Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы и постановка задач исследований 10
1.1. Анализ работ по комплексному исследованию условий эксплуатации, технологии изготовления, параметров строения и структуры, механических свойств сушильных сукон... .. 10
1.2. Анализ работ по проектированию шерстяной и полушерстяной пряжи и исследованию технологических процессов прядильного производства сушильных сукон 10
1.2.1. Анализ методов проектирования шерстяной и полушерстяной пряжи 10
1.2.2. Анализ методов оптимизации свойств и технологии получения шерстяной и полушерстяной пряжи ... - 17
1.2.3. Анализ методов проектирования, оптимизации свойств и технологии получения шерстяной и полушерстяной пряжи статистическими методами 20
1.2.4. Анализ работ по исследованию технологических процессов прядильного производства сушильных сукон .22
1.3. Анализ работ по исследованию технологических процессов ткацкого производства, параметров строения и структуры, механических свойств суровых тканей 25
1.3.1. Анализ работ по исследованию параметров структуры и процесса формирования мотальных паковок 25
1.3.2. Анализ работ по исследованию процесса формирования ткани на ткацком станке. 26
1.3.3. Анализ работ по исследованию параметров строения и структуры, механических свойств суровых тканей 35
1.4. Анализ работ по исследованию технологических процессов отделочного производства сушильных сукон . 38
1.5. Выводы по главе. Постановка задач исследований ...41
2. Проектирование и выработка пряжи для сушильных сукон с оптимальными характеристиками .43
2.1. Состав базовых смесей и технология изготовления аппаратной пряжи на ОАО «Невская мануфактура» ,.43
2.1.1.Состав базовых смесей ,...„.43
2.1.2 . Технология изготовления аппаратной пряжи 45
2.2. Проектирование и оптимизация пряжи статистическими методами 50
2.2.1. Апробация статистических методов проектирования пряжи на основе мериноса 64*.. „..,.. » 50
2.2.2. Проектирование пряжи на основе кроссбреда 50к для производства сушильных сукон 56
2.3. Выбор критерия оптимизации при оценке качества пряжи для производства сушильных сукон - 57
2.4. Выводы по главе 65
3. Исследование технологических процессов ткацкого производства с целью повышения качества сурового товара , 66
3.1. Технология изготовления сурового товара на ОАО «Невская мануфактура» , 66
3.2. Исследование влияния параметров строения бобины и технологических параметров перематывания пряжи на плотность намотки бобин ...72
3.3. Исследование влияния натяжения основных нитей на плотность сурового товара по утку 77
3.4. Влияние параметров строения сурового товара на толщину сушильных сукон 81
3.5. Выводы по главе . 88
4. Исследование характера изменения свойств сушильных сукон в процессе сушки и термостабилизации 89
4.1. Технология отделки сурового товара на ОАО «Невская мануфактура» 89
4.2. Влияние температуры нагрева на усадку сушильных сукон и изменение их прочностных свойств 92
4.3. Деформация сушильных сукон в процессе сушки н термостабилизации 101
4.4. Выводы по главе. 108
5. Анализ эксплуатационных свойств и комплексная оценка качества сушильных сукон
5.1. Анализ эксплуатационных свойств сушильных сукон 110
5.2. Выбор показателей качества сушильных сукон и оценка их значимости 113
5.3. Комплексная оценка качества сушильных сукон 115
5.4. Сравнительная оценка качества сушильных сукон 118
5.5. Выводы по главе 122
Общие выводы и рекомендации 125
Список использованных источников
- Анализ работ по проектированию шерстяной и полушерстяной пряжи и исследованию технологических процессов прядильного производства сушильных сукон
- . Технология изготовления аппаратной пряжи
- Исследование влияния параметров строения бобины и технологических параметров перематывания пряжи на плотность намотки бобин
- Влияние температуры нагрева на усадку сушильных сукон и изменение их прочностных свойств
Введение к работе
Сушильные сукна применяются в сушильных частях бумагоделательных и картоно-делательных машин. С помощью сукон влажное бумажное полотно прижимается к горячей поверхности вращающихся цилиндров и высушивается. Сушильные сукна способствуют улучшению теплопередачи от поверхности цилиндров к бумажному полотну, предотвращают его коробление и морщение.
Сушильные сукна должны обладать следующими основными свойствами: достаточной прочностью к различным эксплуатационным воздействиям; упругостью в широком диапазоне деформаций; устойчивостью размеров; хорошей пористостью и необходимой паро-проницаемостью; ровной и гладкой поверхностью; способностью противостоять накапливающейся серной кислоте и окислам железа; термостойкостью; стойкостью к гидролизу; стойкостью к бактериологическому воздействию; возможностью очищения от различного рода загрязнений.
Шерстяные сушильные сукна применяются в основном при выработке высокосортных видов бумаги и картона. Суровый товар для производства шерстяных сушильных сукон вырабатывается из шерстяной и полушерстяной пряжи. Пряжа производится из смеси шерстяных волокон или из смеси шерстяных волокон с добавлением 5- 25 % синтетических волокон для повышения ее качества. Суровый товар ткется на сверхтяжелых станках, позволяющих преодолеть большие усилия в процессе его формирования. Товар после снятия его с ткацкого станка проходит операции штопки, сращивания, отметку кромок и поступает в отделочное производство, где подвергается дальнейшей обработке, которая позволяет в конечном итоге, получить сукно с заданными параметрами строения и структуры и другими, необходимыми для данного вида сукна, свойствами. При выборе оборудования для обработки сурового товара в отделочном производстве необходимо исходить из характерных особенностей вырабатываемой продукции. Такими особенностями являются строение и структура сушильных сукон: ширина - от 1 до 8 м, длина - от 8 до 40 м, толщина - от 7 до 11 мм, поверхностная плотность - от 1500 до 4500 г/м2. Готовые сукна должны иметь сильно увалянную структуру с хорошим фильцем на поверхности, что помимо подбора сырья и выбора переплетения основных и уточных нитей, достигается в процессе валки на сукновальных машинах.
В настоящее время для технологических процессов производства различных видов и сортов бумажной продукции выпускаются пять марок сушильных сукон: СШ-2М, СШ-ЗМ, СШГК-М, СШК-М, СпрШ-М, где С - сушильное, Ш - шерсть, ГК - для производства гофрированного картона, К - для производства конденсаторной бумаги, пр - приемное, М - моди фицированное. Сушильные сукна марок СШ-2М и СШ-ЗМ предназначены для производства типографской, писчей, офсетной и других подобных видов бумаги. Различие между ними состоит в том, что сукна марки СШ-ЗМ рекомендуется для производства бумаги особого качества, так называемой «гоезнаковской». Работа сушильных сукон в различных условиях предопределяет организацию технологических процессов их производства и необходимость применения для отделки сукон специального технологического оборудования.
Основным потребителем сушильных сукон является целлюлозно-бумажная промышленность.
Общая характеристика работы
Актуальность работы. В условиях рыночной экономики качество выпускаемой продукции является самым главным фактором успешной работы промышленного предприятия. Сушильные шерстяные сукна работают на бумаго- и картоноделательных машинах различных конструкций и участвуют в технологических процессах по выпуску различного ассортимента бумаги и картона. Требования, предъявляемые к свойствам сушильных сукон, зависят от параметров технологического процесса производства бумажного полотна и могут значительно колебаться. Сушильные сукна работают в агрессивных средах, во влажном состоянии, при высоких температурах и значительном натяжении, испытывают большие истирающие воздействия со стороны валов и барабанов сушильной части. В связи с этим особую важность приобретает проблема тщательного выбора сырья, составления смесок, проведения технологического процесса производства пряжи и сурового товара. Однако получение сукон с требуемыми исходными свойствами еще не решает проблему прогнозирования их поведения при эксплуатационных условиях, так как в этом случае резко меняется их структура и свойства волокон, которые были выбраны для их выработки. Поэтому необходимы дополнительные исследования влияния процесса термообработки на структуру и эксплуатационные свойства сукон. Эти исследования осложняются тем фактором, что в состав сукон для улучшения эксплуатационных характеристик добавляются химические волокна. Поведение шерстяных и химических волокон при высоких температурах сильно различаются, поэтому исследование влияния свойств различных химических волокон на свойства смеси, подбор состава смеси шерстяных и химических волокон, исследование и оптимизация процессов получения пряжи, сурового товара и готового сукна являются актуальными.
В настоящее время практически отсутствуют исследования по изучению поведения сушильных сукон в температурно-силовых полях. Поэтому вопросы оптимизации свойств сушильных сукон, работающих при высоких температурах и значительном натяжении также являются актуальными.
Сложность и многофакторность процесса сушки бумажного полотна влечет за собой использование большого числа характеристик сушильных сукон. Работать с большим числом характеристик в качестве критериев оценки качества сукна практически невозможно, поэтому сокращение числа характеристик, определение наиболее важных характеристик, выбор и оценка комплексных показателей качества пряжи и сукон является актуальной задачей.
Цель и задачи работы. Целью работы является разработка сушильных сукон с оптимальными свойствами, которые могли бы продолжительное время противостоять темпера-турно-силовым воздействиям в агрессивных средах, обладали повышенной износостойкостью и увеличенным сроком службы, обеспечивали уменьшение времени сушки бумажной массы и повышение качества бумаги.
Это предусматривает решение следующих задач:
1. Разработать методы оптимизации состава шерстяных и полушерстяных смесей на основании научно-обоснованного комплексного критерия качества.
2. Выполнить исследование технологических процессов получения аппаратной пряжи с заданными характеристиками свойств.
3. Выполнить исследования технологических процессов ткацкого производства с целью оптимизации параметров строения и структуры сурового товара и готовых сукон.
4. Выполнить исследования процесса сушки и термостабилизации сукон с целью определения их оптимальных режимов на основе определенных критериев оптимизации.
5. Определить изменение свойств сушильных сукон при их работе в температурно-сшювом поле.
6. Разработать комплексные методы оценки качества сушильных сукон.
Методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием математического анализа, теории вероятностей и математической статистики, методов математического и компьютерного моделирования. Экспериментальные исследования проводились с применением методов, изложенных в ГОСТах, ТУ, и разработанных автором. Обработка экспериментальных данных осуществлялась с помощью программного пакета Microsoft Excel. Экспериментальные исследования проводились с использованием приборов и оборудования лабораторий университета технологии и дизайна, института технических сукон, центральной лаборатории ОАО «Невская мануфактура» и производственных цехов фабрики технических сукон.
Научная новизна работы заключается:
1, В создании системного подхода к оптимизации технологического процесса производства сушильных сукон с целью повышения их качества и срока службы.
2. В разработке методов исследования и оптимизации процесса сушки и термостабилизации сукон.
3. В разработке комплексных методов количественной оценки качества пряжи, сурового товара и готовых сушильных сукон.
Практическая значимость результатов работы состоит:
1. В разработке научно-обоснованных методов проектирования и технологий производства сушильных сукон высокого качества и повышенного срока службы для целлюлозно-бумажной промышленности.
2. В получении количественной оценки качества сукон в зависимости от их волокнистого состава и параметров технологических процессов производства,
3. В разработке рекомендаций по выбору критериев оптимизации технологического процесса производства пряжи, сурового товара и готового сукна.
Апробация. Основные материалы работы были доложены и получили положительную оценку на Международной конференции по химическим волокнам «Химволокна-2000» (Тверь, 16-19 мая 2000 г.); на ХХШ научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов Дагестанского государственного технического университета (Махачкала, 7-10 октября 2001 г.); на объединенном заседании кафедры ткачества государственного университета технологии и дизайна, института технических сукон и технического совета ОАО «Невская мануфактура» (Петербург, 15 мая 2002 г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Москва, 26-27 ноября 2002 г.) По теме диссертации опубликованы следующие работы:
1. Привалов С.Ф., Гусаков А.В., Агамо в Ф.Н. Деформирование нитей в температурно-силовых полях //Доклады международной научно-технической конференции по химическим волокнам «ХИМВОЛОКНА - 2000». - Тверь, 2000.
2. Агамов Ф.Н., Гамидова Г.Г. Особенности формирования критериев оптимальности сложных технических систем на ранних стадиях их проектирования // Сборник тезисов докладов ХХШ научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ. - Махачкала, 2001. - с. 234,235.
3. Агамов Ф,Н., Гамидова Г.Г. Проблема управления векторной оптимизацией при оценке технических решений // Сборник тезисов докладов ХХШ научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ. - Махачкала, 2001. - с. 232,233.
4. Привалов С.Ф., Примаченко Б.М., Агамов Ф.Н. Выбор критерия оптимизации при оценке качества шерстяной пряжи для технических сукон. Текстильная промышленность, 2001, № 5, с. 47-48.
5. Примаченко Б.М., Привалов С.Ф., Агамов Ф.Н. Оптимизация технологии производства сушильных сукон для бумажной промышленности с целью улучшения их эксплуатационных свойств // Тезисы докладов на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии оборудование текстильной промышленности». — М: МГТУ, 2002. — с.44.
6. Примаченко Б.М., Привалов С.Ф., Агамов Ф.Н. Анализ состава шерстяных смесей для аппаратной пряжи технического назначения. Текстильная промышленность, 2002, № 12, с. 34-36.
Разработанные методики и результаты теоретических и экспериментальных исследований апробированы и используются в институте технических сукон, на фабрике технических сукон ОАО "Невская мануфактура" и проходят проверку на целлюлозно-бумажных комбинатах.
Материалы диссертационной работы могут быть использованы в учебном процессе и научно-исследовательской работе университетов и институтов текстильного профиля.
Благодарность. Автор выражает благодарность заместителю директора института технических сукон по НИР, д.т.н. Привалову С.Ф. за помощь и поддержку при выполнения диссертационной работы.
Анализ работ по проектированию шерстяной и полушерстяной пряжи и исследованию технологических процессов прядильного производства сушильных сукон
Анализ методов проектирования шерстяной и полушерстяной пряжи Между свойствами смеси волокон и свойствами пряжи существуют определенные зависимости. Зная эти зависимости, можно правильно подобрать смесь волокон и заранее оп ределить характеристики свойств пряжи и в конечном итоге ее качество.
Комплексным показателем, который учитывает большое количество свойств сырья, является показатель прядильной способности волокон. Впервые этот показатель был введен Н.Я. Канарским, Я.Я Липенковым, В.А. Горбовцевым [11]. Было установлено, что при переработке волокнистого материала в пряжу основными показателями использования его являются метрический номер, разрывная длина и весовое количество получаемой пряжи. Чем выше эти показатели, тем больше степень использования волокна.
Главным показателем качества шерсти, определяющим прядильную способность пряжи, является тонина. Чем тоньше волокна шерсти, тем большее количество волокон содержится в поперечном сечении пряжи и тем больше ее прочность при одном и том же номере. Большое влияние на прядильную способность оказывает длина волокна. Чем длиннее волокна, тем больше прочность пряжи. Значительное влияние на прядильную способность оказывает степень однородности волокон по тонине и длине. Чем однороднее шерсть, тем выше прочность получаемой пряжи, ее номер и выход из смеси.
В.Е. Зотиков, И.В. Будников, П.П. Трыков [12] и А.Н. Соловьев, СМ. Кирюхин [13] определяют прядильную способность волокон наивысшим номером пряжи, который может быть получен из волокна при нормальном обслуживании на оборудовании, соответствующем новейшей технике. При этом пряжа должна обладать хорошим качеством, удовлетворяющим требованиям стандарта. Этот наивысший номер называется прядильным номером.
Прядильный номер и другие свойства шерстяной пряжи могут определяться по методу А.А. Снницына [14]. В зависимости от различия в свойствах волокон, входящих в состав смеси, показатели качества пряжи также различны. Зная характеристики свойств каждого компонента, можно подобрать такой состав смеси, который будет соответствовать предъявляемым к пряже требованиям. Если различные компоненты будут находиться в тех или иных количествах в составе смеси; то и свойство пряжи может определяться приблизительно как сумма свойств пряж, выработанных из каждого компонента отдельно, с коэффициентами пропорциональными количеству данного компонента в смеси. Конечно, в таком методе имеется определенная условность, так как свойство пряж, выработанных из некоторых отдельных компонентов, могут иметь худшие значения характеристик, чем свойство пряжи, выработанной из смеси этих компонентов.
Значение характеристики свойства пряжи (А), выработанной из смеси волокон, можно определить по следующей формуле A=k,A,+k2A2+...+k(A1, (1.1) где Аь Аг,... An - значения характеристики свойства пряж, выработанных из каждого компонента в отдельности; кь кг,... кп - доли компонентов в смеси, кі+к2+...+кп=1. Если в смесь входят обраты своего производства, то значение характеристики свойства этих обратов будет зависеть от состава смеси. С учетом использования в смеси волокон обратов своего производства формула (1.1) принимает вид A=kiAi+k2A2+...+kIA1+aiKtttiA+a2k 2A+...+aikn+iA, (1.2) где к ь k, 2».-., кач-доли обратов в смеси; ai, «2, ...,0-коэффициенты, показывающие насколько понижается значение характеристики свойства пряжи, выработанной из одного обрата, по сравнению со значением характеристики свойства пряжи, выработанной из смеси волокон. После преобразования формула (1.2) принимает вид Пользуясь этим методом, можно определить ожидаемый выход пряжи из смеси волокон (В): B=kiBi+k2B2+...+k„Bn, (1.4) где Ві, Вг,... BQ - выход пряжи из каждого компонента. Если в смеси участвуют в качестве компонентов обраты своего производства, то формула (1.4) принимает вид в= М.+М2+-+ ,А П5) 1-(Д я++МЯ 2+.-+МжГ где Pi, р 2» » Pi - коэффициенты, показывающие насколько понижается выход пряжи, выработанной из одного обрата, по сравнению с выходом пряжи, выработанной из смеси волокон.
По формуле А. А. Синицына можно более или менее точно определить выход пряжи из смеси, который должен быть получен. Необходимо следить, чтобы фактический выход пряжи из смеси был не ниже выхода, определенного по расчету. При таком соотношении обеспечивается рациональное и экономное использование сырья.
Прядильный номер можно определить по следующей формуле приведенной в [15] N =1,2— 2-і _» ( (16) где Ni, N2,... Nn-номер пряжи, выработанный только из одного компонента смеси; уьуг»... у-, - коэффициенты, показывающие насколько понижается номер пряжи, выработанной из одного обрата, по сравнению с номером пряжи, выработанной из смеси волокон.
Как правило, состав смеси подбирается так, чтобы прядильный номер по расчету превышал фактически вырабатываемый номер пряжи (Nf). С этой целью определяется резерв прядильной способности смеси (R) R =- -100 (1.7)
Желательно, чтобы величина R была не меньше 10 %, но н не выше 30%, в этом случае выработка пряжи будет проходить с достаточным использованием прядильной способности смеси. Введение в смесь штапельного волокна значительно увеличивает резерв прядильной способности применение. Однако увеличение резерва в этом случае себя оправдывает, так как стоимость смеси становится дешевле, а ее прядильная способность повышается.
Прочность пряжи, условную стоимость одного килограмма смеси и другие показатели можно подсчитать по приведенным выше формулам, если подставить в них соответствующие показатели для компонентов, а для обратов производства - соответствующие понижающие коэффициенты. Одним из примеров проектирования полушерстяной пряжи по методу А.А. Синицина является работа [32].
Очевидно, что при сравнении разных вариантов смесей для ткани данного артикула наиболее экономичной окажется та смесь, которая по этим расчетам имеет наибольший выход пряжи, наименьшую стоимость и наименьший резерв прядильной способности.
Следует иметь в виду, что по методу А.А. Синицына можно точно определить стоимость смеси, более или менее точно выход пряжи из смеси и только приближенно определить прядильный номер пряжи из чистошерстяных и полушерстяных смесей, разрывную длину и другие показатели. Метод недостаточно учитывает технологические процессы получения аппаратной пряжи: степень перемешивания волокон при подготовке смесей [16,20], степень перемешивания и распрямления волокон при чесании [17,18,19], вытяжку ровницы, миграцию и искривление волокон в вытяжных приборах прядильных машин, изменение структуры ровницы при кручении [15,21]. Совершенно нельзя применять этот метод, например, для определения неровноты пряжи.
. Технология изготовления аппаратной пряжи
Расщипывание и замасливание осуществляется на машине ЩЗ-140-ШЗ. Эмульсия подается через форсунку под давлением 0,4 -1,6 кПа. Эмульсия состоит из солярового масла, препарата ОС-20 и волы. Количество расходуемой эмульсии для шерстяных смесей составляет 24 - 27 % от массы материала. Смешивание волокон осуществляется на машине С-12IIL После смешивания смесь поступает в расходно-накопительные лабазы. Влажность смеси в лабазах должна составлять 25 - 30 %, Время вылеживания смеси перед заправкой на чесальные аппараты должно составлять 8 часов.
Кардочесание смесей для сушильных сукон осуществляется надвухпрочесных аппаратах фирмы «Houget» и трехпрочесных аппаратах фирмы «Befama». Ровница линейной плотности 220 текс для уточной пряжи линейной плотности 170 текс сукна марки СпрШ-М вырабатывается на аппаратах фирмы «Befama». Ровница линейной плотности 500 текс для уточной пряжи линейной плотности 425 текс сукон марки СШ-ЗМ, СШК-М и линейной плотности 440 текс сукон марки СШ-2М, СШПС-М вырабатывается на аппаратах фирмы «Houget». Ровница линейной плотности 460 текс для основной пряжи линейной плотности 400 текс сукон марки СШ-2М, СШ-ЗМ, СШГК-М и ровница линейной плотности 550 текс для основной пряжи линейной плотности 440 текс сукон марки СШК-М, СпрШ-М вырабатывается на аппаратах фирмы «Houget».
Процесс прядения основной и уточной пряжи для сушильных сукон осуществляется на прядильных машинах фирмы «Houget» и отечественных прядильных машинах марки ПБ-114-Ш1, Основные технические характеристики прядильных машин представлены в таблице 2-7. Параметры пряжи, вырабатываемой на прядильных машинах, представлены в таблице 2,8. Характеристики початков, получаемых на прядильных машинах «Houget» и ПБ-114-Ш1, представлены в таблице 2.9. Значения характеристик физико-механических свойств для пряжи 1-го и 2-го сорта приведены в таблице 2,10. Изготавливаемая пряжа должна соответствовать требованиям по характеристикам физико-механических свойств и внешнему виду, установленным для пряжи 1-го и 2-го сорта. Пряжа с показателями хуже показателей второго сорта относится к несортной продукции Й подлежит переработке. Пороки внешнего вида могут служить основанием для отнесения пряжи ко 2-му сорту и несортной продукции. Ко 2-му сорту относится пряжа со следующими пороками: слабая намотка; нахлестки; разница в высоте початков, превышающая 20 %; неправильная форма початка; петлистая пряжа; неправильная вязка узлов, К несортной относится пряжа со следующими пороками: двойники; жгуты; неправильная присучка; замасленные, грязные, раздавленные початки; перепутанные партии; переработанные съемы и спущенные початки; неправильная метка; перетертая бобина; переслежистая пряжа.
В наиболее распространенной постановке комплексная задача формулируется следующим образом: как минимизировать стоимость проектируемой смеси при условии получения средневзвешанных технологических показателей смеси не хуже заданных (плановых). Математическая модель данной задачи сводится к минимизации целевой функции F(a) = 0,0,, (2.1) ы где СІ - стоимость і-го компонента смеси щ - массовая доля ї-го компонента в смеси и І ,«1, (2.2) 1-1 при следующих дополнительных неравенствах xri a.FJ(xPJ u) ( )21PJf р -1 1; j=l,_m; i=l,_n, 2J) где х -р-ая характеристика j-ro свойства смеси, xf -р-ая характеристика j-ro свойства волокна i-ro компонента (например, дисперсия диаметров как характеристика тонины волокна), xf - средневзвешенная q-ая характеристика j-ro свойства волокна ї-го компонента, Хч — средневзвешенная q-ая характеристика j-ro свойства смеси, Х - предельно допустимая р-ая характеристика j-ro свойства смеси, 1 - количество рассматриваемых характеристик, m - количество рассматриваемых свойств, п — количество компонентов в смеси.
Подбор оптимального состава смеси волокон состоит в выборе компонентов для рабочей сортировки и определении долевого участия этих компонентов, обеспечивающего получение наиболее приемлемого значения выбранного критерия с учетом имеющегося в наличии сырья. Оптимальный состав смеси может быть получен из анализа нескольких смесей волокон или из синтеза отдельных компонентов при проектировании пряжи.
Первый метод заключается в следующем: анализируются значения характеристик свойств смесей волокон с оценкой каждой смеси по одному из критериев качества пряжи, затем по формуле (2.1) определяется оптимальный состав смеси, гот метод был проверен на фабрике технических сукон ОАО «Невская мануфактура»- По экспертному опросу специалистов фабрики были отобраны четыре смеси. Высокую оценку по своим технологическим качествам получили смеси 1 и 2, низкую оценку - смеси 3 и 4. Для анализа волокнистого состава в смесовом отделе фабрики были отобраны четыре фактические сортировки, Волокни стый состав отобранных смесей и значения характеристик их основных свойств представлены в таблице 2-11- Вес компоненты перерабатывались на одних и тех же машинах трепального и смесового отделов- Чесание осуществлялось надвухпрочесных аппаратах фирмы «HOUGET», прядение для смесей 1 и 2 осуществлялось на прядильных машинах марки ПБ, для смесей 3 и 4 - на прядильных машинах фирмы «HOUGET», В качестве критерия качества пряжи использовалась обрывность ее ва прядильных машинах с учетом скорости выпуска. Обрывность пряжи, выработанной из исследуемых смесей, и скорость ее выпуска представлены в таблице
Анализ основных свойств компонентов смесей показывает, что наряду с требованиями, предъявляемыми к характеристикам средней тонины и длины волокон, важное значение имеют средние квадратическне отклонения (или дисперсии) характеристик этих свойств. Так в смеси 2 средние квадратическне отклонения топины и длины волокон имеют наименьшие значения, в смеси 1 - несколько выше в смеси 3 — еще выше и самые большие значения средних квадратических отклонений наблюдаются в смеси 4. Вложение капронового волокна в смесь 2 значительно улучшило качество смеси и, как следствие, прочность пряжи, так как удельная прочность капрона в четыре раза больше чем у шерсти, при этом средний диаметр и длина у капронового волокна соизмеримы по своим значениям с этими же величинами у шерстяных компонентов смеси, а средние квадратическне отклонения их значительно ниже. Противоположное действие на качество смеси оказала жесткая кроссбредная шерсть Б смеси 3. Прочность кроссбредной шерсти ненамного выше, а характеристики остальных свойств значительно отличаются от тех же характеристик мериносовой шерсти 64\ причем средние
Исследование влияния параметров строения бобины и технологических параметров перематывания пряжи на плотность намотки бобин
Исследование влияния параметров строения бобины и технологических параметров перематывания пряжи на плотность намотки бобин Плотность намотки пряжи на бобине является важным параметром ее структуры. Плотность намотки бобин оказывает существенное влияние на процессы снования, перематывания пряжи на уточную поковку, введения уточной нити в зев на ткацком станке. Непостоянная плотность намотки ведет при разматывании бобины к неодинаковой длине пряжи при сходе ее с бобины, к различному по величине баллону, значительному изменению натяжения пряжи. Это самым отрицательным образом сказывается на качестве основных и уточных паковок, иа технологаческом процесс формирования ткани на ткацком станке, и, в итоге, на качестве ткани или сукна. Плотность намотки пряжи на конической бобине во многом определяется средним диаметром бобины. В.А- Гордеев [80] предложил следующую формулу для нахождения плотности слоя намотки Т Г №0(s\n a)xDnS где Т - линейная плотность пряжи, а - половина угла скрещивания витков, Dm - средний диаметр слоя намотки, S - толщина слоя намотки.
Для определения зависимости плотности намотки полушерстяной аппаратной пряжи от среднего диаметра бобины были выполнены экспериментальные исследования. Исследования проводились на конических бобинах с основной пряжей линейной плотности 400 текс для производства сушильных сукон марки СШ-2М. Пряжа перематывалась с прядильных початков на мотальной машине М-150-1. Скорость перематывания равнялась 450 м/мин. Натяжение пряжи и сила прижатия бобины к мотальному барабанчику поддерживались посто янными и составляли, соответственно, 40 сН и 25,4 Н. Плотность намотки (у) определялась по формуле приведенной в [225] где М - масса пряжи на бобине, г; V - объем пряжи на бобине, см3» Н - высота намотки нря-ЖЙ на бобине, см; R, Ri - соответственно, большой и малый радиус намотки бобины, см; г, г і - радиус конуса патрона у основания, соответственно» большого и малого радиуса намотки бобины, см.
Результаты исследований представлены в таблице ЗЛО. Плотность намотки определялась как среднее арифметическое из трех измерений. Разброс значений характеризовался средним квадратическим отклонением (а). Экспериментальные данные были обработаны с помощью электронных таблиц Excel. В результате обработки было получено уравнение регрессии (3,4) с достоверностью 0t99. Достоверность уравнения определялась по критерию Фишера- Расчетные значения плотности намотки (ут), полученные из решения уравнения 3-4), и относительная разность между расчетными и экспериментальными значениями (а) представлены в таблице 3Л1.
Кроме среднего диаметра бобины значительное влияние на плотность намотки оказывают натяжение пряжи при перематывании и сила прижатия бобины к мотальному барабанчику. Все три независимых параметра оказывают совместное влияние на плотность намотки. Для определения влияния на плотность намотки (у г/см3) дааметра намотки (xj, см); натяжения наматываемой пряжи (хг, сН) и силы прижатия бобины к мотальному барабанчику (хз, сН) были выполнены экспериментальные исследования.
Исследования проводились на мотальной машине М-150-1 при перематывании основ ной пряжи линейной плотности 400 текс для сукна марки СШ-2М. Скорость перематывания составляла 450 м/мнн. Натяжение пряжи регулировалось двухзонным натяжным прибором и контролировалось механическим тензометром DXN-1000 фирмы Ilans Schmidt Сила прижатия бобины к мотальному барабанчику регулировалась дополнительной пружиной приклона и контролировалась с помощью динамометра. При исследовании плотности намотки конических бобин в качестве матрицы плана эксперимента использовалась матрица плана Вз для квадратичных моделей (таблица 3.13). Уровни и интервалы варьирования факторов хь х2, х3 приведены в таблице 3.12 Экспериментальные значения плотности намотки (у{) и их средние значения (у) представлены в таблице ЗЛЗ,
Экспериментальные значения обрабатывались с помощью электронных таблиц ExceL С достоверностью 0,99 было получено следующее регрессионное уравнение Нижний (-1) 6 40 18,2
Достоверность уравнения определялась по критерию Фишера. Средние экспериментальные значения плотности намотки (у); средние квадратические отклонения экспериментальных значений плотности (о(у0) т средних значений; расчетные значения плотности намотки (ут), полученные из решения уравнения (5); абсолютная разность между расчетными и экспериментальными значениями (а) представлены в таблице 3.14.
Полученные данные показывают, что неполное квадратичное уравнение (3.5) аппроксимирует с высокой точностью плотность намотки полушерстяной аппаратной пряжи на конической бобине в области следующих значений факторов: средний диаметр намотки - от 6 до 22 см, натяжение пряжи - от 40 до 100 сН, сила прижатия бобины - от 18,2 до 32?6 Н. При увеличении среднего диаметра бобины плотность намотки уменьшается, при увеличении натяжении пряжи при перематывании и силы прижатия бобины к мотальному барабанчику плотность намотки значительно увеличивается, что доказьгаает необходимость поддержания этих технологических параметров постоянными с оптимальными значениями на всех мотальных головках.
Влияние температуры нагрева на усадку сушильных сукон и изменение их прочностных свойств
Суровый товар для сушильных сукон подвергается замыливанюо непосредственно в сукновальной машине. Балочный раствор необходимо подавать из спрыска на товар, движущееся медленным ходом, Влагосодержание товара после замыливания должно составлять 125-150 %_ Балочный раствор состоит из воды и ПАВ (превоцел, шпокау, сональ) с концентрацией 2-3 г/л. Приготовление валочного раствора производится на химстаяции. Емкость объемом 2 м заполняют водой, воду нагревают до 30 С и вводят ПАВ. Разварку ПАВ необходимо производить при температуре 60 С, Раствор охлаждают до 30-35 С и подают к сукновальным машинам.
Валка - это операция обработки сурового шерстяного товара смятием или сжатием при увлажнении и нагревании для объединения элементарных волокон в плотный и прочный материал называемый сукном. В результате валки повышается прочность материала, на его поверхности образуется застил, называемый фильцем. Валка сушильных сукон осуществляется на сукновальных машинах фирм «Victor Schuster» и «Le Cretin». Основные технические характеристики сукновальных машин представлены в таблице 4,2- Валка сукон производится по заданию указанному в технологической карте. В таблице 4.3 представлены увалы и задание на валку сурового товара (справочные значения). Задание иа валку корректируется по опытным данным, полученным при валке первого товара в партии.
После валки сукна оказываются загрязненными валочными растворами и содержащимися в суровом товаре посторонними примесями, загрязнениями и жировыми веществами, нанесенными при замасливании волокна Поэтому после валки все сушильные сукна поступают на промывные машины. Промывка осуществляется раствором, состоящим из воды, ПАВ и вспомогательных веществ (например, мягчителеЙ). В качестве ПАВ используют сульфрнол, «Прогресс», превоцел; в качестве вспомогательных веществ - ОП-10, ОП-20, Приготовление моющего раствора выполняется на химстанции. 2000 литров воды в емкости нагревают до 30 С и вводят ПАВ, Концентрация ПАВ в растворе должна составлять 1 -2 г/л. Производят разварку ПАВ при температуре 60 С. Моющий раствор остужают до 30-35 С подают к промывным машинам. Основные характеристики промывных машин представлены в таблице 4.4. Заправленные в промывную машину сукна предварительно смачиваются теплой водой (температура 30-35 С) в продолжении 30-40 минут в зависимости от размеров и массы. После удаления загрязненной воды в ванну промывной машины при модуле 1:4 подается моющий раствор. Образовавшаяся эмульсия удаляется из материала механическим воздействием отжимных валов. Таким образом происходит размыл моющего раствора, который проводится без доступа воды в течении 30 минут. Все сушильные сукна моются в расправку по ширине вала После этого при продолжающемся движении сукна в ванну постепенно подается теплая вода (температура 30-35 С). При заполнении ванны на 3/4 объема открываются спускные клапаны, гот процесс продолжается 120 минут при длине сукон до 20 метров, 240 минут при длине 20-30 метров и 360 минут при длине более 30 метров- После тщатель ного удаления эмульсии потоками теплой воды подается усиленная струя холодной воды с одновременным непрерывным удалением ее через спускные клапаны.
Стекание воды нэ сушильных сукон после промывки является механическим, наиболее целесообразным способом удаления основной части влаги. Стекание производится во время вылеживания сукон на транспортировочных тележках в течении одних суток (не менее).
Следующей операцией является операция сушки сукон и термостабилизации их параметров строевая. Целью сушки является удаление влаги до уровня, устанавливаемого в соответствии с показателем кондиционной влажности готового сукна. Целью термостабили-задин является установление требуемых размеров сукна и уменьшения ползучести деформаций в процессе его эксплуатации на бумагоделательной машине. Сушильные сукна высушиваются и стабилизируются на супшльно-полимеризационных печах фирмы «Le Cretin» при температуре 100-140 С. Основные технические характеристики печей представлены в таблице 4,5.
Печи оснащены приборами, фиксирующими температуру нагрева (автоматический регулятор), нагрузку на сукно, вытяжку и скорость движения сукна в процессе сушки и термостабилизации.
Во время сушки в нагретом состоянии сукна вытягивают до тех пор, пока их длина не будет превышать заказанного размера на 2-4 %_ Это делается с учетом того, что после снятия с машины размеры сукон изменяются по сравнению с их размерами в натянутом состоянии,
В свободном состоянии, будучи разложенными на долу, сукна, одновременно, укорачиваются по длине и увеличиваются по ширине, Это происходит вследствие исчезновения упругих н вязко-упругих деформаций с малым временем действия Сушильные сукна проверяют на браковочном столе. Если обнаруживаются пороки, то они отмечаются в технологической карте. Незначительные дефекты исправляются. Затем сукна расстилают в расправленном состоянии на площадке, где измеряют их длину и ширину. После этого сукна складывают и взвешивают.
После отделочного производства сукна поступают в ОТК.
Характеристики основных свойств сушильных сукон представлены в таблице 4.6.
Нагрев сушильных сукон является основной составляющей процесса супгки и термостабилизации. В результате нагрева происходят изменения в структуре отдельных звеньев макромолекул биополимера шерсти и синтетических полимеров (полнкапроамидов, поли-этилентерефталатов), в структуре шерстяных и синтетических волокон, образующих сукно, и, как следствие, изменения структуры самого сукна Изменение структуры сукна приводит к его усадке по длине, но ширине и по площади. Изменение структуры сукна определяет и его конечные физико-механические свойства. Температура нагрева и его продолжительность являются важными факторами, оказывающими большое влияние на усадку сукон и изменение их физико-механических свойств. Выбор температуры нагрева при сушке и термостабилизации сукон должеи удовлетворять нескольким условиям- Первое, - температура нагрева сукна не должна превышать величину, после которой наступает резкое ухудшение физико-механических свойств волокон. Для шерсти - эта величина составляет 170 С» для капрона -150 С, дня лавсана-170 С [229]. Второе, - температура нагрева сукна не должна быть меньше максимальной температуры сушки бумажного полотна, В этом случае изменение структуры отдельных звеньев макромолекул полимеров, структуры волокон и структуры сукна в целом в процессе работы сукна на бумагоделательной машине не происходит и дестабилизации размеров сукна и его эксплуатационных свойств не наблюдается- Для различных сортов бумаги максимальная температура сушки составляет 120-130 С» для различных сортов картона— 130-140 С.
