Разработка облегченных структур технических тканей из углеродных нитей и особенности их изготовления на ткацком станке

Текстильная промышленность является составной частью экономики, и она, естественно, подчиняется ее общим законам и закономерностям. В настоящее время текстильная промышленность России переживает трудные времена. Многие предприятия реорганизованы, однако парк оборудования остается морально и физически устаревшим. Кризис текстильной промышленности России длится более 15 лет.

Почти 70 лет текстильная промышленность России развивалась в полной изоляции от мировой экономики, создав целый комплекс машиностроительных заводов и оснастив отечественным оборудованием текстильные фабрики. Оторванность от мировых достижений научно-технического прогресса не привела эту отрасль к процветанию. Наоборот, качество текстильного машиностроения и тканей, производимых на отечественном оборудовании, оказалось слишком низким, чтобы конкурировать на внешнем рынке. На рубеже XX—XXI вв. встал вопрос о самом существовании текстильной промышленности как отрасли экономики России.

Откровенно говоря, и текстильная промышленность всего мира переживает не лучшие времена. Кризис текстиля случился и в группе ведущих индустриально развитых стран.

Развитие текстильной промышленности России немыслимо без инвестиций. Многие текстильные предприятия перешли в частную собственность. Поэтому большое практическое значение приобретает правильный выбор реальной модели развития текстильной промышленности, которая была бы наиболее эффективна для России и в максимальной степени учитывала бы весь комплекс факторов, действующих как во внутренних, так и во внешнеэкономических сферах.

В настоящее время текстильная и легкая промышленность России объединяет около 22 тысяч предприятий и организаций, в том числе 4,5 тысячи крупных и средних, с общей численностью занятых около 900 тысяч человек. Практически все предприятия приватизированы и находятся в смешанной и частной форме собственности.

Ситуация в отечественной текстильной и легкой промышленности продолжает оставаться сложной. Ассортимент продукции, выпускаемой текстильной и легкой отраслями, достаточно широк. Это — хлопчатобумажные, льняные, шерстяные и шелковые ткани, нетканые материалы, а также швейные, трикотажные, чулочно-носочные и ковровые изделия, обувь и другая продукция. Однако большая часть из этого ассортимента не может конкурировать с более дешёвыми зарубежными аналогами.

В настоящее время конкурентоспособность продукции текстильного производства все меньше и меньше зависит от затрат на рабочую силу (Labor cost) и все больше и больше от производительности, качества, доставки, дизайна, обновления ассортимента, обслуживания потребителя и маркетинга. Обеспечение конкурентоспособности отечественной продукции, прежде всего, связано с техническим переоснащением предприятий и освоением новых технологий. Это сложный процесс, поскольку инвестиции в основной капитал отраслей текстильной и легкой промышленности составляют всего 0,2 — 0,3%.

Однако процесс модернизации в отрасли уже начался. Основные участники рынка закупают новое оборудование, позволяющее производить ткани более высокого качества с меньшими издержками или просто новые виды тканей. Это дает им возможность получать большую прибыль, увеличить объемы производства и завоевать лидирующие позиции в своей нише рынка. Так, текстильное производство стало в 4 раза более капиталоемким, чем швейное и обувное, оно сравнимо с угольной и сталеплавильной промышленностью. Новое прядильно-ткацкое предприятие сравнимо сейчас с производством промышленной химии и нефтепродуктов и, являясь высококапиталоемким, должно размещаться в высокооплачиваемой экономике.

Для повышения конкурентоспособности отечественной продукции на предприятиях текстильной и легкой промышленности проводится работа в направлении повышения уровня соответствия производств требованиям международных стандартов системы ISO.

Стратегической задачей отрасли является насыщение внутреннего рынка товарами народного потребления и обеспечение экономической безопасности страны. Предусматривается к 2010 году увеличение объемов продукции в 2 раза и достижение как минимум 50%-ой доли отечественных товаров на внутреннем рынке. В дальнейшем предполагается вернуть долю продаж отечественных товаров на рынке, составляющую ранее 70%.

Кроме того, к невыгодным издержкам при размещении текстильного производства в новых индустриальных странах следует отнести:

1. Низкое качество энергии (скачки напряжения при включении, колебания частоты тока и напряжения). Поэтому установка такого оборудования как кольцепрядильного, печатного или красильного требует специальных генераторных установок.

2. Более строгие требования к очистке сточных вод, так как реки являются источником питьевой воды.

3. Более длительный срок строительства по сравнению с европейской практикой.

4. Более высокие энергетические потребности по сравнению с европейскими предприятиями. Предприятия преимущественно размещены в тропических и субтропических районах, требующих существенной энергии на цели кондиционирования воздуха (предприятию среднего размера для охлаждения воздуха). Основными машинами, определяющими уровень развития производства пряжи и ткани, являются прядильные и ткацкие машины. На протяжении первой половины двадцатого века это были кольцевые прядильные машины и автоматические ткацкие станки.

Текстильная и легкая промышленность является одной из основных отраслей экономики, формирующих бюджет во многих странах. Доля этих отраслей в общем объеме производства промышленной продукции в развитых странах, включая Германию, Францию, США, составляет 6−8%, в Италии — 12%. Это позволяет странам формировать до 20% бюджета за счет отчислений от текстильной отрасли и производства одежды, а также обеспечивать наполнение внутреннего рынка на 75−85% продукцией собственного производства. Следует отметить, что и в бывшем Советском Союзе доля текстильной и легкой промышленности в формировании бюджета составляла порядка 27%.

В отрасли постепенно намечается сдвиг производства в направлении от массового производства к расширению ассортимента за счет гибких производственных технологий. Это связано с изменениями потребностей покупателей, которые предпочитают качественные товары по приемлемым ценам и требуют широкого выбора товаров и быстрого отклика на возникающие запросы. В будущем согласно требованиям рынка успешные компании будут вынуждены быстро и экономично изменять объемы производства продукции, от огромного количества до небольших партий.

За последние 10−15 лет в мировой текстильной промышленности прошли серьезные изменения. В результате глобализации мировой экономики центр производства текстиля переместился из Европы и США в страны «третьего мира» — Юго-Восточную и Среднюю Азию, Южную Америку.

Развитие мировой текстильной промышленности в XXI веке будет зависеть от решения ряда проблем. Остановимся на ряде из них.

Существуют и еще долго будут существовать проблемы Китая.

Китай стремится завоевать 40% мирового рынка текстиля и одежды и увеличить экспорт этих товаров к 2005 году до 65 мдрд. долларов США. Другие страны, производящие текстиль, осознавая превосходство Китая в этом секторе, предпринимают различные меры для сохранения своей доли рынка.

Существует проблема торговли.

Торговая либерализация произошла в 2005 году. Многие текстильные компании уже нервничают по этому поводу. Они пытаются найти пути сохранения конкурентоспособности, когда местные рынки будут наводняться дешевым импортом. Перед ними стоит вопрос: как выжить в такой ситуации, когда многие компании перемещают свои производственные предприятия в другие регионы с целью получения ценовых или сырьевых преимуществ и самых дешевых продуктов.

Следует обратить внимание на корпоративные финансы.

Выбор правильной финансовой стратегии становится более важным, чем когда-либо, так как от этого зависит положение, которое текстильная компания займет в будущем. Увеличение агрессивного давления в результате падения таможенных барьеров (в виде тарифов и квот) требует новых маркетинговых и производственных стратегий.

Особое внимание следует уделить квалифицированному менеджменту.

Составной частью стратегии любой успешной компании является развитие кадров. Передача знаний, инвестиции в людей и непрерывное обучение могут обеспечить конкурентное преимущество.

Важной составляющей является управление поставками.

Оычно 35% от стоимости продукции составляют издержки в цепочке регулярных поставок текстиля. Вот почему существует высокий потенциал экономии в реорганизации схем поставок. Наблюдение за взаимоотношениями производителей, поставщиков, потребителей и сервис-провайдеров может привести к сокращению времени разработки продукта, снижению стоимости сделки и более быстрой реакции на требования потребителей.

Необходимо обратить серьезное внимание на технический текстиль.

Инновации в текстильную промышленность являются успешными. Компании производят новые волокна, ткани и инновационные технологии. Создаются новые формы организации и структуры для содействия инновациям.

Для любой страны вопросы изготовления технического текстиля являются стратегическими. Если бытовой текстиль можно купить и недорого во многих странах, то современный технический текстиль никто не продаст. Вот почему задача выпуска технического текстиля всегда актуальна.

Данная работа посвящена разработке технологического процесса изготовления углеродных тканей.

Проблема выпуска тканей из арамидных и углеродных нитей существовала всегда. Небольшое разрывное удлинение нитей всегда затрудняло выработку из них тканей.

Научная новизна данной работы заключается в следующем:

— теоретически доказана возможность изготовления исследуемых тканей на основе использования критерия длительной прочности Москви-тина;

— установлена взаимосвязь между технологическими" параметрами, параметрами заправки, параметрами строения углеродных тканей и свойствами используемых нитей для прогнозирования заданных свойств вырабатываемых тканей;

— обосновано использование в качестве уточных паковок конических бобин сомкнутой намотки, обеспечивающих нормальный процесс сматывания с бобины во время прокладывания утка на бесчелночном ткацком станке СТБ;

Практическая значимость работы заключается в следующем:

— спроектированы новые ткани различного переплетения из углеродных нитей типа «Урал», обладающие необходимыми свойствами;

— исследованы основные свойства и параметры строения исследуемых тканей, что позволяет прогнозировать их дальнейшее использование в различных конструкциях;

— проанализировано напряженно-деформированное состояние заправки ткацкого станка, исследовано натяжение основы и утка в различные периоды тканеформирования.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Рекомендованы облегченные структуры тканей из высокопрочных углеродных нитей, термостойких в инертной среде до 3000 °C, термостойких в окисляющих средах до 500 °C, стойких к электромагнитному, ядерному излучению и радиации.

2. С использованием критерия длительной прочности В. Москвитина на аналитическом уровне доказана возможность изготовления углеродных тканей из нитей типа «Урал» на отечественном ткацком станке СТБ.

3. На основе использования нелинейной теории изгиба упругих стержней проведен расчет параметров строения углеродных тканей с учетом технологических параметров их изготовления, параметров заправки и свойств используемых нитей;

4. Определены параметры долговечности нити с учетом степенной зависимости между временем нагружения и напряжением нити по результатам опытов на разрушение на длительную прочность.

5. Проанализирована структура бобин сомкнутой структуры с целью получения уточных паковок для бесчелночного ткацкого станка, с которых происходит нормальное сматывание нити.

6. Проанализирован характер изменения натяжения основных нитей в различные периоды тканеформирования: за цикл работы ткацкого станкапробранных в различные ремизкив зависимости от изменения заправочного натяжения, что позволяет оценить напряженность заправки ткацкого станка.

7. Проанализирован характер изменения натяжения уточных нитей различной линейной плотности при его прокладывании на бесчелночном ткацком станке СТБ бобин различных структур, доказана эффективность использования в качестве уточных паковок бобин сомкнутой намотки, обеспечивающих нормальный процесс сматывания нити.

8. Исследованы полуцикловые свойства тканей и нитей, вынутых из тканиустановлено, что нити основы в процессе ткачества теряют прочностные показатели на 12−15%, а нити утка на 5−6% в зависимости от переплетения ткани, плотностей ткани по основе и по утку;

9. Исследовано строение ткани, экспериментально определены уработки основных и уточных нитей, порядок фазы строения тканей, толщина тканей, поверхностная плотность тканейэкспериментальные данные дают хорошую сходимость с данными теоретических исследований.

10. На основе бинарной причинно-следственной теории информации, позволяющие идентифицировать исследуемые факторы и устранить эффекты сопутствия, установлено, что строение ткани зависит от натяжения нитей в процессе фронтального прибоя утка к опушке ткани,.