Разработка и внедрение гибких технологий производства армированных швейных ниток в современных условиях

С тех пор, как люди стали облачаться в одежду, отдельные ее куски должны были скрепляться вместе. Первоначально для этого использовались кожа и шнуры или нитки из животных кишок. Но вот уже несколько тысяч лет назад, после того, как были наедены способы переработки льна и шелка, люди начали изготовлять прядением и кручением сперва вручную, а затем и машинными способами более тонкую пряжу, которую использовали для ручного пошива. В 18 веке в качестве сырья для изготовления швейных ниток начал применяться хлопок. В то же время была изобретена и швейная машина. Вместе с растущими потребностями производство хлопчатобумажных швейных ниток быстро приняло большие масштабы и достигло в начале нашего столетия свыше 80% по сравнению с льняными и шелковыми швейными нитками. Начиная с шестидесятых годов применение в Европе синтетических швейных ниток на основе полиэфира (ГШ) и полиамида (ПА) развивалось нарастающими темпами. В европейских странах, а также большинстве заокеанских стран и в Азии швейные нитки из полиэфира, благодаря универсальным возможностям их использования и техническим преимуществам, сегодня достигли наивысшего удельного веса на рынке, тогда как швейные нитки из полиамида используются лишь-в небольшом объеме для технических целей и в кожевенном производстве. .Из. природных волокон сегодня только хлопок еще удерживает, в. зависимости от страны, рыночную долю около 7%. Лён и шёлк, по причине трудоемкой, дорогостоящей переработки и очень высокой стоимости сырья, имеют лишь незначительный удельный вес в 1−5% на рынке швейных ниток.

Эти. изменения рыночной ситуации изображены наглядно на рис. 1 как «Развитие выпуска швейных ниток в Западной Европе», составлен.

Рис. 1 .Развитие выпуска швейных ниток в Западной Европе 7 ном на основании анализа исследований рынка фирмой ХЕХ. СТ АГ / I /.

Диаграммы на рис. I показывают рыночный удельный вес различных типов швейных ниток в процентах, отнесенных к общему объёму продукции в Западной Европе, пятилетними интервалами за период от 1965 по 1997 год. При этом важнейшие типы швейных ниток разделены на 10 групп.

1) Удельный вес производства хлопчатобумажных швейных ниток за последние 20 лет сократился с до 7% - они были вытеснены полиэфирными швейными нитками.

2) Швейные нитки, из армированной пряжи, т. е. ПЭФ высокопрочного с оплеткой из хлопка, достигнув наибольшего удельного веса (23%) в 1990 г. теперь также вытесняются нитками ПЭФ/ПЭФ,.

3) Швейные нитки из армированной пряжи, изготовленной из высокопрочной полиэфирной комплексной нити с оплеткой из ПЭФ-волокна, появились на рынке лишь в 1982 году, а в 1987 г. уже выпускаются в таких же количествах, как и швейные нитки из армированной пряжи ПЭФ/хлопок, а сейчас являются доминирующими на рынке.

4) Начиная с 1982 г. швейные нитки из 100%-ного ПЭФ-волокна отчасти вытесняются швейными нитками армированной пряжи из ПЭФ-вы-сокопрочного с оплеткой ПЭФ-волокном.

Все эти изменения от (I) к (2) и (4) связаны с требованиями повышенного качества, которые стали необходимы в связи с появлением на производствах сверхскоростных, все более сложных швейных шш и технологических процессов пошива.

5) Швейные нитки из полиэфирного жгута, штапелируемого разрывом (по способу прядения шелковых отходов), сменившие, благодаря своим хорошим качествам, нитки из шелковой пряжи.

6) Швейные нитки из 100%-ной ПЭФ-высокопрочной нити, оттеснили, благодаря своей высокой прочности и качеству, льняные и полиамид8 ные швейные нитки. 7) Швейные нитки этой группы, изготовленные из полиэфира аэродинамического прядения, еще находятся в фазе разработки. Возможности их выхода из опытной стадии в определенные области назначения пока еще трудно предсказать, но с точки зрения технологии производства они представляют большой интерес. 8) Текстурированные швейные нитки из ПЭФ особенно хорошо зарекомендовали себя в трикотажном производстве благодаря своей высокой эластичности. 9) Швейные нитки из полиамидов ПА 6.6 кевлар, номекс, кермель, а также других ароматических полиамидов благодаря своим особым свойствам находят применение в специальных областях. (10) Шелк, лен и вискоза перерабатываются очень редко. Швейные нитки из политетрафторэтилена (ПТФЭ) используются в специальных областях, например, для фильтров.

Швейные нитки из ПЭФ разработывались с учетом требования, чтобы физические, технологические, пошивочно-технические свойства новых продуктов были, по меньшей мере, равноценны по сравнению с продуктами из природного сырья. Как следствие было создано множество специальных типов полиэфирных ниток для применения в соответствующих областях, в которых меньше использовались швейные нитки из хлопка, шелка или льна. Замещение натурального сырья химическими волокнами в производстве швейных ниток представлено в табл. I.

Проанализируем диаграммы развития выпуска отдельных типов швейных ниток с 1965 по 1997 год (см. рис. I и табл. I).

Еще в 1965 году полиэфирные швейные нитки после 10-летнего периода разработки заняли, благодаря своим лучшим качествам и более про.

10 стьм способам изготовления, прочное место на рынке за счет меньшей стоимости по сравнению с нитками из дефицитных натуральных волокон. Уже пять лет спустя, в 1970 году, самое быстрое распространение получили швейные нитки: из высокопрочной ПЭФ комплексной нити (6) -рыночный удельный вес 6%, армированные нитки с сердечником из высокопрочной ПЗФ комплексной нити и оплеткой из хлопка (2) — 8% и из штапельного высокопрочного ПЗФ волокна — 10%, благодаря универсальным возможностям, которые представились для их применения в текстильной Отрасли. Дяя технических целей нитки из полиамидной комплексной нити ПА 6.6 (9) занимали примерно прежнее место — 6%.

В течение двух дальнейших пятилетних периодов — к 1975 и 1980 гг. — продолжалась та же тенденция. Армированные нитки с сердечником из высокопрочной Г1Э§ комплексной нити и оплеткой из хлопка (2), 1Ш — штапельного волокна (4), ПЭФ — штапельного волокна, получаемого разрывом жгута (5) и ПЭФ высокопрочного (6) теперь уже располагали общей рыночной долей в 15+17+7+7= 46%, т. е. большей долей, чем швейные нитки из хлопка (41%).

Начиная с 1982 г. появляется новый тип швейных ниток (3) — армированная пряжа из высокопрочной полиэфирной комплексной нити, обвитой ПЭФ — волокном. Этот вид швейных ниток прогрессировал так быстро, что в 1985 уже достиг на рынке 11%, а к 1997 достиг — 34%.

В связи с этим в последние годы наблюдается замедление роста производства швейных ниток из армированной пряжи с хлопчатобумажной оплеткой (2). Швейные нитки из полиэфирного штапельного волокна (4) испытывают застой, их рыночный удельный вес в настоящее время составляет 16 или даже 15%, и в предстоящие годы может еще больше сократиться. Однако, процент сокращения доли полиэфирных штапельных волокон компенсируется содержанием ПЭФ в швейных нитках из ар

II мированной полиэфирной пряжи (3), в состав которых входит около 60% высокопрочной ПЭФ комплексной нити и 40% ПЭ§волокна.

В производстве швейных ниток из ПЭФ — штапельного волокна, получаемого способом разрыва жгута (5), с 1980 года отмечается постепенное снижение, что объясняется значительно более высокой стоимостью изготовления этих ниток по сравнению с другими полиэфирными швейными нитками.

Причиной сокращения производства швейных ниток из полиамидных комплексных нитей (9) являются лучшие физические и технологические свойства полиэфирных волокон, такие как, например, лучшая устойчивость к световым и ультрафиолетовым лучам, лучшая щелоче-стойкость, а также лучшие пошивочные свойства.

Приведенные под номером (9) вместе с полиамидом 6.6 швейные нитки из волокон кевлар, номекс и кермель находят применение в областях специального назначения, где они подвергаются воздействиям очень высоких температур между 250° и 450° С. Из указанных общих 6 процентов для всей группы доля этих ниток составляет около 1%.

Удельный вес швейных ниток из шелка, льна, вискозы и ПГЭФ (10) составляет только 4%, причем доли отдельных типов распределяются примерно поровну, ПТФЭ (политетрафторэтилен) обладает самой высокой кислотои щелочеустойчивостью, и может применяться в соответствующих отраслях.

Решающую роль сыграло, прежде всего, появление сверхскоростных швейных машин и швейных автоматов предъявившие повышенные требования к качеству швейных ниток.

Полиэфирные швейные нитки различных типов и способов изготовле ния обладают следующими преимуществами: — более высокой прочностью.

— меньшей неровнотой по прочности.

— соответствующей растяжимостью (удлинением).

— более низкой усадкой.

— более высокой прочностью швов.

— более высокой прочностью к истиранию.

— очень хорошей кислотоустойчивостью.

— хорошей светостойкостью хорошей гшлоустойчивостыо.

— хорошей термостойкостью.

— отличной хладостойкостью в экстремальных условиях.

— отличными пошивочными качествами.

Швейные нитки из армированной пряжи обладают перечисленный! свойствами и весьма перспективны.

Переработка комплексной нити в армированную пряжу происходит для обоих видов — обвивка хлопком или обвивка ШФ — волокном ~ одинаково. Технология выработки швейных армированных ниток схематически показана на рис. 2.

Для получения армированной пряжи можно легко приспособить имеющиеся хлопкопрядильные машины с вытяжным прибором высокой вытяжки. Шлулярник должен быть расширен так,.чтобы можно было разместить копсы с комплексной нитью по одному кошу на каждое веретено. Технологическая схема получения армированной пряжи на кольце-прядильной матине показана на рис. 3.

Развитие выпуска, швейных ниток в. России с. 1985 по .1998. гг. ,. показано на рис. 4, из которого видно, что выпуск хлопчатобумажных ниток (I) за этот период времени сократился с 89% до 13%. В 1985 г. было выпущено 11% армированных, ниток с сердечником из. высокопрочной ПЗФ. комплексной нити (Л — лавсан) и оплеткой из тонковолокнистого хлопка. (X) I или 2-го типов I сорта .(2), которые.

Рис. 2. Цроцессы выработки швейных ниток из армированной црщи.

Рис. 3. Способ получения армированной пряжи.

16 заменили двухкруточные х/б нитки. Выпуск ниток ЛХ (2) увеличился до 51% в 1993 г. заменяя уже их/б однокруточные, в связи с внедрением высокоскоростных швейных машин. В этом же году было выпущено 20% армированных ниток с оплеткой из штапельного высокопрочного ПЭФ (лавсан — Л) нитки ЛЛ (3) и их объем ежегодно увеличивался до 30% в 1998 г. вытесняя не только х/б нитки (I), но и армированные нитки ЛХ, их 35%, в связи с появившимся в результате распада СССР дефицитом хлопка. Из таблицы четко прослеживается тенденция ускоренного внедрения ниток типа ЛЛ (3) и расширения их рынка сбыта. Эти нитки имеют все положительные характеристики по своим физико-механическим и пошивочным свойствам и можно с достаточной долей уверенности прогнозировать дальнейшее расширение их потребления. Эта тенденция абсолютно совпадает с тенденцией развития выпуска ниток в Европе В 1993 г. был начат выпуск ниток из штапельного лавсана ЛШ (4), из комплексных лавсановых нитей Л (6) и комплексных капроновых нитей — К (12) и который вместе составил 8%, а в 1998 г. снизился до 7%.

С 1995 г, начат выпуск — 2% армированных ниток с оплеткой из штапельного вискозного высокомодульного волокна сиблон — С (отечественного производства) — нитки 1С (II), и который в 1998 г. составил 2%, они не наяяж широкого распространения.

Разработчиком новых структур и способов получения ниток с использованием химических волокон является ведущий в ниточном производстве Ленинградский научно-исследовательский институт текстильной промышленности — ЛенНИЙТП. (В связи с распадом Советско го Союза и переименованием г Ленинграда стал НИЙТП г. Санкт-Петербурга, а в настоящее время — открытое акционерное общество НИИ ниток «Петронить»).

ПНК «Советская звезда» разработал и внедрил в 1987;1989 гг. технологию изготовления самых тонких и трудоемких армированных швейных ниток 25 ЛХ в два сложения (взамен хлопчатобумажных № 80) из стержневой ПЭФ комплексной нити линейной плотности 7,2 текс (производства Чехословакии) с содержанием ее в нити 50%.

В настоящее время открытое акционерное общество (ОАО) «Советская звезда» входит в концерн «Квартой» и выпускает весь ассортимент швейных и обувных армированных ниток типа ЛХ и частично ЛЛ.

Общими требованиями, предъявляемыми к швейным ниткам цри машинном пошиве, являются обеспечение правильного процесса петлеобразования, формы швов и отсутствие обрывов / 3 /.

Современные условия производства и рынка имеют следующие особенности:

Быстрая товарная сменяемость в соответствии с постоянно изменяющимися потребностями, которая обусловливает быстрые изменения структуры и параметров изделий, а также гибкость технологий изготовления и структуры производства.

Атакующий инновационный стиль, направленный на постоянное улучшение положения на рынке и предполагающий постоянный поиск и разработку новых качественных товаров, а также улучшение технологий, организации и управления.

Диссертационная работа посвящена разработке и внедрению гибких технологий производства армированных швейных ниток в современных условиях.

В соответствии с этим в работе поставлены и решены следующие задачи: патентное исследование мирового уровня структур армированных швейных ниток и способов их получения;

18 разработка способа получения крученой армированной нити на базе современного автоматизированного оборудования, улучшающего условия труда, повышающего качество продукции и производительность оборудованияразработка производства крученой армированной нити необходимого качества на основе гибких технологических данных в условиях дефицита оборотных средствисследование влияния оплетки на качество армированных швейных ниток, выбор хлопколавсановой смеси и ПЭФ штапельного волокна для ее получения, направленные на разработку новых качественных товаров мирового уровня.

Данная работа проводилась в соответствии с выполнением пилотной программы «Северо-Западный Текстиль» федеральной программы «Развитие льняного комплекса России на 1996;2000 г. г.» ,.

В работе использовались методы математической статистики и математического планирования экспериментов с обработкой результатов и графической интерпретацией моделей зависимостей на персональном компьютере. Дяя изучения структуры по фотографиям внешнего вида применен растровый электронный микроскоп МРЭМ-100.

Научная новизна разработок подтверждена 'четырьмя патентами.

Практическая значимость подтверждена заключением технической экспертизы об установлении факта использования изобретения «Способ получения крученой армированной нити» по патенту РФ № 2 073 754 в течение 1,5 года на АООТ «Советская звезда» для выпуска армированных швейных и обувных ниток всего ассортимента с хлопковой, хлоп-ково-лавсановой и из чистого штапельного лавсана оплеткой (ЛХ, ЛХЛш и ЛЛ) — актами выпуска партии ниток по изобретению «Крученая.

19 армированная нить" по патенту РФ № 2 106 439 и их испытанием в пошиве на швейном АООТ «Большевичка» (г.Москва), расчетом экономической эффективности ниток ЛХЛш и справкой о выпуске ниток ЛЛ по патенту № 2 129 172.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Изучение развития выпуска швейных ниток в Западной Европе и Российской Федерации показывает, что швейные армированные нитки с сердечником из ПЭФ комплексных нитей своим высоким качеством, широкими возможностями применения, а также отсутствием затруднений при их изготовлении в производстве, и хорошими пошивочными свойствами отлично зарекомендовали себя во всем мире, а их рыночный удельный вес составляет более 50%.

2. Стабильное получение патентов ведущими ниточными фирмами мира на крученые армированные нити и способы их получения, а также новейшие исследования ученых в этой области говорят об актуальности решенных в данной работе проблем.

3. Прочность закрепления оплетки и равномерность ее нанесения на стержневую комплексную нить играют решающую роль в повышении пошивочных свойств армированных швейных ниток, а теория наложения круток является основополагающей при разработке крученых нитей новых структур. В крученых армированных нитях, сочетающих в себе химические комплексные нити и волокна соотношение предварительной и окончательной круток патентуется.

4. В современных условиях быстрой товарной сменяемости рынка и дефицита сырья разработаны и внедрены на ОАО «Советская звезда» гибкие технологии производства армированных швейных ниток, направленные на постоянное улучшение положения текстильных предприятий на рынке, а именно:

4.1. Эффективно внедрено импортное высокопроизводительное автоматизированное оборудование благодаря замасливанию волокон оплетки неэлектропроводным, повышающим сцепляемость их со стержневой.

131) полиэфирной комплексной нитью составом и позволяющим снижать крутку армированной пряжи стабилизируя процесс перемотки ее, потому что:

4.1 Л. Не электропроводные составы на основе минерального масла исключают подачу сигнала емкостным датчиком контролирующего прибора «Устер» на мотальном автомате «Эсперо» для вырезания «пороков» нити только по величине электропроводности её.

4.1.2. Прочность оплетки по количеству циклов истирания и коэффициент сохранения прочности по истиранию оплетки в местах сращивания концов нитей «сплайс» более высокие у замасленных вариантов пряжи, чем у сухого.

4.1.3. Электризуемость волокон в ровнице для оплетки и линейная плотность заряда на одиночной нити в 2 раза меньше у замасленных, чем у сухого варианта.

4.1.4. Исследование совместного влияния замасливания волокон оплетки и величины крутки армированной пряжи на работу мотального автомата «Эсперо» показало, что коэффициент сохранения прочности по разрывной нагрузке в местах сращивания концов нитей «сплайс» зависит только от крутки и он существенно — с 0,92 до 0,99 увеличивается при уменьшении крутки пряжи 21,5 текс с 650 кр/м до.

600 кр/м. Кроме того, с уменьшением крутки пряжи увеличивается коэф' фициент использования ее прочности в прочности готовых швейных ниток.

4.2. Разработан способ получения крученой армированной нити, в котором:

Перед формированием одиночных армированных нитей волокна их оплетки обрабатывают неэлектропроводным, повышающим сцепляемость волокон оплетки с синтетической стержневой нитью составом;

Обкручивание синтетической стержневой нити оплеткой из волокон конечной длины осуществляют с коэффициентом крутки, равным 28−31;

Трощеные одиночные армированные нити скручивают с круткой, на I — 11% меньшей или равной крутке одиночной армированной нити.

Способ используют для получения всего, имеющегося на предприятии, ассортимента швейных и обувных армированных ниток.

4.3. С использованием лавсановой комплексной нити неустойчивой структуры разработана крученая армированная нить, содержащая неармированный компонент в виде синтетической комплексной нити и армированную пряжу с сердечником из синтетической комплексной нити и с оплеткой из хлопковых волокон, в которой:

Синтетическая комплексная нить неармированного компонента имеет крутку величиной 0,75 — 1,00 от круток армированной пряжи и крученой армированной нити, одинакового с круткой армированной пряжи и противоположного крутке крученой армированной нити направления.

Расположение неармированной комплексной нити и сердечника армированной пряжи под одинаковым небольшим углом (13 — 17° I к оси крученой нити и одинаковой их длины приводит к повышению удельной разрывной нагрузки крученой армированной нити на 25 — 50%.

4.3.1. Благодаря более равномерному распределению волокон хлопка на поверхности крученой нити и лучшему их закреплению витками крутки неармированной комплексной нити удалось получить компактную, более ровную и равновесную нить с меньшим коэффициентом динамического трения.

4.3.2. Крученая армированная нить имеет в конечном счёте в 2,6 — 12,8 раз более высокую износостойкость оплетки по количеству циклов ее истирания в ушке швейной иглы на модернизированном приборе ТКИ 5−27−1, при которых величина оголения сердечника достигает.

132 величины 5 мм.

4.3.3. Новые нитки 25 ЛХ-П имеют хорошие пошивочные свойства.

4.4. В армированных швейных нитках ЛХ доказана возможность замены хлопковой оплетки на хлопкоподобную смесь, содержащую 67% хлопка и 33% ГШ штапельного волокна, что позволяет получить экономический эффект 4915,84 тыс. руб. при годовом объеме производства армированной пряжи '756 т.

5. Разработана и запатентована в РШ крученая армированная нить, включающая армированную пряжу, сердечниковая комплексная полиэфирная нить которой расположена под углом 13 — 17° к оси крученой армированной нити, а оплетка состоит из штапельных волокон, имеющих степень извитости 7,4 — 12,3% при ее устойчивости 67,4.

— 83,8% и в нить включены не менее двух скрученых вместе армированных пряж.

6. Исследования ниточных соединений швейных изделий показали, что армированные швейные нитки с хлопковой, смешанной хлопколавсановой и из ПЭФ штапельных волокон оплеткой, разработанные в данной работе и запатентованные в РФ, по пошивочным свойствам находятся на уровне армированных швейных ниток зарубежных фирм (Германии и Японии).