Развитие теории, совершенствование и внедрение технологических процессов мокрого прядения льна

Актуальность темы

Льняное производство является единственной отраслью легкой промышленности России, которая ориентирована на отечественное сырье и совершенно не зависит от импорта. Более того, льнопро-дукция является для России традиционной статьей в экспорте. После распада СССР и разрушения старых хозяйственных связей, текстильное, и в частности, льняное производство в России пришло в упадок. Доля текстильной и легкой промышленности в общем объеме валового продукта снизилась до 1,8% (против 8% в 1990 году). В 90-х годах прошлого столетия выпуск льняных тканей снизился в 6 раз. Основная причина спада — девальвация рубля, которая привела к резкой нехватке оборотных средств и кризису неплатежей. В 1995 году в льняной и пенько-джутовой промышленности кредиторская задолженность превышала дебиторскую в 2,7 раза. Резко сократился отечественный рынок сбыта льняной продукции. В целом наиболее низкий уровень объема производства льняных тканей отмечен в 1998 году: он составил 68 млн. погонных м. против 603,5 млн. погонных м. в 1990 году [1]. В то же время в мире существует тенденция к увеличению использования натуральных волокон при производстве одежды и постельного белья. Большим спросом за рубежом пользуются изделия из чистого льна без вложения химических волокон, отличающиеся повышенными гигиеническими свойствами и долговечностью.

Преодоление глубокого финансово-производственного кризиса в льняном комплексе России было возможно только путем увеличения экспорта экологически чистого конкурентоспособного ассортимента льняных тканей и изделий. Структура ассортимента продукции в 1995 году не соответствовала рыночной и коренным образом отличалась от структуры производства льняных тканей в Западной Европе. Так, страны Западной Европы вырабатывали из льна в основном бытовые ткани, доля которых в общем объеме составляла 80−85%, из них доля одежных тканей — 65% и более. В России же доля тканей бытового назначения составляла не более трети всего объема льняных тканей, а доля одежных в них — всего 7%. При этом качественные показатели отечественной продукции из льна были намного ниже, чем у аналогичных изделий европейских стран. Льняная промышленность России была ориентирована, главным образом, на производство тканей для столового и постельного белья. Для этих целей вырабатывалась льняная пряжа средних номеров (№ 17,9−21,7), содержащая 8% лавсана для улучшения прядильной способности. Для выработки льняных тканей костюмно-плательного назначения, удовлетворяющего требованиям мирового рынка, необходимо было вырабатывать чистольняную пряжу значительно более высокого качества. Кроме того, на стадии химической обработки ровницы перед прядением использовался экологически очень опасный отбеливатель — хлорит натрия, который эффективно удалял лигнин из волокна, значительно повышал интенсивность. дробления технических льняных комплексов в процессе мокрого прядения льна и качество льняной пряжи [2]. Необходимо было разработать новые технологии производства чистольняной пряжи без использования хлорита натрия. Эта трудная задача стала одной из главных в представленной диссертационной работе и была успешно решена. В 1994;95 годах новые технологии прядения были освоены на крупнейших льнокомбинатах страны: льнокомбинате им. Зворыкина (Кострома), Яковлевском льнокомбинате (г. Приволжск), Гаврилов-Ямском льнокомбинате, позже на БКЛМ (г. Кострома). Эти комбинаты первыми вышли на мировой рынок со своей новой чистольняной продукцией и резко увеличили объем экспортных поставок. Так, в 2000 году Яковлевский льнокомбинат стал экспортировать более 95% своих льняных тканей в страны Западной Европы и США. Начиная с 1999 года начался рост производства льняных тканей примерно на 30% ежегодно [3].

В конце 90-х годов была проведена большая работа по повышению технического состояния оборудования и качества продукции. Проведенная концентрация прядильных и ткацких мощностей (уровень загруженности производственных мощностей составлял к 2000 году: в чесальном производстве —.

36,3%, в прядении — 39,5%, в ткачестве — 37,3%, в отделочном производстве -41,1%), реструктуризация задолженностей, снижение производственных затрат позволили преодолеть кризис сбыта готовой продукции, перейти на денежные расчеты со смежниками, отказаться от бартерных сделок и давальче-ских схем [4]. Появившаяся прибыль была направлена на дальнейшее техническое перевооружение производства, так как основные фонды требуют постоянного обновления. Их общий износ составил более 60%. Основной упор был сделан на обновление прядильно-приготовительного и отделочного оборудования, которое по своим возможностям значительно уступало зарубежным аналогам. Для этих целей приобреталось, главным образом, бывшее в употреблении оборудование с льняных производств Западной Европы (Италии, Франции), а также новое оборудование из Китая [5]. Так, на Костромской льняной мануфактуре были запущены новые линии фирмы «БсЫитЬе^ег». Теперь в качестве сырья можно было использовать недорогие льняной очес и короткое льняное волокно. Также было установлено новое прядильно-приготовительное оборудование фирмы «Маскле» для длинного волокна, модернизированы комплексы для химической обработки льняной и оческовой ровницы. Благодаря этим новшествам мощности льночесального производства выросли до 370 тонн в месяц.

Ровничные системы «МасЫе» были приобретены также льнокомбинатом в Гаврилов-Яме и Яковлевским льнокомбинатом. С целью оказания помощи российским предприятиям в приобретении зарубежной техники, освоения передовых западных технологий производства льняного волокна, пряжи и тканей в 2000 году была создана Национальная ассоциация льна и пеньки. Основной идеей создания этой ассоциации является оказание эффективной помощи в процессе интеграции российских предприятий в европейскую систему товаропроизводителей (Европейскую конфедерацию льна и пеньки) [6].

Все эти меры позволили предприятиям повысить к 2000 году уровень рентабельности производства, качество продукции и занять устойчивое положение на внешнем рынке. Экспорт льняных тканей к 2000 году по сравнению с 1997 годом увеличился в 6 раз и достиг уровня 50 млн. м2 [7].

Однако производственные процессы с использованием отечественного оборудования имеют существенные недостатки и значительно уступают по эффективности западным технологиям. Вырабатываемая чистольняная пряжа имеет повышенную неровноту на коротких отрезках и большое количество пороков, что значительно ухудшает внешний вид тканей. Это обусловлено, прежде всего, низким уровнем технологического контроля прядильного производства. До сих пор в технологических лабораториях используются устаревшие методики и ГОСТы, которые не позволяют быстро и эффективно управлять технологическими процессами и объективно следить за техническим состоянием оборудования.

Для обеспечения стабильной работы прядильного производства необходимо было разработать точные и быстрые инструментальные методы не-разрушающего контроля степени дробления технических льняных волокон по технологическим переходам, параметров структуры волокон и структурной неровноты продуктов прядения. Такие методы необходимы для контроля правильной работы ровничных систем и точного регулирования режимов химической обработки льняной ровницы в производстве с целью обеспечения оптимальной работы вытяжного прибора прядильной машины и низкого уровня структурной неровноты льняной пряжи.

Вступление Китая в ВТО в январе 2005 года явилось очень серьезным осложняющим фактором для отечественных льнопроизводителей. Отмена квот позволила Китаю значительно увеличить поставки своей льняной продукции в страны Западной Европы по ценам, ниже сложившихся на мировом рынке на 25−30%. Это привело к резкому сокращению отгрузок льняных тканей российских льнокомбинатов на экспорт. Разразился новый кризис в нашей льняной промышленности, началось падение объемов производства. Так, в январе-апреле 2005 года производство льняных тканей упало на 22,7% по сравнению с аналогичным периодом 2004 года, хлопчатобумажных — на.

9,6%, шелковых — на 19,8%, а шерстяных — на 13,5% [5]. В настоящее время в условиях мирового финансово-экономического кризиса положение в льняной отрасли России еще более ухудшилось.

В целом мировой рынок льняной текстильной продукции представляют преимущественно европейские страны: Польша, Румыния, Бельгия, Франция, Италия, Венгрия, Великобритания. За последнее время он существенно пополнился льняным товаром из Китая. По данным Госкомстата и Центра экономической Конъюнктуры объем продаж льняных тканей крупнейшими экспортерами на мировом рынке в настоящее время распределяется следующим.

2 2 2 образом: Польша — 21 млн. м, Румыния — 18 млн. м, Чехия — 29 млн. м ,.

Италия — 14 млн. м2, Франция и Бельгия — по 13 млн. м2, Китай — около 100.

2 2 млн. м, Россия — около 40 млн. м в год. В ближайшее время прогнозируется повышение потребления текстиля: в США — с 31 до 34 кг на душу населения в год, в Японии — с 23,4 до 27 кг, в странах ЕС — с 19,5 до 23,5 кг, в странах СНГ-с 7,5 до 10,5 кг.

Продукция российских льнокомбинатов экспортируется во многие страны мира — Италию, США, Германию, Польшу, Австрию, Швецию, Португалию, страны Прибалтики, Турцию и др. В соотношении показателей качество/цена могут быть выделены следующие конкуренты:

Азия (Китай, Индия, Пакистан и Корея) предлагают при низких ценах и относительно невысоком качестве широкий диапазон товаров по номеру пряжи, типу и дизайну тканей- ^ Турция при средних ценах и качестве предлагает все типы пряж и тканейСША характеризуются автономным внутренним рынком, производят по средней цене все виды пряж и тканей среднего качества- ^ Страны ЕС (Италия, Франция, Бельгия) занимают нишу, характеризуемую высокими ценами и очень высоким качеством волокна, пряжи и тканей.

В настоящее время в целом наблюдается сокращение производства льняных тканей в Западной Европе и перевод предприятий в страны Восточной Европы и Азии с более дешевой рабочей силой. Для сохранения своих позиций на внешнем рынке изделий из льна отечественным производителям необходимо резко повысить конкурентоспособность производств за счет закупок и освоения лучших образцов зарубежной техники, а также значительно повысить технологический уровень производства и качество выпускаемой продукции.

В данной диссертационной работе представлены результаты многолетних теоретических и экспериментальных исследований, проведенных автором в производственных условиях ведущих льнокомбинатов страны, направленные на совершенствование технологических процессов мокрого прядения льна с целью снижения обрывности и повышения качества чистольняной пряжи, удовлетворяющего требованиям экспортной продукции.

Решение этой сложной научно-технической проблемы потребовало разработки научно-методических подходов к изучению физической природы возникновения обрывов и структурной неровноты продуктов прядения в процессе вытягивания льняной ровницы в вытяжном приборе прядильной машины. К настоящему времени не удалось установить теоретической функциональной зависимости обрывности и неровноты по линейной плотности льняной пряжи от свойств волокна, режимов химической обработки льняной ровницы и параметров работы вытяжного прибора прядильной машины. Дальнейшее развитие данного вопроса возможно на основе современных мо-лекулярно-кинетических представлений о прочности волокон, учитывающих релаксационные свойства материала в процессе вытягивания. В связи с этим работа, направленная на решение указанных задач, представляется актуальной.

Цель и задачи исследования

.

Целью диссертационной работы является совершенствование технологических процессов мокрого прядения льна, значительное снижение обрывности в прядении чистольняной ровницы, структурной неровноты продуктов прядения и обеспечение высокого качества чистольняной пряжи, удовлетворяющего требованиям мирового рынка.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1. Разработан экспресс-метод анализа структурных параметров технических комплексов волокон и уровня структурной неровноты продуктов прядения (ленты, ровницы, пряжи) на основе спектрального анализа с помощью автоматизированного комплекса КЛА-2;

2. Разработан экспресс-метод анализа степени одревеснения льняных волокон с использованием компаратора цвета КЦ-3;

3. Исследован характер дробления технических льняных волокон в процессах приготовления ленты и суровой ровницы, и определены оптимальные параметры структурной неровноты этих продуктов, обеспечивающие требуемый уровень их качества;

4. Определены параметры структуры технических комплексов волокон и структурной неровноты чистольняной пряжи в зависимости от типа вытяжного прибора прядильных машин ПМ-88-Л8 и ПМ-88-Л5, обеспечивающие минимальный уровень обрывности в прядении и высокое качество чистольняной пряжи средней линейной плотности 56—33 текс;

5. Сформулированы основные принципы создания технологии химической обработки льняной ровницы, обеспечивающей низкий уровень обрывности в прядении и сохранение высокого природного качества льняных волокон в пряже, и разработаны высокоэффективные экологически безопасные бесхлоритные способы химической обработки льняной ровницы на основе сульфитно-щелочной варки, которые используются в настоящее время в льняной промышленности;

6. Исследован процесс вытягивания технических комплексов льняных волокон мокрой ровницы в вытяжном приборе на основе молекулярно-кинетических представлений о долговечности полимерных материалов при растяжении (времени до разрыва), учитывающих релаксационные свойства материала в процессе вытягивания. Определены релаксационные характеристики данного процесса: время релаксации деформации вытягивания т и отношение времени действия растягивающей нагрузки к времени релаксации ^еф./т, которые определяют характер кривых утонения и обрывность в прядении льна;

7. Разработаны математические модели, позволяющие прогнозировать уровень обрывности в мокром прядении льна и структурной неровноты пряжи в зависимости от релаксационных и прочностных характеристик льняной ровницы и параметров работы вытяжного прибора;

8. Разработана методика расчета релаксационных характеристик ровницы в процессе вытягивания по показателям длины и толщины комплексов волокон в ровнице и пряже, быстро и точно определяемых с помощью автоматизированного комплекса КЛА-2;

9. Разработана комплексная система технологического контроля прядильного льняного производства с применением спектральных методов анализа, показавшая высокую эффективность в управлении и оптимизации технологических процессов прядильного льняного производства.

Объектами исследования являются продукты мокрого прядения чистого чесаного льна и технологические процессы их производства.

Предметом исследования является анализ процессов дробления технических комплексов льняных волокон по технологическим переходам и обрывности в мокром прядении льна, и разработка научно-обоснованной высокоэффективной экологически безопасной технологии производства чистольня-ной пряжи.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов.

В работе использованы известные методы определения качественных показателей льняных ленты, ровницы и пряжи по действующим стандартам. Параметры структуры волокон и структурную неровноту продуктов прядения анализировали с помощью автоматизированного комплекса KJIA-2 по разработанным в работе методикам. Степень одревеснения льняных волокон оценивали фотометрическим методом с помощью цветной реакции Мейле, а также экспресс-методом с помощью компаратора цвета КЦ-3. Изменение химического состава и структуры льняных волокон в процессе химического облагораживания анализировали химическими объемно-весовыми и спектральными методами. Для описания релаксационных процессов при вытягивании льняной ровницы в мокром прядении льна использованы механические модели Максвелла и Кельвина-Фойхта. Обработка опытных данных осуществлялась с использованных общепринятых методов математической статистики при 95% доверительной вероятности. Вычислительные процедуры реализо-вывали с применением ПЭВМ, используя программы Statistica, MathCad 2000, MS Excel.

Научная новизна работы.

Новыми являются следующие результаты работы:

1. Разработанные математические модели, позволяющие прогнозировать уровень обрывности в мокром прядении льна и структурной неровноты пряжи в зависимости от релаксационных и прочностных характеристик льняной ровницы и параметров работы вытяжного прибора.

2. Методы контроля параметров структурной неровноты продуктов прядения на основе спектрального анализа, позволяющие обеспечить высокое качество продуктов прядения при минимальной обрывности.

3. Принципы рационального построения технологии химического облагораживания льняной ровницы с применением экологически безопасных химических реагентов, сохраняющей высокое качество льняных волокон и обеспечивающей интенсивное дробление технических комплексов волокон в процессе мокрого прядения льна.

4. Комплексная система технологического контроля прядильного льняного производства с применением спектральных методов анализа, показавшая высокую эффективность в управлении и оптимизации технологических процессов прядильного льняного производства;

На защиту выносятся:

— новые высокоэффективные технологические режимы бесхлоритного способа химической обработки льняной ровницы с применением экологически безопасных химикатов отечественного производства;

— система технологического контроля и регулирования режимов химической обработки льняной ровницы с использованием автоматизированного комплекса контроля неровноты линейной плотности КЛА-2 и компаратора цвета КЦ-3;

— высокоэффективный экспресс-метод спектрального анализа структурной неровноты продуктов прядения льна с использованием автоматизированного комплекса контроля неровноты линейной плотности КЛА-2- комплексная система технологического контроля прядильного льняного производства на основе параметров структурной неровноты, обеспечивающая повышение качества и снижение обрывности продуктов прядения.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Впервые в производственных условиях Яковлевского льнокомбината (г. Приволжск, Ивановская обл.) создана комплексная система технологического контроля прядильного льняного производства с использованием автоматизированного комплекса КЛА-2 и компаратора цвета КЦ-3. Проведение такого систематического контроля позволило значительно повысить технический уровень работы прядильного оборудования, снизить структурную не-ровноту продуктов прядениядостигнуть качества чистольняной пряжи, удовлетворяющего требованиям экспортной продукции, снизить обрывность в прядении. Внедрение в производство нового высокоэффективного бес-хлоритного способа химической обработки льняной ровницы позволило стабилизировать работу прядильного производства, снизить обрывность в прядении до уровня 20−30 обр. на 100 вер/час. К 2000 году на Яковлевском комбинате был достигнут самый низкий уровень себестоимости пряжи среди отечественных предприятий. Начиная с 1998 года, 99% продукции этого предприятия реализовывалось на экспорт. Новая бесхлоритная технология внедрена на основных крупных действующих льнокомбинатах России.

По теме диссертации опубликованы следующие работы: Научное издание.

1. Пестовская Е. А. Развитие теории и совершенствование технологических процессов мокрого прядения льна / Е.А. ПестовскаяИвановская государственная текстильная академия. — Иваново, 2010. — 200 с.

Статьи в журналах, включенных в список ВАК.

1. Пестовская Е. А. Разработка экологически безопасной технологии интенсивной химической обработки льняной ровницы без применения хлорсодержащих окислителей / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности, — 2007. № 3.-С.72— 76.

2. Пестовская Е. А. Повышение эффективности процессов химического облагораживания льняной ровницы с сохранением природного цвета стланцевых волокон / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности — 2007 — №ЗС.-С.55−58.

3. Пестовская Е. А. Анализ структурной неровноты и повышение качества продуктов прядильно-приготовительного производства / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности.- 2008. — № 3.-С.39−41.

4. Пестовская Е. А. Исследование процесса дробления технических комплексов волокон по технологическим переходам производства чис-тольняной пряжи с использованием автоматизированного комплекса КЛА-2 / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности —2008. —№ 4. -С.41—44.

5. Пестовская Е. А. Влияние параметров работы однозонного вытяжного прибора прядильной машины ПМ-88-Л8 на структурную неровноту чистольняной пряжи / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности — 2008. — № 2С.—С.54−58.

6. Пестовская Е. А. Комплексная система технологического контроля прядильного льняного производства с использованием спектральных методов анализа / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности — 2008. — № 2-С.43−46.

7. Пестовская Е. А. Влияние селективного удаления нецеллюлозных компонентов на прядильную способность льняных волокон / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности — 2008. -№ 6.-С.З1−34.

8. Пестовская Е. А. Молекулярно-кинетические закономерности процесса дробления технических комплексов волокон и обрывности в мокром прядении льна / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности — 2008. — № 5.-С.45−49.

9. Пестовская Е. А. Влияние химической обработки льняной ровницы на дробимость технических комплексов волокон и структурную неровно-ту пряжи / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности — 2009. — № 1 -С.44−48.

10.Пестовская Е. А. Влияние химической обработки ровницы и химического строения льняного волокна на обрывность в прядении / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности — 2009. -№ 2.-С.24−27.

11.Пестовская Е. А. Релаксационный характер процесса вытягивания льняной ровницы в мокром прядении льна / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности.-2009. — № 3. -С.23—27.

12.Пестовская Е. А. Влияние релаксационных свойств льняных волокон на обрывность в мокром прядении льна / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности — 2009. — № 2С. -С.28−30.

13.Пестовская Е. А. Влияние скоростных режимов работы однозонного вытяжного прибора прядильной машины ПМ-88-Л5 на релаксационные свойства и характер дробления льняных волокон в процессе мокрого прядения льна / Е. А. Пестовская // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности — 2009. — № 4. -С.39−43.

14.Пестовская Е. А. Влияние прочности льняной ровницы на структурную неровноту чистольняной пряжи / Е. А. Пестовская // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности — 2009. — № 5. -С.35−40.

15.Пестовская Е. А. Влияние прочности льняной ровницы на обрывность в мокром прядении льна / Е. А. Пестовская // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности — 2009. — № 6. -С.35−38.

16.Пестовская Е. А. К вопросу о природе релаксации деформации в процессе вытягивания ровницы в мокром прядении льна / Е. А. Пестовская //Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности—2010. — № 1. — С.43−47.

Статьи в научных сборниках.

1. Пестовская Е. А. Оптимальные параметры структурной неровноты чистольняной пряжи /Е.А.Пестовская, А. Н. Иванов // Вестник КГТУ— 2007. № 15.-С.8−13.

2. Пестовская Е. А. Особенности качества стланцевых льняных волокон урожаев последних лет /А.Н.Иванов, Е. А. Пестовская // Вестник ВНИ-ИЛК (Всероссийского научно-исследовательского института по переработке лубяных культур).- 2007 — № 3.-С.19−22.

3. Пестовская Е. А. Определение релаксационных характеристик льняной ровницы в процессе вытягивания в мокром прядении льна / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // Научно-образовательный Вестник (ВА войск РХБЗ и ИВ). — 2009. -№ 1. -€.72−77.

4. Пестовская Е. А. Разработка спектрального метода анализа параметров структурной неровноты продуктов прядения льняных волокон с помощью автоматизированного комплекса КЛА-2 / Е. А. Пестовская,.

А.Н.Иванов // Научно-образовательный Вестник (ВА войск РХБЗ и ИВ). — 2009. —№ 1. -С.77−82.

Патенты на изобретения.

17.Патент Российской Федерации № 2 009 278, МПК7 5 В 01 С 1/02. Способ подготовки льняной ровницы к мокрому прядению / А. Н. Иванов, Е. А. Пестовская, Ю. А. Марычев, В. Д. Попов — № 5 015 152/12- заявл. 29.11.91- опубл. 15.03.94, Бюл. № 5.-5 е.: ил.

18.Патент Российской Федерации № 2 009 279, МПК7 5 Б 01 С 1/02. Способ подготовки льняной ровницы к мокрому прядению / А. Н. Иванов, Е. А. Пестовская, Ю. А. Марычев, В. Д. Попов — № 5 016 581/12- заявл. 11.12.91- опубл. 15.03.94, Бюл. № 5.-5 е.: ил.

19.Патент Российской Федерации № 2 008 374, МПК7 5 Б 01 С 1/02. Способ подготовки льняной ровницы к мокрому прядению / А. Н. Иванов, Е. А. Пестовская, Ю. А. Марычев, В. ДПопов — № 5 022 423/12- заявл. 10.01.92- опубл. 28.02.94, Бюл. № 4.-5 е.: ил.

20.Патент Российской Федерации № 2 030 490, МПК7 6 Б 01 С 1/02. Способ подготовки льняной ровницы к мокрому прядению / А. Н. Иванов, Е. А. Пестовская, Ю. А. Марычев, В. Д. Попов — № 5 022 424/12- заявл. 10.01.92- опубл. 10.03.95, Бюл. № 7.-5 е.: ил.

Материалы конференций.

21.Пестовская Е. А. Комплексная система технологического контроля прядильного льняного производства с применением автоматизированного комплекса КЛА-2 и физико-химических методов / А. Н. Иванов, Е. А. Пестовская, А. А. Гурусова // В сб. мат. Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие инновационные технологии развития промышленности региона (Лён-2006)», — Кострома, 2006.-С. 109−110. /.

22.Пестовская Е. А. Разработка экологически безопасной технологии интенсивной химической обработки льняной ровницы без применения хлорсодержащих окислителей / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // В сб. мат. V Международной научно-методической конференции «Развитие профессионального инженерного образования: от текстильного института к инновационному университету», — Кострома, 2007.—С.22—23.

23.Пестовская Е. А. Анализ структурной неровноты и повышение качества продуктов прядильно-приготовительного льняного производства / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // В сб. мат. Межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», — Москва, 2008.-С.18.

24.Пестовская Е. А. Снижение структурной неровноты чистольняной пряжи в зоне действия вытяжного прибора прядильной машины ПМ-88-Л8 / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // В сб. мат. научно-технической конференции Санкт-Петербургского государственного Университета технологии и дизайна «Дни науки-2008», — Санкт-Петербург, 2008.-С.58−59.

25.Пестовская Е. А. Влияние химической обработки ровницы и химического строения льняного волокна на технические характеристики льняных волокон / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // В сб. мат. 1-й Международной научной конференции «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии», — Иваново, 2008—С. 171.

26.Пестовская Е. А. Молекулярно-кинетические закономерности процесса дробления технических комплексов волокон и обрывности в мокром прядении льна / Е. А. Пестовская, А. Н. Иванов // В сб. мат. 1-й Международной научной конференции «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии», — Иваново, 2008.-С.177.

27.Пестовская Е. А. Релаксационный характер процесса утонения ровницы в мокром прядении льна / Е. А. Пестовская // В сб. мат. Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль-2009)», — Москва, 2009. -С.43−44.

28.Пестовская Е. А. Релаксационная природа обрывности в мокром прядении льна / Е. А. Пестовская // В сб. мат. Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль-2009)», — Москва, 2009. — С.27.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и общих выводов. Работа содержит 230 страниц, из них 28 таблиц, 53 рисунка, список литературы, включающий 129 наименований, два приложения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. На основании анализа теоретических и экспериментальных исследований выделены основные факторы, определяющие качество льняной пряжи и обрывность в мокром прядении льна: прочность технических комплексов волокон, толщина, длина и количество комплексов волокон в поперечном сечении пряжи, степень одревеснения срединных пластинок в технических комплексах, структурная неровнота суровой ровницы, крутка ровницы, прочность ровницы в суровом и беленом виде, характеризующие ослабление связей между волокнами в процессе химической обработки ровницы.

2. Для обеспечения контроля и регулирования технологических процессов прядения льняных волокон разработаны точные и быстрые методы экспериментального контроля этих показателей в производственных условиях на основе спектрального анализа неровноты продуктов прядения и степени одревеснения льняной ровницы.

3. Разработан высокоэффективный экспрессный метод контроля структурной неровноты продуктов прядения льна с применением автоматизированного комплекса КЛА-2. Разработаны и отработаны в производственных условиях методики анализа, позволяющие быстро определять дисперсию квадратичной неровноты по линейной плотности продукта прядения льна в гу зоне вытяжного прибора Су [12−400], параметры структуры комплексов волокон в продукте (Т, 1, С]), и осуществлять диагностику периодической неровноты продуктов от дефектов рабочих органов машин.

4. Определены оптимальные параметры структурной неровноты и разработаны требования к качеству продуктов по технологическим переходам производства чистольняной пряжи средней линейной плотности 56−33,3 текс. Установлено, что пряжа высокого качества должна иметь в поперечном сечении около 20 комплексов волокон, длину волокон ~ 18−20 мм, коэффициент л вариации по длине ~ 40−50%, при этом параметр неровноты Су =800−850. Рекомендуемые параметры структурной неровноты продуктов прядения льна введены в стандарты качества льнопредприятий.

5. Сформулированы основные принципы создания технологии химической обработки льняной ровницы, обеспечивающей низкий уровень обрывности в прядении и сохранение высокого природного качества льняных волокон в пряже. Впервые предложено для эффективного удаления лигнина из льняной ровницы перед прядением использовать сульфитную варку в щелочной среде вместо экологически опасного беления хлоритом натрия в кислой среде. Экспериментально найдена узкая область концентраций реагентов сульфитной варки и температуры, где удаление лигнина и химическое облагораживание льняной ровницы протекает аналогично хлоритному белению в кислой среде.

6. Разработаны и освоены в производстве высокоэффективные экологически безопасные перекисно-сульфитный и сульфитно-щелочной способы химической обработки льняной ровницы, позволяющие сохранить уникальное природное качество льняных волокон и значительно повысить их прядильную способность.

7. Разработана система контроля и управления технологическими режимами химической обработки льняной ровницы на основе экспресс-оценки степени одревеснения срединных пластинок льняного волокна с использованием компаратора цвета КЦ-3 и параметров структурной неровноты получаемой чистольняной пряжи с использованием КЛА-2.

8. Исследованы молекулярно-кинетические закономерности процесса вытягивания льняной ровницы в мокром прядении и разработаны математические модели, позволяющие прогнозировать уровень обрывности и структурной неровноты пряжи в зависимости от релаксационных и прочностных характеристик льняной ровницы и параметров работы вытяжного прибора.

9. На основе представлений о релаксационном характере вязкоупругой деформации течения полимеров показано, что кривые утонения льняной ровницы в вытяжном приборе прядильной машины мокрого прядения представляют собой кривые релаксации деформации растяжения. Используя модель Кельвина-Фойхта для вязкоупругой деформации сетчатых полимеров, предложено уравнение релаксации деформации вытягивания мокрой льняной ровницы, адекватно описывающее кривые утонения ровницы в вытяжном приборе прядильной машины.

10. В результате проведенных исследований процесса вытягивания льняной ровницы в мокром прядении льна и характера дробления технических комплексов волокон (определение толщины, длины и сдвига комплексов в пряже) определены релаксационные характеристики данного процесса: время релаксации деформации вытягивания ровницы т и отношение времени действия растягивающей нагрузки к времени релаксации ^еф/т, определяющие характер кривых утонения и обрывность в прядении льна. Отношение ^сф/т линейно возрастает с уменьшением степени одревеснения срединных пластинок волокон. Обязательным условием мокрого прядения льна является *дефЛ>1. Экспериментально установлено, что обрывность не возникает при ^деф/т 2,3.

11. Разработана методика расчета релаксационных характеристик ровницы в процессе вытягивания по показателям длины и толщины комплексов волокон в ровнице и пряже, быстро и точно определяемых с помощью автоматизированного комплекса КЛА-2.

12. Проведено исследование механизма дробления технических комплексов льняных волокон в процессе вытягивания льняной ровницы в мокром прядении льна. Показано, что сдвиг комплексов волокон происходит после их поперечного разрыва. Рассматривая льняную ровницу как однонаправленный волокнистый композит, состоящий из комплексов волокон, помещенных в пластичную матрицу из нецеллюлозных компонентов, на основании полученных экспериментальных данных определены напряжение в матрице в момент разрыва волокон при сдвиге о’м и предел прочности волокон при растяжении (ств)в в процессе вытягивания ровницы.

13. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена функциональная зависимость параметра дробления технических комплексов волокон в процессе вытягивания ровницы^Тктт 11скл от прочностных характеристик волокнистого композита (льняной ровницы) — су’м и (gd)d, и скорости сдвига t/т.

14. Сформулированы представления о физической природе обрывности в мокром прядении льна и обоснована функциональная зависимость обрывности от скорости релаксации напряжений и долговечности комплексов волокон в процессе вытягивания ровницы.

15. Исследован механизм влияния изменения прочностных характеристик льняной ровницы на обрывность в мокром прядении льна. Показан сложный экстремальный характер зависимости обрывности от изменения напряжения в матрице в момент разрыва волокон при сдвиге и предела прочности волокон при растяжении в процессе вытягивания ровницы, который подтверждает теоретически обоснованную функциональную зависимость обрывности от релаксационных и прочностных свойств ровницы.

Определены оптимальные значения удельной разрывной нагрузки мокрой льняной ровницы, о’м и (св)в, при которых достигается низкий уровень обрывности в прядении и низкая структурная неровнота льняной пряжи средней линейной плотности 56−33,3 текс.

16. Исследовано влияние скоростных параметров работы вытяжного прибора прядильной машины ПМ-88-Л5 на релаксационные свойства льняных волокон в вытягиваемом продукте. Определены функциональные зависимости характера дробления технических комплексов волокон от релаксационных свойств ровницы и параметров работы вытяжного прибора и установлены оптимальные значения этих показателей при выработке чистольня-ной пряжи средней линейной плотности 56−33 текс, обеспечивающие низкий уровень обрывности (20 обрывов на 100 веретен в час) и структурной неров-ноты чистольняной пряжи (параметр неровноты Cv2= 850).

17. Показано, что необходимые релаксационные и прочностные свойства льняных волокон достигаются при точном подборе режима химической обработки суровой льняной ровницы, зависящем от качества смески сырья и степени одревеснения льняных волокон. В процессе химической обработки ровницы необходимо снизить степень одревеснения волокон до 15%.

18. Разработана комплексная система технологического контроля прядильного льняного производства на основе КЛА-2 и физико-химических методов. Используя параметры структурной неровноты ровницы, пряжи и степень одревеснения льняных волокон, определяют смески волокон и режимы химической обработки льняной ровницы. На основе параметров структурной неровноты и прочностных характеристик ровницы и пряжи, рассчитывают релаксационные характеристики процесса вытягивания льняной ровницы, и определяют режимы работы вытяжного прибора прядильной машины, обеспечивающие низкий уровень обрывности в прядении и низкую структурную неровноту вырабатываемой чистольняной пряжи.