными спутанными филаментами, с помощью которой шелкопряд покрывает кокон, чтобы удержать его в определенном положении на ветке; они часто содержат кусочки листьев или веточек; 4. Коконный неразмот – запаренные коконы, частично или полностью не поддавшиеся размотке; 5. Одонки – остатки коконов после их размотки до возможного предела [19].
Результаты предварительных экспериментов по сбору и использованию всех видов отходов, образующихся во время переработки коконов на кокономотальном производстве, показали [20], что при разработке эффективных способов очистки их от посторонных примесей (рис.3) имеется возможность их использования не только в качестве сырья для получения пряжи, а также для получения клеящего материала для шлихтования нитей, так как волокна шелковых отходов являются ценным текстильным и биологическим сырьем содержащим 28-30 % серицина.
Известно, что шелковые продукты, получаемые в результате переработки коконов в шелк-сырец, содержат до 30 % серицина [21]. Следовательно, чистая шелковая масса в результате разматывания коконов составляет порядка 32 % от массы коконов.
Определение характеристической вязкости
Как видно из данных табл. 6. молекула серицина кроме вышеназванных окси-, дикарбоновых и диаминокарбоновых кислот содержит также аминокислоты, имеющие сложные, громоздкие углеводородные радикалы, такие как аргинин, гистидин, тирозин. Число остатков данных аминокислот на одну молекулу серицина достаточно большое. Вследствие этого боковые части полипептидной цепи макромолекулы серицина содержат большое число функциональных полярных групп, которые обуславливают большую полярность и гидрофильность серицина. За счет указанных свободных карбоксильных и аминогрупп серицин может образовать устойчивые химические связи с окси-группами целлюлозы и будет прочно связан с волокном. Между целлюлозным волокном и молекулой серицина возможно образование водородных связей между аминогруппами и карбоксильными группами боковых цепей серицина и гидрокси-группами и карбонильными группами целлюлозы. Помимо водородных связей, между молекулами серицина и целлюлозы возможно образование ионной связи между ионизированной аминогруппой боковых цепей серицина и гидроксильными группами целлюлозы. Большое число свободных карбоксильных групп в боковых цепях серицина (за счет дикарбоновых кислот) и наличие спиртовых групп в молекуле целлюлозы может привести к образованию ковалентной связи между серицином и целлюлозой по типу сложноэфирной связи.
И, наконец, между серицином и целлюлозой возможно межмолекулярное взаимодействие, которое может быть достаточным для связывания серицина с целлюлозным волокном, тем более, что в макромолекуле серицина имеются фибриллярные участки. Известно, что вторичная структура серицина имеет складчатую - форму и, в силу своего химического состава, объемные боковые цепи. Это обуславливает его аморфную и рыхлую надмолекулярную структуру. Прочная химическая связь, образующаяся между целлюлозным волокном и серицином в сочетании с рыхлостью его структуры, позволяют предположить, что при использовании серицина в качестве шлихты необходимость последующей расшлихтовки отпадает. При крашении рыхлая структура пленки серицина на волокне не препятствует диффузии и адсорбции красителя к волокну, а имеющиеся в серицине свободные функциональные группы боковых цепей могут образовывать химические связи не только с волокном, но и с молекулой красителя, обеспечивая тем самым прочность окраски. На прочность и устойчивость окраски будет влиять также то, что в силу большой полярности молекулы серицина усиливаются силы межмолекулярного взаимодействия между волокном и красителем.
Вопросам извлечения серицина из волокон натурального шелка и использования их в различных целях посвящены работы [62-72].
Известен способ [62], при реализации которого одновременно получают два целевых продукта: серицин с молекулярной массой 5000-6000 и фиброин с молекулярной массой 140000-150000, обладающие биологической активностью (сахароснижающим эффектом, кардиотропным действием). Данная задача решена авторами путем гидролиза коконов тутового шелкопряда при 103-105 С в течение 2,5-3 ч водным раствором 2,6-2,8 % гидроксида калия, взятого в массовом отношении к гидролизуемому сырью, равном 6:1. Фильтрат используют для получения серицина, а осадок - для получения фиброина.
В работе [63] описан способ удаления серицина путем варки шелковых тканей в растворе, полученном путем настаивания шелковых отходов в обычной воде при комнатной температуре или воде, представляющей собой сбросы шелкомотального производства. Раствор готовят настаиванием на холоде в воде отходов шелка. При таком настаивании в раствор переходят вещества, которые служат стабилизаторами коллоидного раствора серицина и являются продуктами его гидролиза. Можно пользоваться уже готовым раствором, представляющим собой сбросы воды мотального цеха шелкомотального производства.
Предлагается способ обесклеивания натурального шелка, которое достигается за счет того, что шелк-сырец, содержащий 28 % серицина, в виде мотков обрабатывается составом с рН 9.0, состоящим из умягченной воды жесткостью не более 0,1 мгэкв/л, в которой растворено 1,7 мг/л алкилолполиокситильного производного состава С8-С16 с числом оксиэтильных групп 10-15 и 0,7 г/л кальцинированной соды. Обработку погруженного в состав шелка осуществляют при модуле 1:50, температуре 96-98 0С в течение 12 минут и интенсивном перемешивании реакционной среды, достигаемой вращением мотков и циркуляцией жидкости [64].
Известен способ получения серицина из натурального шелка посредством полного растворения последнего при 85-125 oС в комплексном органическом растворителе [65]. Для его получения из гидрата N-метилморфолин-N-оксида удаляют связанную воду, добавляют органический разбавитель диметилсульфоксид (ДМСО) до содержания воды и ДМСО 0,3-0,8 моль на 1 моль N-метилморфолин-N-оксида.
Предложен способ регенерации серицина из технологической жидкости, полученной из кокомотального производства, с целью увеличения степени извлечения серицина без изменения его биохимических свойств. Для этого перед вакуумным фильтрованием проводят предварительную обработку жидкости в катодной камере диафрагменного электролизера с использованием титанового катода и графитового анода при плотности тока 30-150 А/м2 и интенсивности электрического воздействие 800-1400 Кл/л до достижения рН жидкости 7,5-10,5. Вакуумное фильтрование ведут с одновременным положением постоянного электрического поля [66].
Разработка промышленных форм шлихтующих составов и результаты производственных испытаний
Из каждой точечной пробы вырезали элементарные пробы в виде полосок: не менее пяти по основе и пяти по утку.
Элементарные пробы предварительно размечали так, чтобы одна элементарная проба не являлась продолжением другой. Продольные нити элементарной пробы должны быть параллельны соответствующим нитям основы или утка точечной пробы. Первую элементарную пробу в направлении основы размечали на расстоянии не менее 50 мм от кромки точечной пробы. Элементарные пробы в направлении утка размечали на расстоянии не менее 50 мм от края точечной пробы, распределяя их последовательно по длине.
В качестве шлихты используется только натуральное клеящее вещество, полученное при экстрагировании отходов шелкомотания, которое не требует расшлихтовки перед крашением, так как представляет собой отходы натуральных волокон [103].
Концентрация определяется по рефрактометру или путем высушивания пробы шлихты в сушильных шкафах. Пробу шлихты (2 - 4 мл), охлажденную до комнатной температуры, кладут в предварительно взвешенный с точностью до 0,01 г стаканчик. Стаканчик со шлихтой помещают в сушильный шкаф и при температуре 100 — 105О С высушивают шлихту до постоянной массы. После высушивания стаканчик ставится на 30 мин в эксикатор для охлаждения и затем вновь взвешивается, определяя тем самым сухой остаток шлихты Сш, %. Концентрация клеящего вещества в шлихте определяется в кг на 1000 л шлихты [104].
Для переработки волокон из шелковых отходов по технологии хлопкопрядильного производства были предварительно выбраны тип и сорт хлопкового волокна, физико-механические показатели которого близки к волокнам из шелковых отходов. Таким оказалось хлопковое волокно 5 – го типа II сорта.
Наилучшим вариантом смески является соотношение шелковые отходы к хлопковым волокнам 25:75. При этом прочностные характеристики новой пряжи увеличиваются на 75 % относительно хлопчатобумажной пряжи соответствующей толщины. В то же время себестоимость новой пряжи увеличится на 20 %. Обрывность по всем переходам ткацкого производства снижается на 65 - 75 %, следовательно, производительность оборудования повышается на 30 - 40 %, а качество тканей за счет снижения обрывности нитей на 15 – 20 %. Проведенные нами исследования возможности переработки шелковых отходов кокономотального производства показали, что в случае применения эффективных способов очистки шелковых отходов имеется возможность использования ее в качестве сырья для получения пряжи. Для повышения эффективности производства пряжи из шелковых отходов и хлопкового волокна нами была апробирована переработка полученного волокна с волокном, полученным из общих отходов шелкомотания. Однако такая технология также оказалась малоэффективной из-за многопереходности процесса, длительности производственного цикла, и высокой трудоемкости технологических операций [105].
Модели парной регрессии являются наиболее простыми из всех эконометрических моделей, но на их примере можно наиболее наглядно показать фундаментальные основы регрессионного анализа [106]. Итак, исследуется взаимосвязь между двумя переменными (показателями, признаками) х и у. Одна из них (х) является независимой (объясняющей, факторной, входной, экзогенной), другая (у) - зависимой (результирующей, выходной, эндогенной). При этом предполагается, что эта взаимосвязь является не функциональной, когда каждому значению х соответствует единственное значение у, а стохастической, когда каждому х может соответствовать, вообще говоря, целое множество значений у, образующих некоторую случайную величину Y. Эта неоднозначность соответствия обычно объясняется наличием неучтенных в модели факторов, ошибок измерений и т.д.
Модель, определяющая такого рода взаимосвязь, может быть выражена формулой: У = f (x,e) (2.5) и называется парной регрессией. Здесь - некоторая случайная компонента. Наиболее часто используются два вида моделей парной регрессии, в которые компонента входит либо аддитивным у = f (x) + є либо мультипликативным образом: У=/(х) -є Основной задачей регрессионного анализа является максимально точное воспроизведение регулярной (неслучайной) составляющей f(x) в соответствии с имеющимся массивом из n парных статистических наблюдений переменных х и у:
Разработка технологии производства бикомпонентной пряжи из экстрагированной волокнистой массы
В процессе шлихтования значительно изменяются свойства пряжи: - за счет приклея происходит увеличение массы пряжи, а следовательно, повышение ее линейной плотности; - в результате склеивания отдельных волокон значительно повышается прочность пряжи и уменьшается ее удлинение, так как склеивание отдельных волокон препятствует изменению извитости и скольжению одних волокон относительно других.
Так, прочность хлопчатобумажной пряжи после шлихтования повышается на 20—25 %. Падение удлинения составляет для хлопчатобумажной пряжи 25—30 %. Чтобы ошлихтованная пряжа могла противостоять трению, переменным нагрузкам, удлиняться и сокращаться в процессе зевообразования, она должна быть достаточно гладкой, иметь большую по сравнению с мягкой пряжей прочность к истиранию, достаточное удлинение, необходимые влажность и процент приклея. На свойства пряжи после шлихтования влияет используемый для приготовления шлихты клеящий материал. В табл. 15 приведены физико-механические свойства хлопчатобумажной пряжи [105].
Данные табл. 15 показывают, что при использовании крахмальной шлихты разрывная нагрузка одиночной пряжи толщиной 20,0 текс составила в среднем 317,1 сН, что на 10,9 % ниже, чем разрывная нагрузка пряжи ошлихтованных шлихтой из отходов шелка. Или разрывная нагрузка пряжи ошлихтованной пряжи из отходов шелка с добавлением крахмала на 8,5 % выше чем нагрузка пряжи, ошлихтованной из отходов шелка и имеет наибольшую прочность и наименьшую потерю удлинения. Обрывность такой основы при переработке на ткацком станке значительно ниже, чем у основы, ошлихтованной крахмальной шлихтой.
Методика определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве подробно описано в части 2.4 настоящей работы. Результаты математической обработки экспериментальных данных, полученных в лабораторных и производственных условиях с целью определения влияние рецепта шлихты на относительную разрывную нагрузку, приведенных в табл.16.
Разрывная нагрузкапри растяжении,шлихта из крахмалаРР (сН) Удлинение приразрывеL Разрывнаянагрузка прирастяжении,шлихта из отходовшелка РР (сН) Удлинение приразрывеL
Количество проб Относительная разрывнаянагрузка, контрольная.РО (сН/Текс) Относительная разрывнаянагрузка, шлихта из отходовшелкаРО (сН/Текс)
Ниже приводится результаты факторного анализа полученных экспериментальных данных согласно известным методикам. В экспериментах использовалась хлопчатобумажная пряжа линейной плотности Т=20,0 текс, которая шлихтовалась по трем рецептам из кукурузного крахмала (контрольная,а) и экстракта шелковых отходов (б). При определении сводных характеристик результатов эксперимента, число опытов и доверительный интервал определялась согласно методике профессора А.Г. Севостьянова [101-102]. 1. Среднее квадратическое отклонение, V Р = 351!9=1213 (з.Ю) Как видно из результатов математических расчетов, при использовании рецепта шлихты из экстракта шелковых отходов среднее квадратическое отклонение-V, коэффициент вариации - С и коэффициент прочности - Р значительно превосходят показатели при использовании традиционного шлихтующего агента на основе крахмала.
Известно, что условия проходимости основных нитей на ткацком станке во многом предопределяет обрывность, которое свою очередь зависит от коэффициента трения нитей основы о деталей ткацкого прибора (ламель, галева, берда) и направляющих органов станка. Также известно, что коэффициент трения пряжи при прохождении ее через органы ткацкого станка зависит от гладкости поверхности пряжи.
С целью определения влияния разных рецептов шлихты на гладкость поверхности пряжи нами проводились фото-микроскопические исследования по методике [115]. Результаты микроскопических исследований ошлихтованных нитей показали, что при шлихтовании экстрактом серицина образуется более равномерная пленка, на поверхности нитей. Благодаря чему наблюдается незначительное повышение прочности пряжи (на 5-7%), а повышение удлинение пряжи находится в пределах допустимой ошибки (2-3%). На рис. 15 приведены образцы не шлихтованной и ошлихтованной с экстрактом серицина в лабораторных условиях.
Образцы пряж ошлихтованной с экстрактом серицина: а)- не шлихтованная б) – шлихтованная С целью определения эффективности применения новых рецептов шлихты, нами в условиях ткацкой фабрики №3 ООО «Нассочи точик» проведены эксперименты по ниже приведенной методике. Так как в настоящее время на ткацких станках АТПР-120, в основном вырабатывается ткань Миткаль арт.36 (см. табл. 17), из хлопчатобумажной пряжи линейной плотности 20,1 текс, нами были подготовлены 10 штук пробных основ длиной 1000 метров каждый, из бикомпонентной пряжи линейной плотности Т=20,2 текс, вместо хлопчатобумажной Т=20,0 текс, уточная нить х/б пряжа Т=20,2 не менялась. Известно, что одним из основных показателей эффективности ткацких станков является обрывность, для определения последнего было выделено 10 ткацких станков типа АТПР – 120 из одного комплекта, которые обслуживала одна ткачиха и один помощник мастера. Выработка опытной ткани производилось последовательно по вариантам, контроль за обрывностью производился хронометражным методом.