Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ состояния и перспектив развития производства химических волокон и нитей, в частности полипропиленовых 12
1.1 Производство химических волокнистых материалов 12
1.2 Состояние производства и переработки химических волокон и нитей в России 17
1.3 Перспективы развития производства химических волокон и нитей 19
Выводы по главе 1 25
Глава 2. Исследование свойств исходных полипропиленовых комплексных нитей различных линейных плотностей и различных производителей 26
2.1 Производство полипропиленовых комплексных нитей 28
2.2 Исследование физико-механических свойств исходных полипропиленовых комплексных нитей 36
Выводы по главе 2 39
Глава 3. Выбор и обоснование структуры и технологии получения полипропиленовых швейных ниток 40
Выводы по главе 3 50
Глава 4. Проведение предварительного эксперимента 51
4.1 Обоснование проведения эксперимента 51
4.2 Методика проведения испытаний 52
4.3 Обработка результатов испытаний крученой нити линейной плотности 93,5 текс производства ООО «Курск-Химволокно»... 53
4.4 Обработка результатов испытаний швейной нитки выработанной из комплексной нити производства ООО «Курск-Химволокно» 57
4.5 Обработка результатов испытаний крученой нити линейной плотности 92,5 текс производства АО «Хемосвит Фиброхем»... 59
4.6 Обработка результатов испытаний швейной нитки выработанной из комплексной нити производства АО «Хемосвит Фиброхем» 60
4.7 Анализ полненных зависимостей 61
Выводы по главе 4 71
Глава 5. Оптимизаттия технологии получения полипропиленовых ниток линейной плотности 92,5текс xl хЗ 72
5.1 Методика проведения эксперимента 73
5.2 Обработка результатов эксперимента 77
5.3 Анализ полученных результатов 81
5.4 Решение многокритериальной оптимизационной задачи 84
Выводы по главе 5 86
Глава 6. Влияние режимов термообработки на свойства крученых полипропиленовых нитей, включая усадку 87
6.1 Определение оптимальных параметров термообработки при выработке ГТП комплексных нитей 87
6.2 Методика проведения эксперимента 90
6.3 Анализ полученных зависимостей 91
Выводы по главе 6 95
Глава 7. Вывод формулы для определения разрывной нагрузки крученых полипропиленовых нитей 96
Выводы по главе 7 105
Глава 8. Влияние текстильно-вспомогательных веществ на перера батывающую способность полипропиленовых крученых нитей 106
Выводы по главе 8 114
Глава 9. Исследование влияния влажности на разрывные характеристики полипропиленовых крученых нитей 115
Выводы по главе 9 119
Глава 10. Исследование влияния крутки на физико-механические свойства полипропиленовых комплексных нитей отечественного производства 120
10.1. Изучения влияния величины первой крутки на физикомеханические свойства ПП комплексных нитей 122
10.2 Анализ полученных зависимостей . 130
10.3 Определение оптимальной величины второй крутки 132
Выводы по главе 10 134
Глава 11. Наработка и переработка опытных партий 135
11.1. Наработка опытной партии 135
11.2 Принцип работы автоматизированной линии по пошиву мешков 136
11.3 Переработка ПП швейных ниток из комплексных нитей 137
Выводы по главе 11 142
Заключение 143
Библиографический список использованной литературы 150
Приложения 156
- Состояние производства и переработки химических волокон и нитей в России
- Исследование физико-механических свойств исходных полипропиленовых комплексных нитей
- Выбор и обоснование структуры и технологии получения полипропиленовых швейных ниток
- Обработка результатов испытаний крученой нити линейной плотности 93,5 текс производства ООО «Курск-Химволокно»...
Введение к работе
Актуальность темы. В последнее десятилетие производство полипропиленовых (1111) волокон и нитей развивается опережающими темпами по сравнению с другими видами синтетических волокон и нитей. Область их применения довольно обширна. Они могут использоваться для выработки различных видов крученых изделий, тканей, трикотажа, нетканых материалов, которые используются в ряде областей не имея конкурентов. Благодаря хемостойкости и высоким прочностным свойствам, ПП швейные нитки, изготовленные из комплексных нитей могут с успехом применяться при сшивании многих изделий технического назначения, в частности, щелочекислотостойкой одежды, фильтрованных тканей. ПП волокна и нити и изделия из них нашли широкое применение для изготовления медицинских и гигиенических изделий, геотекстиля при пошиве мягких контейнеров большой грузоподъемности для сыпучих материалов и грузов.
Следует отметить рост производства ПП и изделий из него, в частности в текстильной промышленности в последние годы в Российской Федерации. При изготовлении текстильных изделий технического назначения при их сшивании с целью получения однородности свойств готовых изделий для удобства дальнейшей утилизации целесообразно использовать ПП швейные нитки. Поэтому в последние годы остро встал вопрос разработки технологии получения ПП швейных ниток из комплексных нитей, отечественного и импортного производств. В частности ОАО «Научно-исследовательский институт ниток «Петронить» совместно с предприятиями ООО «AC-ПРЕСС» и ООО «Курск-Химволокно» проводит большую работу по организации производства суровых и цветных швейных ниток широкого диапазона толщин. [I]
Цель исследования. Разработать технологию получения швейных ниток из полипропиленовых комплексных нитей для пошива мешкотары малой и большой грузоподъемности.
В соответствии с указанной целью были поставлены и решены следующие задачи:
Проведен анализ целесообразности использования ПП комплексных нитей в текстильной и легкой промышленности; проведено исследование физико-механических свойств ПП комплексных нитей различных линейных плотностей и производителей; выбраны ПП комплексные нити для изготовления швейных ниток различного назначения; определены основные технологические параметры, влияющие на физико-механические свойства ПП комплексных нитей; проведено многофакторное планирование эксперимента с целью получения оптимальных параметров процесса кручения; определены режимы термообработки влияющие на свойства ПП нити; усовершенствована формула Белицина М.Н. для расчета разрывной нагрузки крученых ПП комплексных нитей малых линейных плотностей; проведен расчет разрывной нагрузки крученых ПП комплексных нитей по новой методике; подобранны текстильно-вспомогательные вещества, улучшающие перерабатывающую способность ПП крученых нитей; определено влияние влажности на разрывные параметры ПП крученых нитей.
Методика исследований. Поставленные задачи решались теоретическими и экспериментальными методами. Экспериментальные исследования по наработке швейных ниток проводились в учебно-технологической и производственной лаборатории кафедры ПХВ МГТУ им. А.Н. Косыгина, а по переработке непосредственно в цехе по пошиву ПП мешков на ООО
НПП «Прогресс» в г. Москве и ЗАО АК «Химпэк» г. Дедовск. В работе широко использовались методы математического планирования эксперимента. При исследовании свойств ПП комплексных нитей использовались ГОСТированные методики. Результаты экспериментальных и теоретических исследований обработаны методами математической статистики с использованием ЭВМ и пакета программ MathCAD 2001. Научная новизна.
Доказана целесообразность использования ПП комплексных нитей для производства изделий технического назначения; разработана технология и технологические параметры выработки ПП швейных ниток из комплексных нитей; установлены регрессионные модели, отражающие влияние параметров кручения на свойства швейных ниток; установлены режимы термообработки ПП швейных ниток; усовершенствована формула Белицина М.Н. для расчета разрывной нагрузки крученых ПП комплексных нитей различных линейных плотностей.
Практическая ценность.
В разработке технологии производства швейных ниток из ПП комплексных нитей; в создании однородности материала изделия и швейных ниток, что в дальнейшем облегчит процесс утилизации использованных изделий (тарных ПП мешков); в разработке режимов термообработки ПП швейных ниток; в разработке формулы для расчета разрывной нагрузки крученых ПП комплексных нитей.
Теоретические и экспериментальные исследования, положенные в основу данной работы дают возможность получать швейные нитки из ПП комплексных нитей.
Реализация результатов работы. Полученный ассортимент ПП швейных ниток, изготовляемых из комплексных нитей, можно получать на существующем отечественном тростил ьно-крутильн ом оборудовании, а также перерабатывать на обычных и автоматизированных линиях по пошиву мешков, как стандартных размеров, так и контейнеров большой грузоподъемности, что подтверждается переработкой опытных партий. Акты наработки и переработки представлены в приложении 5.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на:
Всероссийской н/с конференции «Актуальные проблемы развития текстильной промышленности», МГТУ им, А.Н, Косыгина, Москва 2002.
Межвузовской н/т конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности», Текстиль — 2002, МГТУ им. А.Н. Косыгина, Москва 2002.
Межвузовской н/т конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», РЗИТиЛП, Москва 2002.
Всероссийской н/с конференции «Текстиль XXI века», МГТУ им. А.Н. Косыгина, Москва 2003.
Всероссийской н/т конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности», Текстиль - 2003, МГТУ им. А.Н. Косыгина, Москва 2003.
Всероссийской н/т конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности», Текстиль - 2004, МГТУ им. А.Н. Косыгина, Москва 2004.
Межвузовской н/т конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», РЗИТиЛП, Москва 2004.
Публикации.
Тезисы докладов:
М.В. Сахник, В.А. Родионов «Разработка структуры и оптимальных технологических параметров производства ГШ ниток двухкруточной структуры», Тезисы докладов: Межвузовская н/т конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности», Текстиль - 2002, МГТУ им. А.Н. Косыгина, Москва 2002. стр. 10-11
М.В. Сахник, В.А Родионов «Разработка ассортимента полипропиленовых швейных ниток для пошива мешкотары», Тезисы докладов: Межвузовская н/т конференция «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», РЗИТиЛП, Москва 2002. стр. 36
М.В. Сахник, В.А. Родионов «Перспективы использования полипропиленовых комплексных нитей при выработке крученых нитей», Тезисы докладов: Международная н/т конференция «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях», Лен-2002, КГТУ, Кострома 2002. стр. 52-53
М.В. Сахник, В.А. Родионов «Оптимизация технологических параметров кручения при выработке полипропиленовых швейных ниток», Тезисы докладов: Международная н/т конференция «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности», Прогресс - 2002, ИГТА, Иваново 2002. стр. 29-30
М.В. Сахник, В.А. Родионов «Разработка технологии получения швейных ниток из полипропиленовых комплексных нитей линейной плотности 93,5 текс», Тезисы докладов: Межвузовская н/т конференция «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности», Поиск - 2002, ИГТА, Иваново 2002. стр. 26-27
М.В. Сахник, В.А. Родионов «Разработка технологии получения крученых полипропиленовых нитей из отечественного и импортного сырья»,
Тезисы докладов: Всероссийская н/с конференция «Текстиль XXI века», МГТУ им. А.Н. Косыгина, Москва 2003. стр. 15
Сахник М. В. «Исследование влияния температурных режимов на свойства полипропиленовых нитей» Тезисы докладов: Всероссийская н/т конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности», Текстиль - 2003, МГТУ им. А.Н. Косыгина, Москва 2003. стр. 44-45
М.В. Сахник, В.А. Родионов «Разработка структуры и технологии получения ПП ниток из комплексных линейной плотности 92.5 текс», Тезисы докладов: Межвузовская н/т конференция «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству», КГТУ, Кострома 2003. стр. 215-216
М.В. Сахник, В.А. Родионов «Разработка оптимальной структуры и технологии производства полипропиленовых швейных ниток для технического текстиля», Тезисы докладов: Всероссийская н/т конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности», Текстиль - 2004, МГТУ им. А.Н. Косыгина, Москва 2004. стр. 15-16
М.В. Сахник, В.А. Родионов, Н.В. Астахова, А.В. Паджева «Оптимизация процесса кручения полипропиленовых швейных ниток малой линейной плотности», Тезисы докладов: Международная н/т конференция «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности», Прогресс - 2004, ИГТА, Иваново 2004. стр. 25-26
М.В. Сахник, В.А. Родионов «Исследование влияния температурных режимов термообработки на свойства полипропиленовых нитей», Тезисы докладов: Межвузовская н/т конференция «Молодые ученые -развитию текстильной и легкой промышленности», Поиск - 2004, ИГТА, Иваново 2004. стр. 41-42
12. М.В. Сахник, В.А. Родионов «Разработка технологии получения поли пропиленовых швейных ниток из комплексных, отечественного произ водства», Тезисы докладов; Межвузовская н/т конференция «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству», КГТУ, Кострома 2004. стр.153-154
13, М.В. Сахник, В. А. Родионов «Влияние термо стабилизации на усадку полипропиленовых нитей», Тезисы докладов; Межвузовская н/т конфе ренция «Современные проблемы текстильной и легкой промышленно сти», РЗИТиЛП, Москва 2004. стр. 30
Статьи:
Сахник М.В., Родионов В.А. Оптимизация технологии производства полипропиленовых швейных ниток / Химические волокна 2003 г. №3 с. 30-31
Сахник М.В,, Родионов В.А. Выбор оптимальных технологических параметров производства полипропиленовых швейных ниток / Химические волокна 2004 г. №2 с. 22-24,
Родионов В.А., Сахник М.В., Дмитриев О.Ю. Оптимизация технологии производства полипропиленовых швейных ниток / Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2004 г. №5 с.31-34.
Сахник М.В., Родионов В.А. Влияние влаги на разрывные характеристики полипропиленовых крученых нитей / Химические волокна 2005 г.№1 с. 46-47.
М.В. Сахник, Н.В. Астахова, А.В. Паджева, Н.А. Лебедева «Оптимизация технологии производства полипропиленовых швейных ниток» / Сборник научных трудов, выполненных по итогам конкурса грантов молодых исследователей «Грант-2003», МГТУ им. А.Н. Косыгина, Москва 2004. стр. 3-8
Состояние производства и переработки химических волокон и нитей в России
Объем российского производства химических волокон и нитей в I полугодии 2003 г. вырос на 18,1% по сравнению с соответствующим периодом 2002 года, в том числе по искусственной группе волокон на 23,6%, по синтетическим волокнам на 15,4%. Основной прирост обеспечен увеличением производства вискозных волокон и нитей на 6,1 тыс. т, полиамидных и полиакрилонитрильных волокон на 3,3 тыс. т. Рост производства стимулировался главным образом увеличением емкости внутреннего рынка. При этом спрос на штапельные волокна оставался примерно на прежнем уровне, но его обеспечение собственным производством выросло за счет стабильной работы ООО «Саратоворгсинтез», 000 «Номатекс» (г. Новая Майна), ОАО «Комитекс» (г. Сыктывкар), ОАО «Вискоза» (г. Рязань). Спрос на все типы технических нитей заметно увеличился, и его удается удовлетворить за счет поставок с российских заводов, за исключением полиэфирной нити, где доминирует импорт из Белоруссии (около 4,0 тыс. т/год).
Потребление спанбонда (нетканого материала, получаемого из расплава полимера, преимущественно ПП, на предприятиях химволокон) увеличивается высокими темпами благодаря его высокой эффективности в различных областях применения. Но потребность в нем обеспечивается на 90% за счет импорта, так как в России его выпуск осуществляет только одно предприятие - ОАО «Сибур-Геотекстиль».
Объем выпуска вискозных волокон и нитей за полугодие вырос на 31% за счет штапельного волокна. Отмечен спад производства текстиль ных нитей на 27% из-за простоя ООО «Красноярские волокна» в течение первых четырех месяцев 2003 года. Только в мае удалось запустить производство, и за май-июнь было произведено 735 т. нитей против 2726 т. за I полугодие 2002 года. На Балаковском ОАО «Нить» выпуск увеличился на 13%, но это предел возможностей предприятия, так как мощность используется на 100%. Прирост производства вискозного штапельного волокна обеспечен за счет Балаковского ОАО «Вискозное волокно», которое увеличило объем выпускаемой продукции в 3,6 раза, и стабильной работы ООО «Сибволокно».
В I полугодии 2003 г. выпуск ацетатных волокон снизился на 7,4%. Серпуховское ОАО «Химволокно» использует лишь пятую часть своих мощностей, работая по толлинговой схеме с зарубежными потребителями. СП «Сертов» г, Серпухов в текущем году допустило снижение объемов ацетатного сигаретного жгутика на 4,4% из-за конъюнктурных колебаний и увеличения доли импорта на внутреннем рынке. Энгельсское ОАО -«Химволокно», на балансе которого находится оборудование по производству триацетатных нитей, предпринимает попытки перепрофилировать деятельность предприятия.
В настоящее время налаживается выпуск эфиров, а мощность по триацетатным нитям использоваться не будет. Темп роста в I полугодии 2003 г. выпуска ПА (ПА-6) волокон составил 109,9% к уровню аналогичного периода прошлого года. Увеличение достигнуто за счет кордных и технических нитей, по другим ассортиментам волокон вновь отмечен спад. Увеличение выпуска ПА нитей для корда и технических изделий стимулировалось ростом спроса со стороны отечественных производителей шинного корда и технических тканей. Объемы производства технических нитей возросли на 30%, нитей для кордной ткани - на 5%. Тенденция снижения производства и потребления ПА штапельного волокна сохраняется в теку щем году. Выпуск Б I полугодии 2003 составил к уровню аналогичного периода 2002 г. 88,2%.
В полиэфирной группе волокон уже четыре квартала подряд 2003 года сохраняется устойчивая тенденция к росту. Она вызвана вводом производства штапельного волокна в ООО «Номатекс» в начале прошлого года. Выпуск текстильных нитей в ОАО «Тверской Полиэфир» снизился на 2,8% из-за простоя в мае, связанного с плановым профилактическим ремонтом. Российский рынок полипропиленовых волокон и нитей имеет устойчивую тенденцию к росту, что крайне отрадно, учитывая известные мировые тенденции, [6-17]
В период с 2000 по 2020 г.г. прогнозируется практически линейный рост потребления химических волокон и нитей на душу населения, который достигнет среднемировой величины более 9 кг/чел, т.е. примерно в 2,4 раза больше, чем хлопка (3,8 кг/чел), а к 2050 г. 13,6 кг или в 3,8 раза больше, чем хлопка (3,6 кг/чел). Остановимся подробнее на отдельных производителях этой продукции.
Мировой спрос на целлюлозные (вискозные, ацетатные и медноам-миачные) комплексные нити устойчиво падает с начала 80-ых годов прошлого столетия. Сейчас он на таком уровне, что спрос на душу населения мог бы стабилизироваться и в перспективе не испытывать серьезных колебаний. Залогом тому - интерес к вискозным техническим нитям, в частности используемым для изготовления специальных марок шин к немецким автомобилям, а также - к ацетатным нитям для изготовления подкладочных тканей, применяемых широко в пошиве одежды, особенно в Италии, Мексике и других странах, кроме России, где по-прежнему текстильщики для этих целей «вылавливают» дефицитные и ограниченные в цветах вис козные, полиэфирные и полиамидные нити. Сокращение потребления целлюлозного штапельного волокна было в указанный период не столь резким, как для нитей, и прогнозы по мировой стабилизации спроса на душу населения после 2000 г, не отличаются от последних. Тому причиной -преимущественное использование вискозного волокна с полипропиленовым для получения специальной пряжи, являющейся прекрасным сырьем, например для изготовления униформ и школьной одежды, либо в качестве ацетатного жгута для сигаретных фильтров, особенно широко распространенных в Китае. Судьба вискозного штапельного волокна во многом будет зависеть от решения проблем с окружающей средой, связанных с их производством. Однако, сегодня они преодолеваются либо с активизацией природоохранных мероприятий (Индонезия), либо с организацией экологически чистых производств новых волокон типа лиоцелл, получаемых в Западной Европе по бессероуглеродному способу за счет применения прямых растворителей целлюлозы.
Объемы полиакрилонитрильного (ПАН) волокна на душу населения в мире сравнительно стабильны в течение продолжительного времени, которое изредка сопровождалось циклическими перепадами, вызванными в первую очередь всплесками моды на полушерстяные изделия, а также колебанием цен на эти волокна в различных регионах. Прогнозы утешительны: в последующие два десятилетия спрос на ПАН волокна будет выше, чем в период 1999-2001 г.г.
Исследование физико-механических свойств исходных полипропиленовых комплексных нитей
Основным исходным сырьем для выработки крученых химических нитей являются комплексные нити. При выборе сырья необходимо руководствоваться тем, чтобы сырье полностью соответствовало вырабатываемому ассортименту продукции и обеспечивало ее высокое качество. При этом необходимо стремиться использовать более дешевое сырье, чтобы снизить себестоимость готового изделия, но во всех случаях физико-механические показатели и внешний вид изделий должны соответствовать стандартам. [32]
При выборе материала (исходных нитей) необходимо учитывать следующие основные характеристики: разрывная нагрузка в сухом и мокром состоянии, износостойкость, удлинение при разрыве, гибкость, равновесность, свето- и атмосферо стойкость, гигроскопичность, биостойкость (устойчивость к гниению, поражению плесенью и микроорганизмами).
Как указывалось в главе 1, ПП нити занимают второе место по объемам производства. Это связано с тем, что с каждым годом ПП нити «захватывают» все большие и большие области применения в различных отраслях промышленности, благодаря своим уникальным свойствам. Из [33] известно, что ПП комплексные нити по сравнению с полиэфирными (ПЭ) и полиамидными (ПА) нитями имеют если не выше, то такую же высокую удельную разрывную нагрузку, составляющую примерно 30-45 сН/текс. ПП нити абсолютно гидрофобны, они не набухают в воде, сорбция влаги при относительной влажности 65 и 95% составляет 0%, в то время как у ПЭ при относительной влажности 65% - до 0,4%, 95% - до 0,9% и у ПА 5 и 8,5% соответственно.
В качестве образцов для проведения исследований были выбраны ПП комплексные нити линейной плотности 34, 67, 93 текс, выпускаемые фирмой ООО «AC-ПРЕСС» г. Краснодар, кроме того, предприятие ООО «Курскхимволокно» предоставило ПП нити линейной плотности 93,5 текс и ЗАО «Альба-текстиль» ПП комплексные нити линейной плотности 92,5 текс Словацкого производства (АО «Хемосвит Фиброхем»).
Образцы исходных ПП комплексных нитей были испытаны с использованием типовых приборов и стандартных методик по следующим основным физико-механическим показателям: абсолютная разрывная нагрузка (Р, Н), удлинение при разрыве (Е, %), линейная плотность (Т, текс), удельная разрывная нагрузка (Ру, сН/текс), жесткость при кручении (J, усл.ед.), неравновестность (Nr, вит/м). Исследования проводились в лаборатории кафедры ПХВ МГГУ им. А.Н. Косыгина. В результате проведения исследований были получены данные, которые представлены в табл. 5. При изучении физико-механических свойств комплексных нитей установлено, что данные нити имеют хорошую удельную разрывную нагрузку, достигающую в отдельных случаях 69 сН/текс, низкое удлинение, составляющее от 13,4 до 19,75 %, наиболее высокое наблюдается у нитей Курского производства, достигающее 47 % (данные нити предназначены для использования в электротехнической промышленности), низкую неравновестность, не превышающую 5%. Анализируя показатель по коэффициенту жесткости, видим, что он прямо пропорционален линейной плотности комплексной нити, т.е. с увеличением линейной плотности нити возрастает и жесткость нити. Анализируя табл. 3-5, можно сделать вывод, что из всего ассортимента ПП нитей (пряжи, пленочных и комплексных нитей) за исключением нити линейной плотности 93,5 текс Курского производства (нить предназначена для использования в электротехнической промышленности), наибольшее внимание заслуживают комплексные нити, т.к. у них по сравнению: — с пряжей, в среднем, удельная разрывная нагрузка выше на 62%, уд линение выше всего на 4%. - с пленочными нитями, в среднем, выше удельная разрывная нагрузка на 15%, жесткость ниже на 76% и удлинение выше на 7%. 1. В связи с развитием производства ПП нитей проблема разработки структуры ПП швейных ниток является актуальной в настоящее время. 2. Анализ работ по производству ПП швейных ниток из пряжи и пленочных нитей показал, что целесообразно продолжить исследования по разработке рациональной технологии получения швейных ниток из ПП комплексных нитей. 3. По своим физико-механическим показателям ПП комплексные нити не уступают, а в некоторых случая и превосходят не только ПЭ и ПА нити, но и ПП пряжу и пленочные нити. Крученое изделие представляет собой сложную конструкцию, механические и эксплуатационные характеристики которой зависят от свойств исходного материала (природы: растительных или синтетических; видов; ПЭ, ПА, ПП нитей), структуры изделия, параметров формирования элементов и изделия в целом, видов отделки. Крученые (плетеные) изделия подразделяются на канатные, веревочные, шнуровые, шпагатные и ниточные. Если на заключительном этапе производства элементы, образующие изделия, не скручиваются, а переплетаются, то полученное изделие называют плетеным. Плетение может быть сквозным, когда переплетаются все элементы, участвующие в последнем этапе формирования изделия, или оплеточным, когда переплетаются только наружные элементы, а остальные образуют крученый, трощеный или плетеный сердечник. Крученые (плетеные) изделия, как разных групп, так и внутри групп различают [32]: — по материалу - из натуральных, искусственных, синтетических волокон и комбинированные, состоящие из двух и более видов различных материалов. Натуральными называют волокна, встречающиеся в природе в готовом для переработки виде. Они, в свою очередь, делятся на волокна растительного (хлопок, лен, пенька, джут, и другие), животного (шерсть и натуральный шелк) и минерального (асбест) происхождения. Искусственными называют нити, получаемые из природных высокомолекулярных соединений (вискозные, медноаммиачные, ацетатные, белковые) и синтетическими - нити, получаемые путем химического высо комолекулярного синтеза (полиамидные, полипропиленовые, полиэфирные); - по конструкции, то есть по числу составляющих элементов (нитей, каболок, прядей), последовательности и направлению (S, Z) их скручивания или плетения, особенностям их взаимного пространственного расположения; - по строению различают следующие виды нитей: a) Мононить представляет собой единое «бесконечное» волокно с гладкой поверхностью (рис. 4.а), т.е. состоит из одной элементарной нити. b) Комплексная нить состоит из множества элементарных нитей (рис. 4.6). В зависимости от способа соединения комплексных нитей выделяют два вида: 1. Крученая (рис. 4.в) - нити скручены вдоль оси. 2. Плетеная (рис. 4.г) - нити сплетены подобно канату. [33-36]
Выбор и обоснование структуры и технологии получения полипропиленовых швейных ниток
В настоящее время начинают использовать плетеные хирургические и швейные нитки. Это объясняется тем, что они менее жесткие при деформации кручения и поэтому в медицине они меньше повреждают соединяемые ткани, а при пошиве технических текстильных изделий они улучшают технологический процесс. В основном для пошива текстильных изделий используют крученые швейные нитки. [37,38]
Большое разнообразие синтетических полимерных материалов позволяет выбрать оптимальный материал для швейных ниток используемых при изготовлении заданного типа продукции. Это, в свою очередь, значительно расширяет ассортимент синтетических ниток, на пример: полиамидные швейные нитки, структурная формула которых выглядит следующим образом; ПА 5 текс х5 S450 хЗ Z450; ПА 93,5 текс xl S350 хЗ Z200; ПА 15,6 текс хЗ S420 хЗ Z320. полиэфирные швейные нитки: ПЭ 11,3 текс xl S550 хЗ Z400; ПЭ 27,7 тексхі S500x3Z350. полипропиленовые швейные нитки: ПП 93,5 текс xl S470 х2 Z350; ПП 93,5 текс xl S430 х2 Z300; ПП 100 текс xl S350 х2 Z230. [39]
В процессе производства швейных ниток на первом переходе трощения-кручения число стращиваемых нитей может изменяться от 1 до 7. На втором переходе трощения кручения, крученые нити рекомендуется тростить в 3 сложения. Это объясняется тем, что в процессе кручения поперечное сечение готовой швейной нитки принимает форму близкую к круглой (рис. 5.а), вследствии чего при прохождении нитки через ушко иглы перерабатывающая способность нити будет лучше, чем у швейной нитки в 2 сложения (рис. 5.6). Так как готовая швейная нитка выработанная с конечным числом стращиваемых нитей равным 2 имеет форму поперечного сечения в виде ленты винтовой структуры и при прохождении через ушко иглы, будет увеличиваться трение за счет увеличения площади контакта, что приведет к повышению температуры и как следствие к обрыву швейной нитки.
Вырабатываемый на крутильных предприятиях ЗАО «Моенитки» и ЗАО «Техноткани» ассортимент ПП швейных ниток указанных выше структур, не нашел широкого применения в швейном производстве из-за большой обрывности в процессе пошива текстильных изделий.
Также следует отметить, что каждому вырабатываемому ассортименту швейных ниток присуща большая величина, как первой, так и второй крутки. Это незамедлительно сказывается на производительности крутильного оборудования, которая заметно снижается, что в свою очередь приводит к значительным энерго- и трудозатратам, и что в свою очередь приведет к увеличению себестоимости швейных ниток.
В зависимости от вырабатываемого вида продукции крученых нитей и швейных ниток на предприятиях предварительно составляют технологические схемы и планы кручения.
Под технологической системой или схемой производства понимается сочетание машин и оборудования, выполняющих различные функции по обработке сырья и полуфабрикатов в изделия, которые являются целью данного производства. Рациональной технологической схемой, называется сочетание оптимального количества технологических переходов необходимых при переработке сырья и полуфабрикатов с целью получения высоких показателей по качеству продукции и экономике.
В настоящее время текстильные предприятия при выработке крученых изделий применяют схемы, представленные на рис. 6.
Схема 1 рис. 6 используется в настоящее время на предприятии для выработки ПА швейных ниток. На первом технологическом переходе нити с бобин перематывают на паковки массой до 1 кг, затем нити тростят и придают им крутку в направлении (S). На третьем технологическом переходе крученые нити (стренги) тростят в 3 сложения и придают им крутку в обратном направлении (Z). Далее осуществляют фиксацию в вакуум запарочных аппаратах. Следующим технологическим переходом является перематывание на паковку с мягкой намоткой. На последующих переходах нитки отваривают, красят и сушат. На заключительной стадии готовые швейные нитки перематывают на товарную паковку.
По схеме 2 рис. 6 вырабатывают ПЭ швейные нитки. Данная схема схожа с первой, за исключением того, что на втором технологическом переходе отсутствует операция трощения нитей.
На схеме 3 рис. 6 представлена существующая схема выработки ПП швейных ниток. Данная схема включает в себя пять технологических переходов, которые заключаются в следующем: перематывание на паковки соответствующих габаритов. Так как бобины поступающие с формовочных машин марки «Вариофиль» имеют габариты (размеры шпули - 300x86 мм, размеры намотки - 240x230 мм, масса - 5 кг) не соответствующие стандартным размерам входных паковок, которые устанавливаются на машине ТКМ-12 (размер шпуль - 150x60 мм, диаметр намотки - 140 мм, масса 1x1,5 кг). Поэтому необходим переход перематывания, который осуществляется с использованием бобинажно-перемоточных машин БП-260-В [40], позволяющий устанавливать те входные паковки, которые будут соответствовать ТУ тростильно-крутильных машин. [41, 42]. Затем осуществляют первое кручение, на следующем технологическом переходе крученые нити тростят и крутят в противоположном направлении, потом нити фиксируют в вакуум запарочных аппаратах и в заключении готовые швейные нитки перематывают на товарную паковку.
Используемые, текстильными предприятиями по выработке крученых изделий схемы, в частности по производству ПП швейных ниток являются не целесообразными вследствие их многопереходности. Наиболее не рациональным, присутствующим во всех представленных схемах, является первый технологический переход перематывания нити с бобины об щей массой до 5 кг на одноконусные бобины с массой нити до 1 кг, что влечет за собой образование узлов и снижение качества швейной нитки.
В процессе изучения технологической схемы тростильно-крутильной машины, было предложено увеличить ширину шпулярника на 5 см, что позволяет устанавливать паковки большой массы поступающие с формовочных машин марки «Вариофиль». Кроме того бобины на шпулярнике можно установить в шахматном порядке.
Таким образом предлагаемая схема 4 рис. б, по выработки ПП швейных ниток структуры 34текс xl хЗ включает в себя следующие четыре технологических перехода: 1. 1 кручение. Нить на бобинах 5 кг устанавливается, на тростильно-крутильную машину. Масса крученой нити на выходной паковке составляет- 130г. 2. Трощение + 2 кручение. Масса швейной нитки на выходной паковке (копе) составляет- 390г. 3. Фиксация швейной нитки в вакуум запарочных аппаратах. 4. Перематывание, с нанесением замасливателя, швейной нитки на товарную паковку. Масса швейной нитки на выходной паковке составляет -390г.
Предлагаемая схема позволяет получать ПП швейные нитки высокого качества общей массой на товарной паковке до 390г, практически без узлов, благодаря правильно выбранной сопряженности масс входных и выходных паковок.
Обработка результатов испытаний крученой нити линейной плотности 93,5 текс производства ООО «Курск-Химволокно»...
Обработку результатов испытаний исходной ПП нити по удельной разрывной нагрузке в зависимости от величины первой крутки проводили в следующем порядке: Расчеты среднего значения параметра Yu, построчной дисперсии Su2{y) и расчетные значения критерия Смирнова-Граббса для исключения резко выделяющихся данных сведены в табл. 9. Т.к. VR „их VT =2,623 и VR min VT =2,623, то все значения Yi max И Y; min остаются для дальнейшей статистической обработки. Определяем расчетное значение критерия Кохрена сравниваем с табличным. Т.к. GR = 0,3137 GT = 0,3558 , то дисперсии SU2{Y}однородны. Находим дисперсию вое-производим ости: S(j) {Y} = 0,8480 и дисперсию среднего значения: S {Y} = 0,0424 Для проверки значимости коэффициентов регрессии находим расчетные значения критерия Стьюдента: tR{b0} = 285,5907; tR{b! = 4,904; tR{bn} = 8,9428 Т.к. расчетные значения критерия Стьюдента больше табличного значения 1т =1,99, то значит определенные значения bo, bi, Ьц значимы, следовательно, связь между X и У значима. Находим абсолютные доверительные ошибки коэффициентов регрессии; є{Ь0} = 0,2856; є{Ь,} = 0,1296; в{Ьц} = 0,1095 Проверяем нахождение коэффициентов регрессии в доверительных интервалах: 40,6987 р0 41,2699; -0,4526 р, -0,1934; -0,6016 рп -0,3826 Все коэффициенты регрессии находятся в пределах доверительного интервала. Дисперсия расчетного значения выходного параметра, абсолютная доверительная ошибка и границы доверительного интервала истинного среднего значения выходного параметра сведены в табл. 12. Средние значения выходного параметра Yu для каждого уровня фактора размещаются в доверительном интервале между Ущ \Х) и YmRU)(X)
По остальным показателям был проведен аналогичный расчет, регрессионные модели, которых представлены ниже: - по абсолютной разрывной нагрузке: В процессе обработки данных установлено, что оптимальной круткой является крутка равная 150 кр/м, т.к. при ней наблюдается максимальные значения такого показателя, как удельная разрывная нагрузка. Расчет оптимальной крутки при втором кручении при выработке швейной нитки в 2, 3, 4 сложения осуществляется аналитически с использованием формулы: (6) Оптимальная величина первой крутки была выбрана 150кр/м. Нахождение величины второй крутки при тращении нити в 2 сложения определяли с использованием математических методов планирования эксперимента. В качестве величины второй крутки были предложены следующие значения: 50, 80, ПО, 140, 170 кр/м. Обработка результатов испытаний, в зависимости от величины второй крутки при трощении в 2 сложения проведена аналогично в разделе 4.3. Полученные регрессионные модели представлены ниже: - по абсолютной разрывной нагрузке: Результаты проведенного эксперимента подтвердили правильность теоретических расчетов (табл. 13) при выборе величины второй крутки. Для нити 93,5 текс х IS 150 в два сложение значение второй крутки составит ПО кр/м. На основании выше изложенного, в дальнейшем для швейных ниток значение второй крутки в п сложений можно определять теоретически с использованием теории интенсивности кручения. Для нитей в 3 и 4 сложения оптимальные величины крутки были определены расчетным путем по теории интенсивности кручения. Результаты испытаний швейных ниток сведены в табл. 14-18, Расчет значений фактора проводился аналогично обработке результатов эксперимента нити Курского производства. На основании чего получены математические модели влияния величины первой крутки на физико-механические свойства, которые имеют следующий вид: - по абсолютной разрывной нагрузке: Анализируя графики, построенные по экспериментальным данным, а также полученные расчетным путем квадратичные зависимости устанавливаем, что оптимальным значением первой крутки является 150 кр/м.
