Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние и тенденции развития козоводства в РФ 11
1.1. Сырьевая база шерстяной промышленности 11
1.2. Развитие козоводства в РФ 14
1.3. Состояние и прогноз увеличения численности коз в России 16
1.4. Характеристика козьей шерсти и ее использование 19
1.5. Характеристика козьего пуха по породам 24
Глава 2. Проектирование свойств шерстяной пряжи с вложением козьего пуха 27
2.1. Анализ работ по проектированию свойств шерстяной пряжи 29
2.2. Проектирование прядильной способности шерсти 34
2.3. Разработка технологических режимов выработки пряжи с вложением волокон козьего пуха 41
Глава 3. Технология и проектирование чистошерстяной камвольной пряжи с вложением козьего пуха 50
3.1. Выбор сырья для выработки пряжи с вложением волокон козьего пуха 50
3.2. Основные технологические характеристики козьего пуха 59
3.3. Разработка плана технологических переходов производства шерстяной камвольной пряжи с вложением козьего пуха 61
3.4. Выпуск опытных партий шерстяной пряжи с вложением волокон козьего пуха 67
3.4.1. Технология выработки топса с вложением козьего пуха 68
3.4.2. Режим крашения шерстяной ленты 72
3.4.3. Технология выработки ровницы и пряжи с козьим пухом 74
3.4.4. Оценка физико-механических показателей пряжи 78
Глава 4. Исследование некоторых особенностей морфологической структуры волокон козьего пуха 82
4.1. Исследование поверхности волокон козьего пуха 82
4.2. Исследование структурных особенностей пряжи с волокнами козьего пуха 85
4.3. Обезволашивание козьего пуха 87
4.4. Стандарт на пух козий 94
4.5. Инструментальные методы определения тонины шерсти 95
Общие выводы и рекомендации 101
Литература 104
Приложения 110
- Состояние и прогноз увеличения численности коз в России
- Разработка технологических режимов выработки пряжи с вложением волокон козьего пуха
- Разработка плана технологических переходов производства шерстяной камвольной пряжи с вложением козьего пуха
- Исследование структурных особенностей пряжи с волокнами козьего пуха
Введение к работе
Одна из основных задач, стоящих перед текстильной промышленностью нашей страны - повышение качества выпускаемой продукции. Пуховые козы - источник ценного сырья для перерабатывающей промышленности. Они дают пух, их которого изготавливают платки, трикотаж, тонкие сорта фетра, особо качественные кашемировые ткани.
В мировой практике производства шерстяных тканей в настоящее время актуальным является выпуск тканей с вложением редких видов волокон, который пользуются повышенным спросом. Эти ткани отличают повышенные эксплуатационные и гигиенические свойства, им присущи повышенная объемность, мягкость и шелковистость при хороших прочностных показателях. Повышенная гигроскопичность и воздухопроницаемость обеспечивают комфортные условия носки изделий из этих тканей.
Данная работа посвящена разработки технологии выработки чистошерстяной пряжи с вложением козьего пуха на основе инструментального определения свойств сырья.
Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
проведение дополнительных расчетов прядильной способности и испытания волокон, входящих в смеси, предназначенные для выработки чистошерстяной пряжи с вложением редких видов волокон с целью прогнозирования высшего расчетного номера (линейной плотности);
определение высшего расчетного номера, который может быть получен на конкретном оборудовании при выработке пряжи с нормированной обрывностью;
- определение резерва прядильной способности для смеси
мериносовой шерсти с козьим пухом;
- прогнозная оценка предполагаемой обрывности пряжи с вложением
волокон козьего пуха и мериносовой шерсти тониной 21 мкм;
определен показатель, присущий только шерстяным волокнам, такой как валкоспособность;
разработан проект норм технологического режима выработки чистошерстяной пряжи с вложением редких видов волокон и с учетом расчетных номеров (линейной плотности), полученных в ходе выполнения работы;
разработана технология выработки чистошерстяной камвольной пряжи с вложением козьего пуха;
предложены дополнения (в качестве проекта) на новые составы смесей с вложением волокон козьего пуха;
проведены исследования некоторых особенностей морфологической структуры волокон козьего пуха;
- изучалось распределение волокон козьего пуха в пряже путем
анализа их поперечных срезов;
- разработка проекта технических условий (ТУ) «Пух козий немытый
сортированный обезволошенный».
Работа включает в себя теоретические и экспериментальные исследования.
Принципиально новым в работе является то, что впервые в отечественной практике при выработке чистошерстяной камвольной пряжи использованы в смеси с мериносовой шерстью тониной 21 мкм волокна козьего пуха с учетом основных технологических характеристик данного вида сырья на ОАО «Троицкая камвольная фабрика» и ОАО «Камвольное объединение «Октябрь» (отечественное сырье - шерсть пуховых коз типа кашмир, разводимых в Республике Алтай).
10 С учетом специфики настоящей работы автором рассматриваются
вопросы морфологической особенности строения козьего пуха и их
влияние на протекание технологического процесса. Проведено
сопоставление результатов измерения тонины шерсти с использованием
различных инструментальных методов (приборов Air-Flow, OFDA и
микроскоп).
Производство чистошерстяной камвольной пряжи с вложением
козьего пуха позволит расширить ассортимент вырабатываемых изделий,
поэтому проблема разработки методики проектирования пряжи с
вложением козьего пуха на основе инструментального определения
свойств сырья является актуальной.
Состояние и прогноз увеличения численности коз в России
Проектом «Федеральной целевой программы восстановления сырьевой базы отечественной перерабатывающей промышленности, стабилизации и развития овцеводства России в 1999-2005 годах» предусматривается постепенное увеличение поголовья овец и коз и производства немытой шерсти и козьего пуха, основные показатели представлены в таблице 2.
Таблица 2. Прогноз численности овец и коз (млн. голов) и производства немытой шерсти и козьего пуха (тыс. тонн) в России на период до 2005
Основные показатели пуховой продуктивности приведены в таблице 5, из которой видно, что помесные животные всех половозрастных групп имели высокие показатели продуктивности. Следует отметить, что животные достигают максимальной продуктивности в возрасте 3-4 лет. У помесных коз мы наблюдали некоторое увеличение живой массы и начеса пуха. Длина пуха у помесных животных увеличилась на 0,6-1,7 см, тонина уменьшилась в среднем на 1 мкм, увеличилось содержание пуха и переходного волоса в шерсти на 2-5% [52].
По объему заготовок и размерам потребления в народном хозяйстве козья шерсть занимает второе место после овечьей среди волокон животного происхождения, козий пух - третье место.
По морфологическому составу, технологическим свойствам и характеру использования в шерстяной промышленности козья шерсть подразделяется на две основные группы: однородную и неоднородную. Особую категорию шерстного сырья представляет собой козий пух, вычесываемый у коз в зимне-весенние месяцы, в период его линьки.
К первой группе, носящей название «могер» или «тифтик», относится шерсть ангорских коз, советских шерстных коз и помесей этих пород.
По заготовительному стандарту ангорская шерсть относится к типу однородной полугрубой шерсти, однако значительная ее часть имеет тонину 50—56 качества и, следовательно, применительно к системе классификации однородной овечьей шерсти является полутонкой шерстью. Ценные технологические свойства могера — однородность морфологического состава, исключительная прочность, большая длина, люстровый блеск, упругость, эластичность, слабая валкоспособность, растяжимость, белый цвет, способность хорошо воспринимать красители от самых нежных до самых густых тонов, слабая загрязняемость пылью и. жирами и другие качества — обусловили широкое применение этого вида шерсти в промышленности.
Ангорская шерсть является наиболее ценным сырьем для выработки ворсистых, отделочных, драпировочных, подкладочных и технических тканей, искусственного меха, материала для верха обуви и ковров, которые должны обладать особенной прочностью и несминаемостью.
Ленинабадский ковровый комбинат использует шерсть советских шерстных коз для изготовления ворсовых ковров, которые по красоте отделки и прочности могут успешно конкурировать с известными текинскими коврами ручной работы. Для этих целей употребляются преимущественно полугрубые сорта ангорской шерсти ниже 50 качества. Более тонкая шерсть используется для изготовления трикотажа, одеял и легких тканей, которые благодаря своей способности хорошо отражать солнечные лучи являются практичным материалом для летних костюмов. Кроме того, шерсть ангорского типа употребляется для выработки тканей, обладающих высокой жесткостью и упругостью, фасонной пряжи и отделочных материалов (плетеных шнуров, басонов, тесьмы и т. п.). В РФ шерсть ангорского типа перерабатывается в массе в смеси с полугрубыми и полутонкими сортами овечьей шерсти, шелком и синтетическими волокнами. По прочности, эластичности, упругости блеску и некоторым другим техническим свойствам ангорская козья шерсть превосходит аналогичную овечью шерсть (линкольнскую, кроссбредную). В ряде случаев она является хорошим заменителем однородной гребенной полутонкой и полугрубой овечьей шерсти, в которой промышленность испытывает большой недостаток. Однако следует учесть, что сфера применения и технология переработки могера должны быть таковы, чтобы при этом можно было полностью использовать ценные специфические свойства этого вида шерсти. К неоднородной козьей шерсти относится полугрубая и грубая шерсть. Полугрубую неоднородную шерсть дают ангоро-грубошерстные козы, а также козы придонской породы 3—4-го классов и ее помеси. Шерсть этого вида содержит волокна различного морфологического типа, но в отличие от грубой шерсти она в массе состоит из пуха и переходного волоса, имеет тонкую ость, мертвый волос встречается редко. Грубую шерсть дают грубошерстные козы, разводимые в различных природно хозяйственных зонах страны. По заготовительной классификации грубая козья шерсть подразделяется на пуховую (с содержанием от 25 до 40% пуха по весу), полупуховую (от 10 до 25% пуха) и грубую остевую (содержание пуха менее 10%). Ценность этой шерсти и характер ее применения определяются соотношением типов волокон и качеством ости. Лучшие виды неоднородной шерсти (метисная, ангоро-грубошерстная, пуховая придонская) в смесях с метисной овечьей шерстью или отходами искусственного шелка употребляются для выработки трикотажа и тканей некоторых сортов. Грубая пуховая шерсть используется для изготовления ковров и грубошерстных тканей, грубая полупуховая шерсть — для выработки технических сукон и войлочных изделий. Грубая остевая шерсть — специфическое сырье для производства приводных ремней, применяемых в цехах, где поддерживается высокая температура и повышенная влажность. Эта шерсть также используется для изготовления,, войлока низких сортов, бортовой ткани, кистей, щеток и других штучных товаров. Для всех этих изделий требуется остевая шерсть, не содержащая пуха. Кроме стриженой козьей шерсти в промышленности находит применение «заводская» шерсть, снимаемая с козлин на кожевенных заводах. Эта шерсть состоит преимущественно из малопуховых юртов, поскольку для переработки в кожевенный товар используются главным образом козлины с грубым волосяным покровом. Особым видим шёрстного сырья являются волосяные отходы при выделке козлины на меха — подщипка, подстрижка и пр. Однако шерстные отходы от этого производства незначительны, так как на меха перерабатывается небольшое количество козлины.
Разработка технологических режимов выработки пряжи с вложением волокон козьего пуха
Одним из основных характеристик качества текстильных волокон и их смесей является такой комплексный показатель, как прядильная способность [1]. Согласно ГОСТ 30724 прядильная способность смеси выражается через максимальную длину стандартной пряжи, которую можно выработать из 1 кг смеси, а также величиной выхода пряжи из нее. В то же время при наличии в составе смеси группы коротких волокон, огрубленных волокон и сора наряду с длинными и более однородными волокнами создаются затруднения в протекании технологических процессов - снижается прядильная способность смеси: наблюдается повышенная обрывность, увеличивается количество отходов в прядении и ткачестве. Прядильная способность смеси отражает не только свойства волокон, но и уровень, и состояние техники и технологии производства. Прядильная способность определяется высшим расчетным номером, который может быть получен на конкретном оборудовании при выработке пряжи с нормированной обрывностью. Высший расчетный номер смеси рассчитывается после предварительно намеченного состава проектируемой смеси и определения характеристик ее основных компонентов. Определение высшего расчетного номера NBp смеси в камвольном прядении имеет свои особенности [2]. Следует отметить, что основное влияние на повышение прядильной способности смеси оказывают тонина (определенное число волокон в поперечном сечении пряжи) и длина волокон, входящих в смесь. Практика работы в камвольном прядении показывает, что при наличии в поперечном сечении пряжи от 30 до 40 волокон процесс прядения протекает нормально и качество пряжи отвечает предъявляемым к ней требованиям. Задаваясь этим числом, определяют линейную плотность гребенной пряжи, которую можно получить, если длина и тонина волокон, входящих в смесь, выбрана правильно. В то же время для определения резерва при производстве камвольной пряжи следует выявить так называемый резерв прядильной способности пряжи.
Основой метода определения прядильной способности смеси в гребенном прядении служит предварительное измерение длины и тонины волокон, перерабатываемых в смеси. Исходя из приведенных основных технологических показателей козьего пуха и овечьей шерсти (табл.6), была рассчитана прядильная способность и резерв прядильной способности смесей по ниже приведенным формулам. Высший расчетный номер пряжи N/ определяется по формуле: Следует отметить, что большое влияние на прядильную способность волокон оказывают их упруго-эластические свойства. При этом, чем выше упругая (быстрообратимая) доля деформации, тем выше прядильная способность. При более высоком значении пластической (необратимой) доли деформации этот показатель снижается [2,3]. Проведенные по методике ЦНИИШерсть дополнительные исследования упруго-эластических свойств, входящих в смесь волокон, представлены в таблице 7. Анализ полученных данных выявил, что наибольшими упруго-эластическими свойствами обладают волокна мериносовой шерсти 21 мкм, а наименьшими - волокна козьего пуха за счет присутствия в нем некоторого количества огрубленных волокон. Полученные данные корреспондируются с прогнозной оценкой прядильной способности смесей, рассчитанных выше, а именно: прядильная способность и резерв прядильной способности смеси мериносовой шерсти + козий пух соответствует для выработки качественной пряжи.
В связи с этим была сделана прогнозная оценка предполагаемой обрывности пряжи с вложением волокон козьего пуха и мериносовой шерсти 21 мкм по формуле, представляющей собой зависимость обрывности чистошерстяной камвольной пряжи от основных параметров мытой шерсти [4], а именно: где: О - обрывность в прядении, число обрывов на 1000 веретен/час CLB- неровнота по длине волокон в смеси, % = 30 dB - средняя тонина волокон в смеси, мкм = 21,76 рв - средняя разрывная нагрузка одиночных волокон в смеси, сН = 8 С рв - неровнота по разрывной нагрузке одиночных волокон в смеси, % = 20 Ев- среднее разрывное удлинение одиночных волокон в смеси, % = 41 К - средняя крутка одиночной камвольной пряжи, кр/м = 570 Подставляя численные значения указанных в формуле показателей, получаем обрывность в прядении данной смеси, как прогнозируемую величину, равной 180,45 обрывов на 1000 вер./ч. Это значение является допустимым, т.к. норма для выработки высоких номеров пряжи составляет не более 200-220 обрывов на 1000 вер./час. [54] На данном этапе работы был также определен такой важный, присущий только шерстяным волокнам показатель, как валкоспособность. В соответствии с ГОСТ 30724-2001 валкоспособность шерсти - это способность (свойство) массы шерстяных волокон сближаться, перемещаться, переплетаться и уплотняться в результате влажно-тепловой обработки, механических и физико-химических воздействий. Хорошая валкоспособность волокон способствует получению застилистой поверхности (фильца ворса) тканей. Исходя из этой особенности, при проектировании ткани выбирается структура ее переплетения. Валкоспособность волокон шерсти, как показали исследования [5], также как и прядильная способность, связана с деформационными свойствами волокон: чем выше упругая составляющая, тем выше валкоспособность.
Разработка плана технологических переходов производства шерстяной камвольной пряжи с вложением козьего пуха
Все ряды анализируемых данных показали хорошую степень сопоставимости между прогнозируемыми и фактическими значениями средней длины волокон в гребенной ленте (топсе). Анализ данных с использованием индивидуальной поправки (А) показывает, что из одного и того же сырья различные предприятия отрасли могут выработать гребенную ленту, существенно отличающуюся по показателю средней длины волокон в топсе (диапазон отклонений от +2,5 до -1,0 мм). Таким образом, предприятия с более эффективным оборудованием и технологическим процессом имеют преимущество в 3,5мм по длине волокон в гребенной ленте (топсе), что позволяет либо вырабатывать более качественную конечную продукцию (пряжу, ткани), либо удешевлять стоимость закупки сырья без утраты необходимого уровня качества топса (в сравнении с менее эффективными предприятиями-конкурентами).
Козья шерсть состоит из длинных прямых огрубленных волокон и тонкого шелковистого пуха, который обладает малой теплопроводностью, значительной прочностью на разрыв, высокой валкоспособностью, мягким грифом и имеет небольшой удельный вес. Тонина пуховых волокон достигает 10-12 мкм [5].
Качество козьего пуха по промышленной классификации (ГОСТ 2260) определяется в зависимости от процентного содержания пуха в общей массе козьей шерсти.
В зависимости от состояния пух делят на нормальный и сорный. Нормальный пух содержит не более 1,5% растительных примесей от веса пуха в немытом виде, сорный - более 1,5%.
В зависимости от времени чески, наличия огрубленных волокон и времени стрижки козий пух подразделяется на три вида: чесаный пух 1-й и 1-й чесок и джебажный, с наличием остевых волокон не более 10%, 20% и 40% соответственно. Проведенные до настоящего времени работы по изучению физико-механических свойств пуха свидетельствуют о том, что между свойствами пуха и свойствами овечьей шерсти (в частности, мериносовой) не наблюдается резкой разницы [6]. По внешнему виду мериносовая шерсть отличается более равномерной извитостью, чем козий пух. Наличие большого количества пуховых волокон в изделиях придает им своеобразный внешний вид, а пряже - объемность, упругость и гибкость. При этом следует отметить, что козий пух имеет слабую волнистость, легко ликвидируемую при увеличении влажности или под воздействием растягивающих усилий. Поэтому при переработке волокна необходимо стремиться ограничивать указанные воздействия вплоть до создания ее искусственно. Таким образом, козий пух несколько отличается по своим технологическим свойствам от тонкой мериносовой шерсти, что было учтено при его подготовке и переработке. Поскольку волокна козьего пуха близки по тонине к волокнам натурального шелка, в данной работе были учтены результаты НИР по переработке шерсти в смеси с волокнами натурального шелка [9]. Таким образом, разработка технологии выработки шерстяной пряжи с вложением козьего пуха является актуальной и будет способствовать расширению ассортимента изготовленной из нее продукции. На основе вышеизложенного была намечена последовательность основных технологических переходов прядильного производства для выработки шерстяной пряжи с вложением волокон козьего пуха. Исходя из рассмотренных основных технологических показателей козьего пуха, может быть выработана пряжа в смеси с шерстью следующих линейных плотностей. Прядильная способность пряжи рассчитывается по формуле: где п - число волокон в сечении пряжи Т - линейная плотность пряжи, текс D - диаметр волокна, мкм Исходя из диаметра волокна мериносовой шерсти - 20,6-21 мкм и козьего пуха - 17-19 мкм и соотношения волокон в смеске: шерсть 80% и пух -20%, возможна выработка пряжи линейной плотности 17-19 текс (№ 58-52). Прядильная способность вырабатываемой пряжи обеспечивается содержанием волокон в поперечном сечении не менее 40, что достаточно для проведения нормального технологического процесса с учетом нормированного резерва прядильной способности (25%). вложением козьего пуха. Предлагаемый план переходов предназначен для выработки пряжи, содержащей нетрадиционные виды волокон и учитывающий их специфические свойства, а также особенности технологического процесса в условиях производства [30]. Виды сырья и состав смесей Шерсть мериносовая 64K(de = 21 мкм), I дл., мз. - 80 % Пух козий (сів =19 мкм), I дл., мз. - 20 %. План подготовки смеси с козьим пухом Трепальная машина Расходный лабаз Смешивание на разрыхлительно-трепальном агрегате и замасливание Вылеживание в расходном лабазе План выработки топса Кардочесальная машина Ленточная машина - 3 перехода Гребнечесальная машина Ленточная машина -1 переход Красильный аппарат Моечно-гладильно-сушильная машина Ленточная машина - 2 перехода Гребнечесальная машина Ленточная машина - 2 перехода Ленточная машина с авторегулятором вытяжки Замасливание ленты предусматривается на ленточных машинах после чесания, после крашения и на топсовом переходе (выпускная машина).
Исследование структурных особенностей пряжи с волокнами козьего пуха
В работе также изучалось распределение волокон козьего пуха в пряже. Распределение волокон в пряже определялось путем анализа их поперечных срезов. Анализ срезов пряжи позволил определить соотношение указанных выше видов волокон, их распределение в сечении. Поперечный срез пряжи представлен на рисунке 7 (волокна шерсти не заштрихованы). Анализ распределения волокон козьего пуха в сечении 2-х компонентной пряжи показал, что они сравнительно равномерно распределены по сечению пряжи. Просмотр поверхности пряжи проводился на световом микроскопе МБИ-6 при 60-кратном увеличении в среде глицерина. Анализ поверхности пряжи показал наличие выступающих в виде петель с закрепленными в стволе пряжи концами волокон козьего волокна, в отличие от волокон шерсти, которые выступали на поверхности пряжи свободными концами. Как известно, пряжа формируется при вытягивании и одновременном скручивании распрямленных, параллелизованных волокон. При формировании пряжи периферийные волокна получают гораздо больший угол закручивания, чем центральные (осевые), которые, располагаясь в сердцевине пряжи, остаются почти вытянутыми, лишь иногда слегка меняя свое параллельное положение относительно оси. Осевые волокна, вследствие трения пряжи, могут своими концами перемещаться в ней и даже выходить наружу. Это явление подтверждают многие исследователи. Периферические волокна во время формирования пряжи натягиваются сильнее и вытесняют слабо натянутые осевые волокна, располагающиеся в центре пряжи, что вызывает выход на периферию кончиков слабо закрепленных осевых и коротких волокон.
На основании вышеизложенного можно предположить, что при вытягивании и трении пряжи в процессе ее переработки на ткацком станке более подвижные волокна, расположенные в центре сечения пряжи, будут вытесняться волокнами периферийными, которые натянуты сильнее. Так как волокна овечьей шерсти имеет большую сцепляемость между собой, чем с волокнами козьего пуха, а также меньшую длину то, следовательно, они в большем количестве выходят на поверхность пряжи. В работе был также проведен количественный анализ содержания волокон каждого вида в смешанной пряже. В таблице 25 представлены результаты анализа количества волокон каждого вида в двухкомпонентных смесях по сечениям пряжи. Как видно из таблицы, количественное соотношение исследуемых видов волокон (козьего пуха) в сечениях пряжи незначительно отличается от весового соотношения в смесях. С целью снижения процентного содержания остевых волокон козий пух проходит, так называемый, процесс обезволашивания. Сущность процесса очистки козьего пуха от грубого волоса заключается в следующем. Волокна ости захватываются лентой барабана, но вследствие малой гибкости ости и номера гарнитуры, осуществляется захват лишь небольшой части волокна, большая часть его выступает над поверхностью гарнитуры и подвергается ударам ножей и полочек. В результате малой цепкости и плохого захвата кардолентой ость при ударе легко отделяется от основной массы шерсти.
Для достижения оптимальных условий очистки необходимо добиваться: меньшего оцепления ости с остальной массой волокон, большего выступания ости над поверхностью кардоленты, меньшего захвата ости кардолентой. Для уменьшения сцепляемости ости с основной массой волокон необходимо добиваться наибольшего разъединения и распрямления волокон. Следует признать все процессы предварительной обработки, вызывающие повреждение волокон, спутывание их и закатывание, нецелесообразными. Недопустимы горячее мытье шерсти и крашение с процессом сушки, вызывающие свойлачивание и закрепление изогнутой формы у волокон после сушки. Получая изогнутую форму ость становится более цепкой и ее труднее отделить от остальной массы волокон. Если шерсть свалена, то при обработке она оказывает большое сопротивление разъединению волокон, в результате чего волокна разрываются. Недопустимо обрабатывать шерсть на щипальных и на некоторых чесальных машинах, так как в результате этих процессов волокна ости повреждаются. Разъединение и распрямление волокон рекомендуется проводить посредством обработки шерсти на чесальных машинах с сильно развитыми предпрочесами. Для большего выступания ости над поверхностью кардоленты и, следовательно, меньшего захвата ее кардолентой необходимо стремиться сохранить у ости ее природную жесткость, для чего следует избегать замасливания эмульсиями, содержащими воду, а обработку производить в помещении с сухим и холодным воздухом.