Известно, что затраты на сырье в общем объёме материальных затрат на производство хлопчатобумажной тканей составляет 85 %, поэтому вопросы рационального использования сырья и его экономии всегда стояли в центре внимания текстильщиков. В последние годы в связи с постоянным ростом цен на хлопок в мировой практике резко вырос интерес к рациональному использованию отходов производства. Сырьевые ресурсы технологических отходов в хлопчатобумажном производстве составляют 15–20 %. Количество отходов зависит от системы прядения, линейной плотности вырабатываемой пряжи, типа, сорта и засоренности хлопкового волокна.
Качество текстильных изделий в большой степени зависит от равномерности, чистоты и прочности пряжи. Они могут быть достигнуты путем внедрения и использования современного оборудования, работающего на более прогрессивных технологических принципах [1].
В последние годы наибольшее распространение и промышленное применение получил пневмомеханический способ прядения. Возможность широкого использования пряжи пневмомеханического способа прядения обусловлена характеристиками этой пряжи, которые позволяют успешно её перерабатывать и обеспечивают хорошие потребительские и гигроскопические свойства изделий, выработанных из нее.
Пневмомеханическое прядение характеризуется тем, что питающая лента разъединяется соответствующим дискретизирующим органом на отдельные элементы (волокна). После разъединения концы отдельных волокон не имеют контакта с другими волокнами. В процессе дискретизации происходит экстра высокое утонение, т.е. лента утоняется в 300–7500 раз, и в сечении дискретного потока при идеальном разъединении находятся 2–6 не неконтактирующихся волокон. Волокна подаются в прядильную камеру, где скользят по его наклонной стенке до желоба, в котором образуется волокнистая ленточка на открытом конце формируемой пряжи.
Непрерывная и равномерная подача достаточно разъединенных параллелизованных волокон в прядильную камеру является одним из условий получения качественной пряжи.
Цель исследования
Целью исследования явилось изучение возможности использования отходов хлопчатобумажного производства для выработки конкурентоспособной и экономически целесообразной текстильной продукции – пневмомеханической пряжи, что способствует решению важной экономической проблемы: снижение затрат на изготовление пряжи при эффективном использовании сырья.
Материалы и методы исследования
В работе применяются теоретические и экспериментальные методы исследования. Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях АО «Меланж». Определение показателей качества отходов, полуфабрикатов и пряжи проводились как по стандартным методикам, предусмотренных ГОСТ так и с использованием современной измерительной аппаратуры. Показатели качества полуфабрикатов и пряжи оценивались с НТД и нормами по Устер статистик. Постановка и проведение экспериментальных исследований осуществляется на базе математических методов планирования эксперимента, при обработке их результатов используются методы математической статистики.
Результаты исследования и их обсуждение
Основным преимуществом пневмомеханического прядения является скорость прядения и равномерность пряжи по свойствам. Скорость прядения кольцевым способом ограничивается скоростью бегунка, а скорость прядения пневмомеханическим способом практически не ограничивается. Поэтому пневмомеханический способ продолжает расширять область применения своей продукции – пряжи. Основным недостатком пневмомеханического способа является пониженная прочность пряжи по сравнению с кольцевой пряжей. Этот недостаток отрицательно отражается при переработке пряжи на последующих скоростных ткацком и трикотажном оборудованиях, т.е. вызывает частые обрывы нити, которые приводят к снижению качества вырабатываемой продукции. Следовательно, продукция не будет конкурентоспособной. Именно поэтому возникает необходимость улучшения качества выпускаемой пневмомеханической пряжи.
Эффективность прядильного производства во многом зависит от рационального использования сырья, которое в большей степени влияет на себестоимость конечного продукта – пряжи. Поэтому исследование возможности безотходной переработки волокон в пряжу безусловно является актуальной проблемой, в связи с чем поставлена цель полной переработки прядомых отходов в пряжу. Для достижения цели проведены испытания по определению длины волокна и по производству пряжи пневмомеханическим способом
Известно, что в результате переработки текстильного волокна выделяются волокнистые отходы, которые делятся на прядомые и непрядомые. Среди них большую ценность имеют прядомые отходы, т.к. они позволяют сэкономить полноценное волокно и снизить себестоимость вырабатываемой продукции [1–3]. Поэтому многие предприятия в качестве сырья используют прядомые волокнистые отходы в производстве ОЕ, в частности, пневмомеханической пряжи.
Прядомые волокнистые отходы подвергались к предварительной регенирации на различной цепочке оборудования. При этом было использовано оборудование фирм Trutzschler (Германия), Rieter (Швейцария) и Balkan(Турция) [4].
Европейские фирмы Rieter (Швейцария); Trutzschler (Германия); Marzoli (Италия) предлагают цепочки оборудования для переработки волокнистых отходов и хлопка низкого сорта. Эффект очистки на этих агрегатах высокий, т.к. в них применяются игольчатые, пильчатые и аэродинамические очистители. Эффект очистки на этих цепочках почти идентичен. Общим недостатком этих цепочек является то, что в любом случае абсолютной очистки не достигается, и часть волокон удаляется вместе с посторонними примесями и попадают во вторичные отходы. Для достижения высокого эффекта часто прибегают к варьированию параметров соответствующей машины.
В данной работе были применены технологические условия, рекомендованные соответствующими фирмами. Регенерация волокон была произведена на укороченной цепочке, состоящей из питателя смесителя ВО-С, очистителя CVT-3, DUSTEX DX и чесальной машине DK 903. Было регенерировано два варианта сырья – волокнистые отходы, выделенные из первого сорта волокна и волокнистые отходы, выделенные из третьего сорта хлопкового волокна. Каждый волокнистый отход был регенерирован в нескольких вариантах, сначала в отдельности, а затем все компоненты были перемешаны на питателе смесителе. Волокнистый отход стандарт 3 в объеме 30 % и волокнистый отход стандарт 7 вместе со стандартом 11 в объеме 70 % были регенерированы на китайском регенераторе «SHANDONG SHUNXING MACHINERY CO. LTD» и определены выхода прядомого волокна [5, 6].
При переработке стандарта 3 получено 63,8 %, стандарта 11 – 86 %, смеси стандартов 11 и 7 – 77,2 %, а смеси стандартов 3 (30 %) и 7 вместе со стандартом 11 – 67,6 % регенерированного волокна. Вторичные отходы из первичных отходов были регенированы на регенераторе и соответственно были определены выхода волокна из вторичных отходов, которые относятся к прядомым. Таким образом, выход волокна из вторичных отходов составляет: из стандарта 3 27,2 %, а из смеси стандартов 3, 7 и 11 32,3 %.
Регенерированные волокна из отходов первого сорта хлопка волокна предназначены для получения пневмомеханической пряжи линейной плотности 20 текс, а регенерированные волокна из второго и третьего сортов хлопка волокна предназначены для выработки пневмомеханической пряжи линейной плотности 50 текс.
A) Б)
В) Г)
Д) Е)
Распределение волокон по длине в образцах (а-фактическое, б-теоретическое). А – стандарт 3; Б – стандарт 7; В – стандарт 11; Г – стандарт 17; Д – смесь стандартов 3, 7, 11; Е – хлопковое волокно III сорта
Предварительно определены возможности переработки регенерированного волокна для получения пневмомеханической пряжи. Установлено, что регенированные волокна вполне приемлемы для переработки в пневмомеханическую пряжу [7]. Для этого исследованы характеристики длины волокон.
В прядении хлопкового волокна доминирующее значение имеет длина волокна, в связи с чем был исследован именно этот показатель. Выбраны прядомые отходы, доли которых в смеси составляют: стандарт 3 – 30 %, стандарт 7 – 30 % и стандарт 11 – 40 %. Известно, что стандарт 3 представляет собой орешек и пух трепальный, т. е. очистки, стандарт 7 – орешек и пух чесальный, а стандарт 11 – очес кардный. Также для сравнения были рассмотрены: стандарт 17 – очес гребенной и волокно III-сорта.
Для определения длины волокна в отходах был применен метод индивидуального промера волокна. Согласно методике испытания предметное стекло покрывалось тонким слоем глицерина, который предотврашает набухания волокон и способствует сохранению расположения волокон. Отбор образцов проведен по стандарной методике. Для снижения относительной погрешности измерения до 3 % были испытаны волокна в пределах от 500 до 600 по каждому образцу. Результаты измерений были обработаны по стандартной методике, т.е. по правилам математической статистике и определены законы распределения волокон по их длине (рисунок).
Как явствует из рисунков, в составе стандартов ст3, ст7 и ст11 содержатся волокна длиной от 5 мм до 35 мм. Следует отметить, что в ст3 волокна длиной свыше 20 мм составляют более 15 %, а номинальное их значение составляет примерно 12 %. Аналогичное положение наблюдается и как в ст7, так и в ст11, где доля волокон длиной более 20 мм составляют более 20 %. Это способствует компенсации доли ст3 и повышению доли волокон в смеси, что необходимо учитывать при составлении сортировки. Анализ кривых распределения волокон по длине показывает, что во всех случаях встречаются волокна максимальной длины (свыше 30 мм). Это показывает, что волокна вполне прядомые и ими можно пользоваться в качестве сырья для производства пряжи. Для количественной оценки состава групп составлены распределения по длине волокон в отходах в виде гистограмм. Как видно из гистограмм в составе отходов короткие волокна длиной до 10мм составляют более 10 %. Это подтверждает то, что волокна на переходах переработки укорачиваются. В результате сравнения всех кривых распределения можно заметить, что получается компенсация длины волокна ст3.
В заключении можно сказать то, что волокна в отходах распределены более равномерно, чем в первичном сырье.
Данная работа выполнена благодаря грантовому финансированию Министерством образования и науки Республики Казахстан.
Выводы
Таким образом, проведен анализ зарубежного и отечественного оборудования и определены тенденции развития машин для регенерации хлопкопрядильных отходов. В результате анализа рассмотренного оборудования для регенерации волокон была определена укороченная цепочка, состоящей из питателя смесителя ВО-С, очистителя CVT-3, DUSTEX DX и чесальной машине DK 903. Волокнистый отход (стандарты 3, 7, и 11) были регенерированы на китайском регенераторе «SHANDONG SHUNXING MACHINERY CO. LTD».
Результаты исследования показывают, что прядомые отходы прядильного производства регенерированы и определены показатели свойств волокон после регенерации. Разработан план прядения, а также проведен анализ результатов испытаний образцов пряжи, имеющие линейные плотности 29, 50 и 74 текса.
По показателям неровноты (тонкие, толстые места, количество непсов) пряжа соответствует 50 %-й категории качества, а по показателю прочности совпадает нормам стандарта на пряжу. Это показывает, что волокнистые отходы прядомой группы (стандарты 3, 7, и 11) вполне приемлемы для производства пряжи пневмомеханическим способом прядения. Таким образом, предварительно решена задача пригодности стандартов 3, 7, и 11 после соответствующей регенерации для производства пневмомеханической пряжи высокого качества.