Введение к работе
Актуальность проблемы. Диссертационная работа направлена на решение проблемы совершенствования технологии регенерации текстильных отходов, с целью повышения качества регенерированного волокна. Текстильные предприятия сталкиваются с проблемой переработки отходов, образующихся при производстве трикотажных и швейных изделий, которые в полной мере не используются при выработке пряжи.
Возможность и целесообразность использования отходов текстильной промышленности определяется наличием значительного объема волокнистых отходов содержащих порядка 50 % прядомого волокна, которое можно направить на выработку нетканых материалов и пряжи различной линейной плотности.
Отходы лоскута, некондиционной пряжи и отходы шерстопрядильного производства, составляющие 40% от общего объема отходов, являются значительным резервом для получения регенерированного волокна.
Применяемое в настоящее время оборудование осуществляет переработку отходов шерсти жестким механическим воздействием на волокнистый материал, приводящим к его многочисленным разрывам, что нарушает структуру и ухудшает ценные технологические свойства и характеристики волокнистого материала.
Получение качественного регенерированного шерстяного волокна может быть достигнуто только применением таких технологических решений, при которых осуществляется щадящий режим регенерации отходов. При этом режиме работы оборудования волокна сохраняют свои первоначальные свойства и характеристики, что переводит полученные из таких волокон изделия на более высокий потребительский уровень и расширяет ассортимент выпускаемой продукции. При использовании щадящего режима переработки отходов расширяется диапазон применения полученных регенерированных волокон, повышается качество вырабатываемых из них изделий, обеспечивается повышение конкурентоспособности продукции и улучшение технико-экономических показателей, что является целью любого предприятия.
Таким образом, совершенствование технологии регенерации шерстяных отходов является актуальной задачей.
Цель работы. Целью диссертационной работы является повышение выхода прядомого волокна, за счет применения влажнотепловой обработки на подготовительном этапе регенерации текстильных отходов.
Задачи исследования. Для достижения намеченной цели в работе решены следующие задачи:
1. Изучены существующие технологии и оборудование для переработки отходов шерстяного производства, а также направления их использования.
2. Показано, что увлажнение перерабатываемых отходов паром приводит к снижению сил взаимного сцепления между волокнами в материале.
3. Изучена механика силового воздействия лопастей рабочего вала на отрезки лоскута, выведены математические модели, описывающие процесс ударного воздействия лопастей на волокнистый материал.
4. Разработано устройство для регенерации текстильных отходов осуществляющее разрыхление и увлажнение перерабатываемого материала паром.
5. Изучена механика процесса разъединения волокнистых фрагментов лоскута зубьями гарнитур пильчатых барабанов.
6. Предложена новая технология подготовки шерстяных отходов к процессу регенерации с сохранением исходных свойств волокна.
7. Предложена усовершенствованная конструкция поточной линии по регенерации отходов текстильного производства.
Методы исследования. При выполнении работы применялись теоретические и экспериментальные методы исследований. В работе использованы методы математического и компьютерного моделирования, методы математической статистики и обработки экспериментальных данных. Обработка результатов исследований, а также разработка модели производилась с помощью персонального компьютера. Полученные данные подвергались обработке на ЭВМ с помощью известных методов и программ, предназначенных для обработки статистических данных. Исследования проводились на действующем оборудовании в лабораторных и производственных условиях.
При разработке конструкции устройства для регенерации текстильных отходов учитывались существующие принципы построения конструктивных схем и особенности технологического процесса регенерации текстильных материалов.
Научная новизна заключается в развитии теории регенерации отходов шерстяной промышленности на основе комплексного подхода к сохранению их природных свойств, а также в создании модели взаимодействия перерабатываемого материала с лопастями рабочего вала устройства для регенерации текстильных отходов, обеспечивающего повышение эффективности процесса регенерации.
Впервые получены следующие основные результаты:
1. Изучено современное состояние проблемы повышения эффективности регенерации отходов текстильного производства.
2. Разработана математическая модель позволяющая определить частоту вращения пильчатых барабанов зоны предварительного разволокнения требуемую для наиболее эффективного разъединения фрагментов перерабатываемых материалов в зависимости от поверхностной плотности.
3. Представлены методы расчета наиболее эффективных режимов обработки текстильных отходов, обеспечивающих максимальное разрыхление материала.
4. Определено время увлажнения и температура пара, обеспечивающие максимальную эффективность этапа предварительного разволокнения отходов пряжи.
5. Экспериментально доказана эффективность применения вытяжного прибора на подготовительном этапе регенерации для ослабления сил сцепления волокон в материале.
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Усовершенствована технология, разработаны технические средства переработки отходов, а также способы их использования при регенерации отходов текстильного производства, позволяющие эффективно решать задачу переработки текстильных отходов.
Разработано устройство для регенерации текстильных отходов, обеспечивающее заданные режимы обработки (патент РФ №2313626), предложены рекомендации по выбору скоростного режима обработки перерабатываемых отходов.
Практическая реализация полученных результатов осуществлялась на предприятиях ООО «ВАТ – ТЕКС» (г. Родники, Ивановская обл.) и ООО «Фурмановская прядильно – ткацкая фабрика №1» (г. Фурманов, Ивановская обл.).
Определен ожидаемый экономический эффект от увеличения доли вложения в дорогостоящее сырье регенерированных волокон, полученных по предложенной технологии.
Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры механической технологии текстильных материалов ФГБОУ ВПО «Ивановская государственная текстильная академия» в виде методических указаний для студентов 3, 4, 5 курсов по специальности 280300.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на следующих конференциях:
- всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения (ТЕХТЕКСТИЛЬ - 2007)», Димитровград (ДИТУД – филиал УГТУ);
- межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые – развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК - 2008)», Иваново (ИГТА);
- 60-й юбилейной межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству», Кострома (КГТУ), 2008г;
- научно – техническом семинаре в Костромском государственном технологическом университете (КГТУ), 2013г.
Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в рамках настоящей диссертации, представлены автором в 3 статьях в журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных научных результатов диссертаций, 5 тезисах докладов всероссийских научно – технических конференций, одном патенте на изобретение, 3 депонированных статьях во Всероссийском институте научной и технической информации (ВИНИТИ) и методических указаниях.
Личный вклад автора в получение результатов, изложенных в диссертации. Вклад автора состоит в участии во всех этапах планирования эксперимента, постановки эксперимента и получении экспериментальных данных, обобщении результатов и формулировке выводов, подготовке основных публикаций по выполненной работе, разработке устройства для регенерации текстильных отходов.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения и пяти глав. Материал представлен на 168 страницах машинописного текста, содержит 72 рисунка, 17 таблиц, список литературы из 124 наименований и включает 2 приложения.
