Разработка технологии выработки ниток для рукоделия на основе хлопкольняных смесей
На правах рукописи
Богдан
Анатолий Федорович
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАБОТКИ НИТОК ДЛЯ РУКОДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ ХЛОПКОЛЬНЯНЫХ СМЕСЕЙ
Специальность: 05.19.02 – Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой
степени кандидата технических наук
Санкт Петербург
2006
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» на кафедре механической технологии волокнистых материалов
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Труевцев Николай Николаевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Агапов Валерий Алексеевич
кандидат технических наук, доцент
Григорьев Виктор Никандрович
Ведущее предприятие: ОАО «Советская Звезда»
(Санкт-Петербург)
Защита состоится 27 декабря 2006 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.236.01 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» по адресу: 191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д.18, ауд. № 241.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна по адресу:
191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д.18.
Автореферат разослан 24 ноября 2006 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета А.Е. Рудин
Общая характеристика работы
Актуальность темы диссертационной работы обусловлена концепцией развития текстильной и легкой промышленности Российской Федерации до 2010 года, в которой определены задачи совершенствования технологии и расширения отечественной сырьевой базы в соответствии с Федеральной целевой программой “Развитие льняного комплекса России”.
Повышенный интерес текстильных предприятий к льняному волокну обусловлен не только его уникальными природными свойствами, но и тем фактом, что лен в настоящее время используется недостаточно рационально, хотя и является единственным видом натурального волокнистого сырья, производимым и перерабатываемым на территории России.
Использование коротковолокнистого льна и отходов льнопрядения в качестве дополнительного сырьевого ресурса в текстильной отрасли и переработка котонина, получаемого путем модификации этого льняного волокна в смесях с другими волокнами на имеющемся на российских хлопкоперерабатывающих предприятиях оборудовании, создало бы условия для расширения ассортимента выпускаемой продукции, повышения ее конкурентоспособности, оперативного реагирования на изменение конъюнктуры рынка и снижения зависимости текстильных предприятий от поставок импортного хлопка.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с заказом Федерального агентства по науке и инновациям (РИ -111/004/148 № 02.444.11.7208) в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы» при выполнении НИР "Разработка экологически чистых текстильных материалов с улучшенными гигиеническими свойствами на основе ресурсосберегающих технологий и рационального использования волокнистых отходов льна", а также в рамках международной программы «Наука - ради Мира» Проект SFP № 973658 "Flax". Работа проводилась в сотрудничестве с английским университетом Де Монтфорт (DMU, г. Лестер, Великобритания) в соответствии с договором между СПГУТД и DMU о совместной подготовке аспирантов.
Цель работы состояла в оптимизации технологии переработки смесей модифицированного льняного волокна - котонина с хлопком по кардной системе прядения для получения новых конкурентоспособных изделий – ниток для рукоделия и улучшении свойств льносодержащей пряжи и нитей с помощью методов инженерной энзимологии.
Основные задачи работы:
- оптимизация технологии переработки смесей льняного котонина с хлопком по кардной системе прядения для получения ниток для рукоделия;
- определение потерь котонина в ходе переработки его смесей с хлопком и разработка рекомендаций по составу льносодержащей смеси с учетом назначения вырабатываемой пряжи;
- исследование возможности и целесообразности использования методов инженерной энзимологии для улучшения свойств льняного котонина, льносодержащих пряжи и ниток;
- разработка методов применения ферментов целлюлазного комплекса на различных стадиях технологического процесса переработки котонина и оценка их эффективности;
- изучение особенностей неровноты хлопкольняных полуфабрикатов и пряжи и анализ ее изменения по переходам кардной системы прядения;
- выявление влияния волокнистого состава и способа прядения на физико-механические и технологические свойства льносодержащей пряжи;
- разработка и исследование приборных методов оценки характеристик модифицированного льняного волокна - котонина и изделий на его основе.
Методы проведения исследований. При проведении исследований использовались методы математического моделирования и оптимизации технологических процессов прядильного производства, корреляционного анализа, математической статистики, оптические и химические методы анализа компонентного состава хлопкольняной смеси, стандартные и специализированные методы и приборы для определения геометрических и физико-механических свойств текстильных материалов, компьютерная техника и программные продукты Statgraphics, MS Excel, SPSS 13.0 и др.
Научная новизна работы:
- обоснована возможность расширения ассортимента ниточных изделий за счет использования модифицированного льняного волокна в смесях с хлопком и разработана технология получения льносодержащих ниток для рукоделия по кардной системе прядения хлопка;
- разработаны рекомендации по повышению процента выхода льняного компонента из хлопкольняной смеси при ее переработке по кардной системе прядения хлопка;
- установлено влияние способа прядения на миграцию волокон в льносодержащей пряже и ее свойства;
- разработаны рекомендации по адаптации современных приборных методов исследования строения и свойств текстильных материалов для определения характеристик модифицированного льняного волокна и продуктов на его основе;
- показана возможность применения энзимной обработки хлопкольняных смесей с целью улучшения свойств кардной пряжи и разработаны рекомендации по использованию метода биохимической очистки котонизированного льняного волокна от мелкодисперсной пыли при одновременном улучшении гигроскопических свойств льносодержащих изделий с помощью ферментных препаратов отечественного производства.
Практическая значимость работы. На основе хлопкольняной пряжи линейной плотности 71,4 текс на ОАО «Советская Звезда» в 2003 – 2006 гг. вырабатываются нитки для рукоделия «Ленок» 71,4 текс 2 (совместная разработка ОАО «Советская Звезда» и СПГУТД), соответствующие требованиям стандартов на хлопчатобумажные нитки для рукоделия (ГОСТ 8402-84).
Разработана методика определения линейной плотности льняного модифицированного волокна на приборе MICRONAIRE и даны рекомендации по ее применению при лабораторном анализе.
Результаты данной работы внедрены и используются в учебном процессе при проведении НИРС и изучении курсов «Механическая технология текстильных материалов» и «Технология и оборудование текстильного производства» в СПГУТД с 2005 года.
Выработаны рекомендации по использованию ферментов целлюлазного комплекса в прядильном производстве для улучшения свойств кардной хлопкольняной пряжи.
Апробация работы. Результаты работы были доложены, обсуждены и получили положительную оценку на 4 международных научно-практических конференциях (г. Каунас, Литва, 2003.; г. Ош, Киргизстан, 2004.; г. Санкт-Петербург, Россия, 2004, 2005), а также на научных семинарах в университете Де Монтфорт (DMU, г. Лестер, Великобритания) и на кафедре МТВМ Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, в том числе в 4 сборниках докладов на международных научно-технических конференциях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 180 страницах машинописного текста, содержит 70 рисунков, 38 таблиц, список использованной литературы из 214 наименований и 4 приложения.
Основное содержание работы
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее научная новизна и практическая значимость. Сформулированы цели и задачи исследований, дана характеристика применяемым методам исследования, отражена степень внедрения полученных результатов.
Первая глава включает анализ литературных источников, описывающих строение и свойства льняных волокон. Рассматриваются результаты исследований, посвященных переработке волокнистых смесей, отмечаются особенности хлопкольняных смесей, требующие корректировки параметров процессов прядильного производства. Приводятся результаты патентных исследований, в которых изучался опыт производства промышленных образцов хлопкольняной пряжи по разработкам ученых ЦНИИЛКА, КНИИЛП, ЦНИХБИ, ИХР РАН, СПГУТД, а также польских, немецких и английских исследователей.
Приводятся сведения о существующих методах модификации низкономерного льноволокна перед смешиванием. Изучается возможность применения дополнительных химико-биологических воздействий на волокно и пряжу. Рассматриваются работы по биохимической модификации льносодержащих материалов, проведенные зарубежными и российскими учеными (Akin D.E., Чешкова А.В., Шамолина И.И., Седельник Н. и др.).
Анализ литературных источников показал, что в настоящее время в России производятся льносодержащие ткани и трикотажные полотна с использованием котонина из коротковолокнистого льна, тогда как льносодержащие ниточные изделия практически отсутствуют в ассортименте текстильных предприятий, хотя маркетинговый анализ показывает наличие устойчивого спроса на льносодержащую продукцию, и в том числе на нитки для вязания и рукоделия.
В завершение приводится формулировка цели и основных задач диссертационного исследования.
Вторая глава посвящена описанию объектов и методов исследования. В качестве основных объектов исследования были избраны хлопок 5 - I и котонизированное льняное волокно, полученное из коротковолокнистого льна и отходов механическим способом с использованием технологии вероятностного разрыва, разработанной в СПГУТД.
В качестве объектов исследования в работе выступали также образцы хлопкольняной кольцевой и пневмомеханической пряжи, характеристика которых представлена в таблице 1.
В исследованиях использовались мультиэнзимные комплексы из культуры Aspiergillus Japonicus (МГУ, Москва) и препарата Целловиридин Г2-Х (ООО «ПромФермент», Москва).
Таблица 1 - Характеристики пряжи
| №№ вариант | Лин. плотн. пряжи, текс | Волокнистый состав, структура и вид пряжи | Способ прядения |
| I | 72,0 | Кардная, двухкомпонентная: 70% хлопок, 30%лен | Кольцевой (КП) |
| II | 35,5 | Кардная, двухкомпонентная: 70% хлопок, 30% лен | Пневмомеханический (ПМ) |
| III | 71,4 | Кардная, двухкомпонентная: 70% хлопок, 30%лен | ПМ |
| IV | 71,4 2 | Крученая, двухкомпонентная : 70% хлопок, 30% лен | ПМ |
Приводится описание методов и приборов, применение которых позволило провести углубленное исследование свойств льносодержащих материалов: определение длины волокон осуществлялось на приборе Жукова (ГОСТ 3274.5-72). Определение толщины волокон проводились на приборах SIROLAN-LASERSCAN и MICRONAIR «Keisokki»; гигроскопические свойства льносодержащих материалов определялись по ГОСТ 3274.4-72. В работе использовался статистический метод контроля неровноты пряжи по массе на измерительном комплексе «Keisokki» KET–80/III B, оптической неровноты по диаметру и ворсистости – на приборе Keisokki Laserspot LST II. Для определения кинетических характеристик трения движущихся нитей использовался прибор WIRA YFM:001. Испытания полуцикловых разрывных характеристик пряжи проводились в соответствии со стандартом ISO 2062 на полуавтоматической разрывной машине Statigraph L. Жесткость пряжи на кручение оценивалась на приборе КМ-20м. Для анализа структуры и свойств льносодержащих материалов использовались компьютерная система Microcolor - 2000 «MESDAN - Lаb» и сканирующий электронный микроскоп S-430-LEIKA.
Третья глава включает описание технологии производства хлопкольняной пряжи и ниточных изделий в производственных условиях ОАО «Советская Звезда».
Приводится технологическая схема производства кардной хлопкольняной пневмомеханической пряжи, использованная в производственном эксперименте, в ходе которого решена задача оптимизации технологического процесса. Приводятся рекомендации по изменению состава разрыхлительно-трепального агрегата (РТА) для усиления его смешивающей и очистительной способности.
В результате контроля количества выделяемых отходов было установлено, что основное выделение отходов происходило на РТА и в чесальном отделе (11,62 %), причем при переработке льнохлопковой смеси на одном и том же РТА образуется на 4 % больше отходов, чем при переработке 100 % хлопка.
Обзор литературных источников, описывающих имеющийся опыт переработки хлопкольняных смесей (30% лен, 70% хлопок), показал, что минимальный выход отходов в процессах разрыхления и трепания составляет 16,5 % [RU 2158790], а в среднем составляет 20 %.
В ходе работы проводились исследования изменения неровноты продукта по линейной плотности (толщине) по переходам кардной системы прядения хлопка. На рисунке 1 приведен график изменения индекса неровноты для льносодержащей однониточной ПМ пряжи линейной плотности 71,4 текс.
Рисунок 1. Характер изменения коэффициента вариации по линейной плотности продукта (ровнотомер «Кейсокки») и индекса неровноты по переходам кардной системы прядения хлопка
Из рисунка 1 видно, что индекс неровноты постепенно снижается в ходе технологического процесса. Был проведен анализ спектрограмм продуктов прядения по переходам прядильного производства, на основании которого была проведена оптимизация параметров заправки оборудования. Было выявлено, что неровнота вызвана в большей степени волокнистым составом нетрадиционной смеси, нежели оборудованием, использованным для производства пряжи.
Изучение структурных особенностей крученой нити показало, что использование пневмомеханической пряжи, обладающей рыхлым внешним слоем из обвивочных волокон, играет существенную роль в процессе наложения вторичной крутки, так как при формировании крученой нити стренги имеют большую контактную поверхность и их внешние волокна в большей степени препятствуют раскручиванию.
Выработанная из смеси хлопкового и льняного волокон пряжа пневмомеханического способа прядения линейной плотности 71,4 текс использовалась для производства ниток для рукоделия с условным обозначением «Ленок» в соответствии с технологическим режимом, описанным в работе.
Четвертая глава посвящена исследованию свойств льносодержащей пряжи, предназначенной для производства ниточных изделий.
Известно, что повышение процента вложения льняного компонента в смеску сопровождается увеличением процентных потерь льна в смешанной пряже. В таблице 2 приводятся данные промеров и расчетов для двух вариантов льносодержащей пряжи из смеси 70 % хлопка и 30 % котонизированного льна. В работе было выявлено, что в хлопкольняной пряже кольцевого прядения эти потери более ощутимы.
Таблица 2 - Фактическое содержание льняного компонента в смешанной пряже
| Линейная плотность пряжи, способ прядения | Вариант смески | Фактическое содержание льна в пряже, % | Потеря льна от массы вложения, % |
| 71,4 текс ПМ | 70% хл, 30% лен | 25,0 | 16,7 |
| 72,0 текс КП | 70% хл, 30% лен | 23,1 | 23,0 |
В других работах, посвященных исследованиям технологии хлопкольняной пряжи, наблюдались и более высокие процентные потери льна в пряже, которые в отдельных случаях достигали неприемлемо высоких значений (до 60%). В работе рассматриваются возможности снижения потери льняного компонента смеси в ходе технологического процесса.
Изучение равномерности распределения разнородных волокон в поперечном сечении пряжи (см. рисунок 2) свидетельствует о достаточно эффективном перемешивании этих волокон в ходе технологических процессов.
Известно, что миграция разнородных волокон при формировании продукта, обусловленная неоднородностью смешиваемых компонентов по различным свойствам, может вызвать структурную неровноту и вредно отразиться на процессе вытягивания и свойствах получаемой пряжи. Миграция льняных волокон исследовалась на образцах хлопкольняной пряжи пневмомеханического способа прядения линейной плотности 71,4 текс при тридцатипроцентном содержании льна в смеске.
Были установлены количественные оценки радиального распределения волокон в поперечном сечении пряжи. Волокна льняного компонента, на рисунке 2 выделенные звездочками, преимущественно распределены в наружных слоях сечения пряжи (индекс миграции (М) льна +19,19), а волокна хлопкового компонента – во внутренних зонах по сечениям пряжи (M хлопка: -19,19).
Рисунок 2. Вид поперечного сечения хлопкольняной пряжи 71,4 текс (волокна льна выделены маркером в виде звездочки, волокна хлопка – в виде круга)
Наличие разнородных волокон в продуктах прядения не только вызывает миграцию волокон при формировании пряжи, но и изменяет ее поверхностные свойства. Были проведены исследования по выявлению влияния волокнистого состава пряжи на ворсистость, коэффициент трения при перематывании и другие физико-механические свойства.
В работе было выявлено, что все варианты смесовых пряж по сравнению с однородной хлопковой пряжей характеризуются более высокими значениями коэффициента поверхностного трения (Кпт) и более существенной зависимостью этих значений от величины силы нормального давления. Введение в смеску с хлопком волокон льна приводит к росту значений Кпт независимо от того, по какому способу прядения (КП или ПМ) вырабатывалась пряжа. Введение в смеску льна с хлопком в качестве третьего компонента полиэфирных волокон снижает рост значений Кпт, причем разница между Кпт двухкомпонентной и трехкомпонентной пряжи по мере увеличения силы нормального давления сглаживается. Сопоставление свойств смешанной льносодержащей пряжи и контрольной хлопчатобумажной приводятся в таблице 3.
Анализ полученных данных показал, что как для трехкомпонентной ПМ (варианты 2 и 3), так и для двухкомпонентной пряжи ПМ (варианты 4 и 5) повышение линейной плотности пряжи приводит к росту значения коэффициента трения при перематывании, тогда как характеристика ворсистости (таблица 3) увеличивается лишь в случае трехкомпонентной, а для двухкомпонентной хлопкольняной пряжи она имеет тенденцию к снижению.
Сопоставление значений коэффициента вариации по линейной плотности (массе) СVт и неровноты по диаметру (оптической) СVd для всех вариантов опытной льносодержащей пряжи показывает, что оптическая неровнота ниже неровноты по массе (за исключением варианта 6 – пряжи, скрученной в 2 сложения), причем для трехкомпонентной пряжи эта разница более ощутима.
Сравнение вариантов 5 и 6 (пряжа однониточная и крученая в два сложения) показывает, что равномерность крученой пряжи по линейной плотности (массе) существенно улучшается, тогда как по поперечнику (оптическая неровнота) практически не изменяется, а рост коэффициента поверхностного трения объясняется увеличением площади контакта при перематывании нити.
Таблица 3 - Характеристики ворсистости, коэффициента поверхностного трения, оптической и массовой неровноты многокомпонентной смешанной пряжи
| №№ вари-ант | Вариант смески и лин. плотн. пряжи | Характ-ка поверхн. трения | Характ-ка ворсис-тости На | Коэффициент вариации | ||
| по ворсистости СVН % | по поперечнику СVd % | по лин.плотн. СVт % | ||||
| 1 | 35л/52хл/13пэ 25 текс КП | 0,48 | 64,1 | 64,2 | 28,3 | 33,5 |
| 2 | 35л/52хл/13пэ 25 текс ПМ | 0,46 | 28,9 | 46,8 | 13,2 | 20,5 |
| 3 | 35л/52хл/13пэ 84 текс ПМ | 0,81 | 38,1 | 57,5 | 18,0 | 19,2 |
| 4 | 30 л/70 хл 35 текс ПМ | 0,58 | 80,0 | 35,4 | 16,5 | 21,3 |
| 5 | 30 л/70 хл 71,4 текс ПМ | 1,14 | 67,9 | 36,8 | 15,3 | 19,0 |
| 6 | 30 л/70 хл 71,42 текс ПМ | 1,32 | 57,4 | 57,3 | 15,4 | 12,4 |
| 7 | 100% хл 29 текс КП | 0,44 | 56,6 | 63,4 | 20,7 | 21,0 |
В работе также было выявлено, что между величиной ворсистости и количеством ворсинок длиной 3 - 5 мм, а также количеством ворсинок длиной до 1 мм существует тесная корреляционная связь (RH-Hmax = 0,80 и RH-Hmin = 0,89). Значительно слабее оказалась связь между ворсистостью и коэффициентом трения (RH- = 0,29) или ворсистостью и коэффициентом вариации по диаметру пряжи (RH-CVd = 0,27).
В работе исследовалась зависимость показателей разрывной нагрузки, удлинения и неровноты по прочности и удлинению опытной пряжи от величины крутки.
На рисунке 3 показаны графики изменения удельной разрывной нагрузки пряжи и ее неравномерности по прочности в зависимости от величины крутки, свидетельствующие о наличии зоны оптимальных круток, обеспечивающих получение пряжи с пониженной неравномерностью разрывных характеристик.
Рисунок. 3 Влияние крутки на удельную разрывную нагрузку и неровноту
по разрывной нагрузке пряжи
Разработаны соответствующие рекомендации по выбору значений коэффициента крутки льносодержащей пряжи для ниточных изделий.
В пятой главе изучаются аспекты внедрения инженерной энзимологии при производстве льнохлопковой пряжи. Глава включает исследование эффективности применения энзимов для модификации структуры и улучшения свойств котонизированного льняного волокна и материалов на его основе. Эти исследования выполнялись под руководством д.т.н., проф. Шамолиной И.И.
В последние годы энзимология и прикладная биотехнология интенсивно развиваются в текстильной промышленности как альтернатива химическим процессам. Интерес к использованию ферментных препаратов обусловлен тем, что они работают в «мягких» условиях, подвержены биоразложению и безопасны для окружающей среды.
Исследования показали, что ферментные препараты могут быть применены как на стадии подготовки котонина к прядению, так и при отделке пряжи и изделий из нее.
В работе было проведено исследование возможности биохимической очистки котонизированного льняного волокна от мелкодисперсной пыли при одновременном улучшении его гигроскопических свойств с помощью ферментных препаратов отечественного производства. Были подобраны условия обработки коротковолокнистого льна ферментным препаратом Целловиридин Г2Х, позволяющие сохранить неизменными разрывную нагрузку и толщину волокна, а также его распределение по длинам. Результаты электронно-микроскопических исследований поверхности льняного волокна до и после ферментативных обработок выявили положительный эффект очистки волокон от мелкодисперсной пыли (см. рисунок 4 а, б ), который также подтверждается наблюдаемой потерей массы волокна (на 8,5 %) в процессе его обработки, показанный в виде графика на рисунке 5.
Рисунок 4. а- СЭМ необработанного льняного волокна
б- СЭМ биохимически обработанного льняного волокна
Было установлено, что в результате проведенной обработки произошло улучшение гигроскопических свойств изучаемого субстрата: снизилась скорость смачиваемости и увеличилось водопоглощение (рисунок 5).
Рисунок 5. Изменение массы, водопоглощения и смачиваемости льняного волокна в зависимости от концентрации фермента в растворе
Проведенные исследования включали разработку методов применения ферментов целлюлазного комплекса на различных стадиях технологического процесса наработки хлопкольняной пряжи по кардной системе прядения на машинах лабораторной установки Sherly Platt для улучшения свойств конечного продукта.
Было проведено три варианта ферментной обработки. В двух вариантах была применена мокрая обработка льняного волокна мультиэнзимным комплексом на основе препарата Aspiergillus Japonicus, причем в варианте №2, в отличие от №1, биохимической обработке предшествовала очистка волокнистой массы на установке Labor Mixer. В варианте №3 применялась спрэевая обработка хлопкольняного холста перед чесальным переходом ферментным раствором на основе препарата Целловиридин.
Для того, чтобы комплексно охарактеризовать прочностные свойства изучаемых образцов кольцевой льносодержащей пряжи, оценить ее работоспособность и потенциальную обрывность в условиях последующей переработки в ниточном производстве нами использовался метод «эллипсов равной вероятности».
Поскольку известно, что значения разрывной нагрузки (Р = х) и значения разрывного удлинения ( = у), определяемые для пряжи экспериментально, с достаточно высокой степенью точности подчиняются нормальному закону распределения, можно утверждать, что функция z = r xy (x,y) может быть изображена в системе координат хуz в виде поверхности, называемой поверхностью двумерного нормального распределения. Рассекая эту поверхность плоскостью z = z 0 = соnst, параллельной плоскости (х, у), можно получить кривую линию пересечения в виде эллипса равной вероятности:
(t2x -2rху txty+t2y ) / (1- rху 2)= 2= соnst, (1)
причем вероятность того, что любая точка разрыва пряжи с координатами (х,у) окажется внутри этого эллипса, равна
Р = Ф 2(2) ( 2). (2)
Исходя из того, что в процессах переработки (например, при перематывании) пряжа испытывает нагрузки не превышающие обычно 100 сН, а деформации растяжения могут достигать 3 %,, можно определить зоны потенциальной обрывности Sp и S и рассчитать вероятности попадания значений Рi и i в полосы зон Sp и S.
Вид построенного эллипса позволяет судить о работоспособности и потенциальной обрывности пряжи при ее дальнейшей переработке: чем больше его площадь, тем больше неравномерность пряжи по разрывной нагрузке и удлинению; чем меньше величины углов наклона осей эллипса вертикали или горизонтали, тем меньше теснота корреляционной связи между значениями Рi и i; чем ближе располагается эллипс к линиям Sp и S, тем выше вероятность потенциальной обрывности пряжи при ее переработке.
Эллипсы равной вероятности, построенные для исследуемых вариантов пряжи, полученной с использованием различных энзимных обработок представлены на рисунке 6.
Эллипс №1, обладающий наименьшей площадью, характеризует соответствующий вариант опытной пряжи, полученной с использованием энзимной обработки (вариант.№1) показывает, что эта пряжа обладает наилучшими механическими свойствами: разрывной нагрузкой (на 10 % выше аналогичного показателя контрольного варианта пряжи), разрывным удлинением, хорошей равномерностью по разрывной нагрузке и удлинению, наибольшей работой разрыва, тогда как контрольный вариант, полученный без энзимной обработки, - наихудшими.
Рисунок 6. Эллипсы равной вероятности, построенные по образцам пряжи
Также было установлено, что в результате ферментной обработки волокон ворсистость пряжи значительно понизилась.
Анализ полученных данных свидетельствует о перспективности внедрения методов инженерной энзимологии в производство льносодержащей пряжи.
Шестая глава включает сведения о комплексной оценке качества льносодержащих ниток для рукоделия и экономической эффективности их производства
На основании результатов экспертного опроса были вычислены коэффициенты весомости свойств, определяющих качество ниток для рукоделия, и составлено уравнение зависимости комплексной характеристики качества от наиболее значимых свойств, которое имеет вид:
Y = 0,28Х1 + 0,2X2 + 0,15X3 + 0,26X4 + 0,11Х5, (3)
где Х1 - удельная разрывная нагрузка нити, сН/текс; Х2 - коэффициент вариации по разрывной нагрузке, %; Х3 - относительное разрывное удлинение, %; Х4 - коэффициент вариации по линейной плотности, %; Х5 - удельная жесткость при кручении, 1/текс. Чем ниже величина Y, тем лучше качество материала.
На рисунке 7 представлены диаграммы качества ниток "Ленок" 71,4 текс 2 (70 % хлопок, 30% лен) и хлопчатобумажной вязальной нити "Ирис" 84 текс 2 высшей категории качества (ГОСТ 8402-84) построенные в виде многоугольников, площадь которых характеризует величину комплексной оценки качества сравниваемых ниточных изделий.
Многоугольник, изображенный пунктиром, соответствует качеству хлопчатобумажных ниток "Ирис" (ГОСТ 8402-84), а многоугольник, показанный сплошной линией - качеству ниток "Ленок".
Рисунок 7. Графическая комплексная оценка качества ниток
"Ленок" 71,4 2 текс (70% хлопок, 30% лен)
Сравнение физико-механических характеристик ниток "Ленок" 71,4 текс 2 (70 % хлопок, 30% лен) с аналогичной по структуре и сопоставимой по линейной плотности хлопчатобумажной вязальной нитью "Ирис" 84 текс 2 высшей категории качества (ГОСТ 8402-84) позволяет утверждать, что исследуемые хлопкольняные ниточные изделия близки по качеству к требованиям стандарта для хлопчатобумажных ниток.
Расчет ожидаемой экономической эффективности выпуска 1 тонны льносодержащей пряжи из смеси 30 % котонина и 70 % хлопка 5 типа, I сорта показал, что при выпуске предприятием 1 тонны льносодержащей пряжи им может быть получена прибыль в сумме 17 690 рублей, а государство при этом, соответственно, получит доход в размере 25 474 рублей.
Общие выводы
- Обоснована возможность и разработана технология переработки смесей льняного котонина с хлопком по кардной системе прядения хлопка для получения конкурентоспособных изделий - ниток для рукоделия.
- Разработаны рекомендации по составу хлопкольняной смески для выработки пряжи для ниточных изделий и обоснована возможность увеличения выхода льняного компонента из смеси.
- На основании анализа уравнений, характеризующих влияние крутки на разрывную нагрузку, удлинение и неровноту по прочности пряжи разработаны рекомендации по выбору значений коэффициента крутки льносодержащей пряжи для ниточных изделий.
- Разработана технология энзимной обработки хлопкольняных смесей, позволяющая вырабатывать кардную льносодержащую пряжу с пониженной ворсистостью и улучшенными физикомеханическими характеристиками.
- Составлены рекомендации по использованию биохимической очистки котонизированного льняного волокна от мелкодисперсной пыли и улучшению его гигроскопических свойств с помощью ферментных препаратов отечественного производства.
- Установлена зависимость ворсистости и коэффициента поверхностного трения льносодержащей пряжи от ее волокнистого состава..
- Определены особенности свойств льносодержащей пряжи, выявленные с помощью комплекса новых компьютеризированных приборов (LaserSpot, LaserScan, MicroColour и др.), позволяющих изучить характер массовой и оптической неровноты и провести оценку эффективности процесса прядения.
Опубликованные работы по теме диссертации:
1. Богдан А.Ф., Рудин А.Е., Труевцев Н.Н., Шамолина И.И. Влияние биохимической обработки на геометрические свойства льняного волокна // International Conference «Baltic Textile & Leasure». – Kaunas, Technologija, 2003, С. 16 - 21.
2. Богдан А.Ф., Труевцев Н.Н. Исследование неровноты хлопкольняной пряжи по толщине и структуре // Тез. междунар. конф. «Современные проблемы текстильной промышленности». – М.: РосЗИТЛП, 2004, С. 16 – 18.
3. Аснис Л.М., Богдан А.Ф., Коложина С.Н. Исследование характеристик неровноты льносодержащей пряжи на измерительных комплексах фирмы «Keisokki» // Наука-Образование-Техника. – Кыргызстан, Ош: КУУ, 2004, №1,С. 217 – 220.
4. Коложина С.Н., Богдан А.Ф., Аснис Л.М. Исследование неровноты льносодержащей пряжи на измерительных комплексах фирмы «Кейсокки» с емкостными и лазерными чувствительными элементами // Вестник всерос. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов «Дни науки – 2004». – СПб.: РИО СПГУТД, 2004, С. 135 – 136.
5. Богдан А.Ф., Труевцев Н.Н., Шамолина И.И. Изучение геометрических свойств льняных волокон, подвергнутых энзимной обработки // Сборник трудов аспирантов и докторантов 2003 – СПб.: РИО СПГУТД, 2003, №5, С.55-60
6. Богдан А.Ф., Аснис Л.М., Коложина С.Н. Исследование неровноты хлопкольняной пряжи по толщине и структуре // Материалы научной конференции по проекту Nato SFP № 973658. – СПб.: ИПЦ СПГУТД, 2004, С. 19-24.
7. Труевцев Н.Н, Богдан А.Ф., Шамолина И.И. Изучение поверхностных свойств льносодержащей пряжи // Материалы междунар. науч-тех. конф. «Волокнистые Материалы XXI век». – СПб.: ИПЦ СПГУТД, 2005, С. 74-80.
Подписано в печать 16.11.2006. Печать трафаретная
Усл. печ. л. 1,0. Формат 60 84 1/16.
Тираж 100 экз. Заказ
Отпечатано в типографии СПГУТД
191028, Санкт-Петербург, ул. Моховая, д. 26
