В настоящее время проблема импортозамещения ставит перед текстильной промышленностью ряд задач, связанных с производством высококачественных тканей, конкурентоспособных по потребительским и ценовым показателям с их зарубежными аналогами. Одним из путей решения этих задач является повышение качества текстильной продукции за счет установки современного высокопроизводительного оборудования и разработки эффективных технологических режимов [3].
Аналогичные задачи стоят перед текстильными предприятиями города Камышина, на которых в настоящее время происходит перевооружение парка прядильного и ткацкого оборудования с установкой машин зарубежных фирм. В ткацком производстве ООО «Камышинский Текстиль» в 2014 году приобретены новые сновальные и шлихтовальные машины фирмы «Карл Майер», заключены контракты на покупку ткацких станков фирмы «Тойота». Приобретенное оборудование позволит повысить производительность труда, а также качество выпускаемой продукции [6].
Как известно, одним из важнейших процессов, обеспечивающих высокое качество ткани, является технологический процесс шлихтования основ. Целью данного процесса является повышение устойчивости пряжи к трению и многоцикловым нагрузкам при прохождении ее на ткацком станке и создание паковки, необходимой для процесса ткачества [1].
Процесс шлихтования состоит из двух операций: химической (приготовление шлихты) и механической (пропитка пряжи шлихтой, отжим, высушивание и навивание пряжи на ткацкий навой).
Наименование и количественное соотношение входящих в состав шлихты компонентов на определенный объем готовой шлихты называется рецептом шлихты. Рецепты шлихты определяются волокнистым материалом, круткой, линейной плотностью шлихтуемой пряжи, а также переплетением вырабатываемой ткани и ее плотностью. Состав шлихты может изменяться в зависимости от вида и качества шлихтовальных материалов.
Шлихта должна удовлетворять следующим требованиям:
– шлихта должна быть клейкой и иметь определенную вязкость, чтобы покрывать поверхность основной пряжи и частично проникать вглубь нити;
– создавать на нитях эластичную оболочку, устойчивую к истиранию, не нарушающую гибкость нити и не делающую пряжу ломкой и жесткой, а также не осыпаться с пряжи, как в процессе шлихтования, так и при переработки пряжи на ткацком станке;
– обладать хорошим сродством к волокну, не разрушать пряжу и не изменять окраску нитей при шлихтовании цветных основ, легко удалятся и не влиять на отделку и окраску тканей, не изменять своих свойств в период использования и хранения, не пениться в клеевой ванне;
– не ухудшать состояние технологической оснастки ткацкого станка, не способствовать прилипанию нитей к сушильным барабанам;
– обладать низкой стоимостью [2].
На процесс шлихтования влияют многие технологические параметры: глубина погружения основы в шлихту, концентрация и температура раствора в клеевой ванне, давление пара в сушильных барабанах, вытяжка нитей основы, влажность нитей основы. Кроме того, на качество технологического процесса шлихтования влияют факторы, не поддающиеся контролю – техническое состояние оборудования, качество пряжи, температурно-влажностный режим в цехе. Таким образом, процесс шлихтования является многофакторным технологическим процессом, имеющим сложную взаимосвязь между факторами, а также характеризующийся наличием внешних возмущающих воздействий, носящих случайный характер. Установка и поддержание параметров шлихтования на оптимальном уровне обеспечивают получение ошлихтованных основ высокого качества. Параметры шлихтования выбираются в зависимости от рода волокна, линейной плотности и структуры нитей, строения и назначения ткани, состава шлихты и типа ткацкого станка.
В настоящее время на ООО «Камышинский текстиль» установлены отечественные многобарабанные шлихтовальные машины ШБ-11/180-3 и новая шлихтовальная машина марки Карл Майер – SMR-E-F-1800. На шлихтовальной машине фирмы Карл Майер перерабатывается хлопчатобумажная пряжа линейной плотностью 25 текс. Краткая характеристика хлопчатобумажной пряжи представлена в табл. 1.
Таблица 1
Краткая характеристика х/б пряжи
|
Наименование показателя |
Значение |
|
Линейная плотность нитей, текс |
25 |
|
Удельная разрывная нагрузка, сН/текс |
11,9 |
|
Коэффициент вариации по разрывной нагрузке, % |
13,8 |
В настоящее время актуальной для предприятия является задача определения оптимальных заправочных параметров процесса шлихтования для вновь установленной шлихтовальной машины. В табл. 2 представлена краткая техническая характеристика шлихтовальной машины Карл Майер – SMR-E-F-1800,
Таблица 2
Техническая характеристика шлихтовальной машины Карл Майер – SMR-E-F-1800
|
элемент характеристики |
значение |
|
скорость шлихтования, м/мин |
2-240 |
|
рабочая ширина, мм |
1800 |
|
число навоев |
10 |
|
диаметр фланцев навоев, мм |
1000 |
|
кол-во пар отжимных валов |
1 |
|
давление отжима на отжимных валах (max), Н |
12000 |
|
сила натяжения нити (max), Н |
5000 |
|
число сушильных барабанов |
9 |
|
диаметр сушильного барабана, мм |
800 |
|
давление пара в сушильном барабане, (max) бар |
5 |
В данной работе устанавливалась взаимосвязь между величиной обрывности пряжи в ткачестве Y от заправочных параметров процесса шлихтования:
X1 – глубина погружения основы в шлихту, мм;
X2 – концентрация шлихты в ванне, %;
X3 – среднее давление пара в сушильных барабанах, атм
X4 – вытяжка основы, %;
X5 – влажность нитей основы на сновальных валах, %;
X6 – температура шлихты, °С;
X7 – скорость шлихтования, м/мин.
Диапазон варьирования выбранных заправочных параметров технологического процесса шлихтования на машине Карл Майер – SMR-E-F-1800 представлен в табл. 3.
Таблица 3
Диапазон варьирования заправочных параметров технологического процесса шлихтования
|
параметры процесса |
обозначение |
min |
max |
|
глубина погружения основы в шлихту, мм |
X1 |
100 |
140 |
|
концентрация шлихты в шлихтовальном корыте, % |
X2 |
2 |
10 |
|
давление пара в сушильных барабанах, атм |
X3 |
1 |
3,5 |
|
вытяжка основы, % |
X4 |
1,5 |
3,5 |
|
влажность нитей основы на сновальных валах, % |
X5 |
4 |
7 |
|
температура шлихты, °С |
X6 |
80 |
95 |
|
скорость шлихтования, м/мин |
X7 |
30 |
80 |
Таблица 4
Средние значения заправочных параметров
|
параметры процесса |
обозначение |
значение параметров |
|
глубина погружения основы в шлихту, мм |
X1 |
120 |
|
концентрация шлихты в шлихтовальном корыте, % |
X2 |
6 |
|
среднее давление пара в сушильных барабанах, атм |
X3 |
2,5 |
|
вытяжка основы, % |
X4 |
2,5 |
|
влажность нитей основы на сновальных валах, % |
X5 |
5,5 |
|
температура шлихты, °С |
X6 |
88 |
|
скорость шлихтования, м/мин |
X7 |
50 |
В качестве метода исследования был использован пассивный эксперимент, в результате которого были получены средние значения заправочных параметров, представленных в табл. 4.
В ходе проведения эксперимента были получены результаты исследования истинного приклея хлопчатобумажных нитей для 10 ткацких навоев. Впоследствии исследуемые ткацкие навои были установлены на ткацких станках СТБ-190, на которых вырабатывалась ткань миткаль. По стандартной методике на выбранных ткацких станках был исследован уровень обрывности нитей основы.
Обработка результатов эксперимента проводилась на ЭВМ в среде программирования MathCad. В результате была получена математическая модель второго порядка, описывающая влияние факторов Х1, Х2, Х3, X4, X5, X6, X7 на выбранный параметр оптимизации Y (обрывность нитей основы) и имеющая следующий вид:
Y = 14,69 + 0,022X1 + 0,325X2 –
– 1,01X4 – 1,13X5 – 0,104 X7
В полученном уравнении величина коэффициента при аргументе характеризует силу влияния данного параметра, а знак коэффициента определяет направление эффекта. Анализ полученной математической модели показал, что наибольшее влияние на обрывность нитей основы оказывает влажность нитей основы на сновальных валах, вытяжка основы и концентрация шлихты в шлихтовальном корыте, а наименьшее влияние оказывает скорость шлихтования и глубина погружения основы в шлихту, причем с увеличением глубины погружения основы в шлихту и концентрации шлихты в шлихтовальном корыте приклей увеличивается, а при увеличении вытяжки основы, влажности нитей основы на сновальных валах и скорости шлихтования приклей уменьшается.
На основе полученной математической модели с использованием метода канонического преобразования модели разработаны оптимальные заправочные параметры технологического процесса шлихтования, обеспечивающие минимальную обрывность нитей в ткачестве. Таким образом, на ткацком станке СТБ-190 при выработке ткани миткаль необходимо на шлихтовальной машине фирмы Карл Майер установить следующие заправочные параметры:
– глубина погружения основы в шлихту,-110 мм;
– концентрация шлихты в ванне, 7,2 %;
– среднее давление пара в сушильных барабанах, 2,5 атм
– вытяжка основы, 1,25 %;
– влажность нитей основы на сновальных валах, 5,3 %;
– температура шлихты, 88 °С;
– скорость шлихтования, 55 м/мин.
Установка вышеуказанных параметров на шлихтовальной машине фирмы Карл Майер позволит уменьшить обрывность нитей основы в ткачестве в пределах от 0,19–0,23 обрыва на 1 метр ткани.
Выводы по работе
1) произведен анализ парка технологического оборудования установленного в шлихтовальном отделе ткацкого производства установленного на ООО «Камышинский Текстиль».
2) с целью оптимизации технологического процесса шлихтования хлопчатобумажной пряжи 25 текс на машине фирмы Карл Майер в результате эксперимента получена математическая модель устанавливающая зависимость между заправочными параметрами шлихтовальной машины и обрывностью нитей в ткачестве.
3) на основе полученной математической модели с использованием метода канонического преобразования модели разработаны оптимальные заправочные параметры технологического процесса шлихтования, обеспечивающие минимальную обрывность нитей в ткачестве в диапазоне 0,19–0,23 обрыва на 1 метр ткани.