Повышение эффективности технологии регенерации волокна из хлопчатобумажного лоскута

В настоящее время в связи с изменением сырьевой базы, ввиду отсутствия собственного производства хлопка, необходимо изыскивать новые более эффективные способы использования сырьевых ресурсов, особенно натурального сырья и отходов хлопчатобумажного производства /1, 2,3,4/.

Затраты на сырье в общем объеме материальных затрат на производство хлопчатобумажных тканей составляют довольно большую долю, в связи с этим, в текстильной промышленности большое внимание уделяется вопросам рационального использования сырья и его экономии 15, 6, 7/.

АКТУАЛЬНОСТЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. В современных условиях острого дефицита сырья особую актуальность приобретают исследования в области нахождения дополнительных его источников, совершенствования качества регенерированных волокон, выявления резервов их использования.

На сегодняшний день недостаточно полно проработаны вопросы получения регенерированных волокон из такого вида отходов, как лоскут тканей. Качество регенерированных волокон во многом зависит от эффективной работы поточных линий для разволокнения. При разработке новой техники остро стоит вопрос по оптимизации параметров питающих устройств, с помощью которых в поточную линию подается лоскут. К таким параметрам относятся геометрические размеры питающих цилиндров, оптимальное расстояние от линии зажима разволокняемого материала до линии воздействия на него зубьев разрыхляющего барабана. Кроме того, необходимо проведение исследований толщины (линейной плотности) разрыхляемого материала, определение оптимальной нагрузки на питающие цилиндры, их диаметра и частоты вращения.

Актуальность темы

диссертационной работы обусловливается и необходимостью создания новых малоотходных и безотходных технологий и в первую очередь в наиболее материалоемких отраслях, к которым относится текстильная промышленность. Рациональное и эффективное использование отходов текстильного и швейного производств и вторичных материальных ресурсов (BMP), получаемых от населения и предприятий, непосредственно влияет на интенсивность развития и восстановления отечественной текстильной промышленности. Особую значимость имеют универсальные технологии и оборудование, разработанные на базе вновь созданных или модернизированных сущ, ествуюш-их узлов и механизмов, используемых в текстильном производстве.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Цель диссертационной работы заключалась в разработке более эффективной технологии и реализующего её устройства, используемых для производства регенерированных волокон из отходов хлопчатобумажного лоскута, с целью их повторного использования при производстве текстильных материалов.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для достижения указанной цели были решены следующие задачи:

1. Проведен анализ существующих технологий и конструктивных особенностей оборудования для переработки отходов текстильных материалов и на его основе определены основные задачи теоретического и экспериментального исследования, направленного на повышение эффективности технологии регенерации волокна из лоскута хлопчатобумажных тканей.

2. Разработана математическая модель, описывающая распределение напряжений в лоскуте при его взаимодействии с рабочими органами питающего устройства поточной линии по разволокнению.

3. С использованием разработанной математической модели проведен теоретический анализ влияния геометрии поверхности цилиндров питающего устройства на такие технологические характеристики регенерированного волокна как его штапельная длина, разрывная нагрузка и коэффициент потери прочности.

4. Разработан экспериментальный образец нового узла питающего устройства поточной линии для разволокнения лоскута ткани и проведены испытания указанного узла в составе промышленного образца данной линии, с целью определения оптимальных параметров работы питающего устройства — величина разводки между его цилиндрами и величина нагрузки на питающие цилиндры, влияющих на качество регенерированнного волокна.

5. Получены регрессионные зависимости, устанавливаюпще связь показателей регенерированного волокна (штапельная длина, разрывная нагрузка и коэффициент потери прочности регенерированного волокна) с характеристикой рабочих органов питающего устройства, диаметром питающих цилиндров и частотой их вращения).

6. Определены оптимальные диаметры первого и второго питающего цилиндров, а также тип гарнитуры второго питающего цилиндра, обеспечивающих уменьшение напряжения при разволокнении лоскута и получение высоких физико-механических свойств регенерированных волокон.

7. Проведена производственная апробация на промышленной поточной линии по переработке лоскута разработанной технологии разволокнения и нового узла питания на широком ассортименте хлопчатобумажных тканей, с оценкой физико-механических характеристик получаемого регенерированного волокна.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Работа включает в себя теоретические и экспериментальные исследования процесса разволокнения текстильных отходов. В качестве объекта исследования использованы отходы в виде лоскута хлопчатобумажных тканей и регенерированные волокна. Для теоретического исследования был использован аппарат дифференциального и интегрального исчисления. Все расчеты были выполнены на ЭВМ, в том числе с применением разработанных автором программ математической обработки. Экспериментальные исследования проводились на лабораторном оборудовании кафедры МТТМ ИГТА и на действующем промышленном оборудовании ОАО «Куровской текстиль». При их выполнении использовались методы планирования эксперимента с последующей обработкой данных методами математической статистики. Погрешности прямых и косвенных измерений вычислены с использованием методов математической статистики и теории погрешности. Обоснованность и достоверность полученных результатов и выводов обусловлены большим объемом экспериментов, хорошей сходимостью теоретических и экспериментальных результатов с результатами производственной апробации.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

1. Составлено математическое описание распределения напряжений в лоскуте текстильного полотна при его взаимодействии с рабочими органами питающего устройства поточной линии для разволокнения отходов текстильного и швейного производств.

2. Теоретически обоснованы технологические параметры процесса разво-локнения плоского текстильного материала элементами узла питания поточной линии.

3. Получены уравнения регрессии, устанавливающие связь основных показателей регенерированного волокна (штапельная длина, разрывная нагрузка и коэффициент потери прочности регенерированного волокна) с характеристикой рабочих органов питающего устройства (диаметром питающих цилиндров и частотой их вращения).

4. Определены оптимальные параметры рабочих органов питающего устройства, обеспечивающие получение на поточной линии регенерированных волокон с улучшенными физико-механическими свойствами.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Результаты диссертационной работы доведены до практического внедрения в технологию регенерации волокна из текстильных отходов для повторного их использования при производстве пряжи. Разработана и испытана конструкция питающих цилиндров с нарезкой рифлей оптимальной геометрии и пильчатой ленты, позволивших получить щадяидий режим регенерирования волокон из лоскута хлопчатобумажных тканей.

Промышленные испытания разработанной технологии регенерации отходов и созданной конструкции нового питаюш, его устройства позволили повысить качество регенерированного волокна и способствовали его эффективному использованию в основном производстве. Результаты проведенных исследований внедрены на ОАО «Куровской текстиль». Экспериментальный образец питаюп], его устройства установлен в составе поточной линии для разволокнения лоскута, апробирован на широком ассортименте отходов хлопчатобумажных тканей. Экономический эффект от внедрения модернизированной линии составил 299 380 рублей.

Результаты диссертационной работы рекомендуются к использованию текстильщ-иками-технологами при разработке технологических режимов регенерации волокна из текстильных отходов, а также при создании нового и модернизации действуюш-его оборудования для разволокнения указанных материалов. Основные научные разработки внедрены на кафедре МТТМ Ивановской государственной текстильной академии в учебный процесс при подготовке инженеров, магистров и бакалавров по специальности механическая технология текстильных материалов.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты проведенных исследований внедрены на ОАО «Куровской текстиль».

Результаты разработки и исследования поточной линии для разво-локнения лоскута рекомендуются к использованию технологами, конструкторами и изобретателями в текстильной промышленности при создании нового оборудования и модернизации существуюпдего. Основные научные разработки используются в учебном процессе на кафедре МТТМ Ивановской государственной текстильной академии.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертационной работы были доложены и получили положительную оценку:

— на международной научно-технической конференции «Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве» (Прогресс-97), Иваново, ИГТА, 1997 г.;

— на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-98), Иваново, ИГТА, 1998 г.;

— на международной научно-технической конференции «Новые ресурсосберегающие технологии и улучшение экономической обстановки». Ви-тебск.1998 г.;

— на международной научно-технической конференции Прогресс-99, Иваново, ИГТА, 1999 г.;

— на научных семинарах и заседаниях кафедры МТТМ ИГТА, Иваново, 1996;2001 Г. Г.;

— на научно-технических совещаниях инженерно-технических работников ОАО «Куровской текстиль», 1997;2001 гг.

— на расширенном заседании кафедры МТТМ ИГТА г. Иваново, 2002 г.

ПУБЛИКАЦИИ. Результаты исследований, отражающие основное содержание диссертационной работы, опубликованы в 14 печатных работах, том числе трех учебных пособиях, двух статьях в журнале «Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности», шести тезисах докладов международных научно-технических конференций, а так же трех патентах РФ: № 2 099 449, 2 132 420, 2 132 421.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, включающих литературный обзор, теоретическую и экспериментальные части, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа содержит 110 страниц машинописного текста, включая 35 рисунков, список литературы из 98 наименований, приложения на 18 страницах.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Проведенный анализ существующей технологии и оборудования по переработке отходов хлопчатобумажных тканей показал, что получение качественного регенерированного волокна в немалой степени определяется характером силового взаимодействия, возникающего между волокнистым материалом и элементами питающего устройства поточной линии по разволокнению лоскута.

2. Разработана математическая модель, описывающая распределение напряжений в лоскуте при его взаимодействии с элементами узла питания поточной линии по разволокнению при прохождении в ней текстильного материала.

3. Проведенные с использованием разработанной математической модели расчеты показали, что высокие технологические характеристики регенерированного волокна (штапельная длина, разрывная нагрузка, коэффициент потери прочности) достигаются, когда первый питающий цилиндр питающего устройства имеет зубчатую нарезку, а второй цилиндр обтянут гарнитурой, имеющей направление зуба, противоположное направлению зубцов основного рабочего барабана. Новизна технического решения, реализующего разработанную технологию разволокнения лоскута, подтверждена патентом РФ № 2 099 449.

4. В зависимости от толщины лоскута перерабатываемого текстильного материала определены оптимальные параметры работы питающего устройства (величина разводки между его цилиндрами и величина нагрузки на питающие цилиндры), обеспечивающие щадящий режим регенерации волокон.

5. Получены регрессионные уравнения, устанавливающие связь параметров оптимизации процесса регенерации волокна (штапельная длина, разрывная нагрузка и коэффициент потери прочности регенерированного волокна) с величиной диаметров питающих цилиндров и частотой их вращения.

6. Определены оптимальные диаметры первого и второго питающего цилиндров, а также тип гарнитуры второго питающего цилиндра, при которых обеспечивается качественный надрез разволокняемого лоскута, уменьшается напряжения в нем и, тем самым, обеспечиваются высокие физико-механические свойства регенерированных волокон.

7. Эксперименты на промышленной поточной линии по переработке лоскута хлопчатобумажной ткани, модернизированной путем установки в ней разработанного нового узла питания, показали возможность получения высокого качества регенерированного волокна, перерабатываемого из лоскута широкого ассортимента тканей.

8. Разработанная технология разволокнения и новый узел питающего устройства для поточной линии по переработке лоскута хлопчатобумажной ткани внедрены в сортировочном цехе ОАО «Куровской текстиль» с экономическим эффектом 299 380 рублей.

9. Результаты диссертационной работы рекомендуются для использования при модернизации эксплуатируемого или при проектировании нового оборудования для регенерации волокна из отходов текстильного и швейного производств, а также в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности механическая технология текстильных материалов.