Способ прядения пневмомеханическим способом

Известно, что затраты на сырье в общем объёме материальных затрат на производство хлопчатобумажной тканей составляет 85 %, поэтому вопросы рационального использования сырья и его экономии всегда стояли в центре внимания текстильщиков. В последние годы в связи с постоянным ростом цен на хлопок в мировой практике резко вырос интерес к рациональному использованию отходов производства. Сырьевые ресурсы технологических отходов в хлопчатобумажном производстве составляют 15–20 %. Количество отходов зависит от системы прядения, линейной плотности вырабатываемой пряжи, типа, сорта и засоренности хлопкового волокна.

Качество текстильных изделий в большой степени зависит от равномерности, чистоты и прочности пряжи. Они могут быть достигнуты путем внедрения и использования современного оборудования, работающего на более прогрессивных технологических принципах [1].

В последние годы наибольшее распространение и промышленное применение получил пневмомеханический способ прядения. Возможность широкого использования пряжи пневмомеханического способа прядения обусловлена характеристиками этой пряжи, которые позволяют успешно её перерабатывать и обеспечивают хорошие потребительские и гигроскопические свойства изделий, выработанных из нее.

Пневмомеханическое прядение характеризуется тем, что питающая лента разъединяется соответствующим дискретизирующим органом на отдельные элементы (волокна). После разъединения концы отдельных волокон не имеют контакта с другими волокнами. В процессе дискретизации происходит экстра высокое утонение, т.е. лента утоняется в 300–7500 раз, и в сечении дискретного потока при идеальном разъединении находятся 2–6 не неконтактирующихся волокон. Волокна подаются в прядильную камеру, где скользят по его наклонной стенке до желоба, в котором образуется волокнистая ленточка на открытом конце формируемой пряжи.

Непрерывная и равномерная подача достаточно разъединенных параллелизованных волокон в прядильную камеру является одним из условий получения качественной пряжи.

Цель исследования

Целью исследования явилось изучение возможности использования отходов хлопчатобумажного производства для выработки конкурентоспособной и экономически целесообразной текстильной продукции – пневмомеханической пряжи, что способствует решению важной экономической проблемы: снижение затрат на изготовление пряжи при эффективном использовании сырья.

Материалы и методы исследования

В работе применяются теоретические и экспериментальные методы исследования. Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях АО «Меланж». Определение показателей качества отходов, полуфабрикатов и пряжи проводились как по стандартным методикам, предусмотренных ГОСТ так и с использованием современной измерительной аппаратуры. Показатели качества полуфабрикатов и пряжи оценивались с НТД и нормами по Устер статистик. Постановка и проведение экспериментальных исследований осуществляется на базе математических методов планирования эксперимента, при обработке их результатов используются методы математической статистики.

Результаты исследования и их обсуждение

Основным преимуществом пневмомеханического прядения является скорость прядения и равномерность пряжи по свойствам. Скорость прядения кольцевым способом ограничивается скоростью бегунка, а скорость прядения пневмомеханическим способом практически не ограничивается. Поэтому пневмомеханический способ продолжает расширять область применения своей продукции – пряжи. Основным недостатком пневмомеханического способа является пониженная прочность пряжи по сравнению с кольцевой пряжей. Этот недостаток отрицательно отражается при переработке пряжи на последующих скоростных ткацком и трикотажном оборудованиях, т.е. вызывает частые обрывы нити, которые приводят к снижению качества вырабатываемой продукции. Следовательно, продукция не будет конкурентоспособной. Именно поэтому возникает необходимость улучшения качества выпускаемой пневмомеханической пряжи.

Эффективность прядильного производства во многом зависит от рационального использования сырья, которое в большей степени влияет на себестоимость конечного продукта – пряжи. Поэтому исследование возможности безотходной переработки волокон в пряжу безусловно является актуальной проблемой, в связи с чем поставлена цель полной переработки прядомых отходов в пряжу. Для достижения цели проведены испытания по определению длины волокна и по производству пряжи пневмомеханическим способом

Известно, что в результате переработки текстильного волокна выделяются волокнистые отходы, которые делятся на прядомые и непрядомые. Среди них большую ценность имеют прядомые отходы, т.к. они позволяют сэкономить полноценное волокно и снизить себестоимость вырабатываемой продукции [1–3]. Поэтому многие предприятия в качестве сырья используют прядомые волокнистые отходы в производстве ОЕ, в частности, пневмомеханической пряжи.

Прядомые волокнистые отходы подвергались к предварительной регенирации на различной цепочке оборудования. При этом было использовано оборудование фирм Trutzschler (Германия), Rieter (Швейцария) и Balkan(Турция) [4].

Европейские фирмы Rieter (Швейцария); Trutzschler (Германия); Marzoli (Италия) предлагают цепочки оборудования для переработки волокнистых отходов и хлопка низкого сорта. Эффект очистки на этих агрегатах высокий, т.к. в них применяются игольчатые, пильчатые и аэродинамические очистители. Эффект очистки на этих цепочках почти идентичен. Общим недостатком этих цепочек является то, что в любом случае абсолютной очистки не достигается, и часть волокон удаляется вместе с посторонними примесями и попадают во вторичные отходы. Для достижения высокого эффекта часто прибегают к варьированию параметров соответствующей машины.

В данной работе были применены технологические условия, рекомендованные соответствующими фирмами. Регенерация волокон была произведена на укороченной цепочке, состоящей из питателя смесителя ВО-С, очистителя CVT-3, DUSTEX DX и чесальной машине DK 903. Было регенерировано два варианта сырья – волокнистые отходы, выделенные из первого сорта волокна и волокнистые отходы, выделенные из третьего сорта хлопкового волокна. Каждый волокнистый отход был регенерирован в нескольких вариантах, сначала в отдельности, а затем все компоненты были перемешаны на питателе смесителе. Волокнистый отход стандарт 3 в объеме 30 % и волокнистый отход стандарт 7 вместе со стандартом 11 в объеме 70 % были регенерированы на китайском регенераторе «SHANDONG SHUNXING MACHINERY CO. LTD» и определены выхода прядомого волокна [5, 6].

При переработке стандарта 3 получено 63,8 %, стандарта 11 – 86 %, смеси стандартов 11 и 7 – 77,2 %, а смеси стандартов 3 (30 %) и 7 вместе со стандартом 11 – 67,6 % регенерированного волокна. Вторичные отходы из первичных отходов были регенированы на регенераторе и соответственно были определены выхода волокна из вторичных отходов, которые относятся к прядомым. Таким образом, выход волокна из вторичных отходов составляет: из стандарта 3 27,2 %, а из смеси стандартов 3, 7 и 11 32,3 %.

Регенерированные волокна из отходов первого сорта хлопка волокна предназначены для получения пневмомеханической пряжи линейной плотности 20 текс, а регенерированные волокна из второго и третьего сортов хлопка волокна предназначены для выработки пневмомеханической пряжи линейной плотности 50 текс.

Распределение волокон по длине в образцах (а-фактическое, б-теоретическое). А – стандарт 3; Б – стандарт 7; В – стандарт 11; Г – стандарт 17; Д – смесь стандартов 3, 7, 11; Е – хлопковое волокно III сорта

Предварительно определены возможности переработки регенерированного волокна для получения пневмомеханической пряжи. Установлено, что регенированные волокна вполне приемлемы для переработки в пневмомеханическую пряжу [7]. Для этого исследованы характеристики длины волокон.

В прядении хлопкового волокна доминирующее значение имеет длина волокна, в связи с чем был исследован именно этот показатель. Выбраны прядомые отходы, доли которых в смеси составляют: стандарт 3 – 30 %, стандарт 7 – 30 % и стандарт 11 – 40 %. Известно, что стандарт 3 представляет собой орешек и пух трепальный, т. е. очистки, стандарт 7 – орешек и пух чесальный, а стандарт 11 – очес кардный. Также для сравнения были рассмотрены: стандарт 17 – очес гребенной и волокно III-сорта.

Для определения длины волокна в отходах был применен метод индивидуального промера волокна. Согласно методике испытания предметное стекло покрывалось тонким слоем глицерина, который предотврашает набухания волокон и способствует сохранению расположения волокон. Отбор образцов проведен по стандарной методике. Для снижения относительной погрешности измерения до 3 % были испытаны волокна в пределах от 500 до 600 по каждому образцу. Результаты измерений были обработаны по стандартной методике, т.е. по правилам математической статистике и определены законы распределения волокон по их длине (рисунок).

Как явствует из рисунков, в составе стандартов ст3, ст7 и ст11 содержатся волокна длиной от 5 мм до 35 мм. Следует отметить, что в ст3 волокна длиной свыше 20 мм составляют более 15 %, а номинальное их значение составляет примерно 12 %. Аналогичное положение наблюдается и как в ст7, так и в ст11, где доля волокон длиной более 20 мм составляют более 20 %. Это способствует компенсации доли ст3 и повышению доли волокон в смеси, что необходимо учитывать при составлении сортировки. Анализ кривых распределения волокон по длине показывает, что во всех случаях встречаются волокна максимальной длины (свыше 30 мм). Это показывает, что волокна вполне прядомые и ими можно пользоваться в качестве сырья для производства пряжи. Для количественной оценки состава групп составлены распределения по длине волокон в отходах в виде гистограмм. Как видно из гистограмм в составе отходов короткие волокна длиной до 10мм составляют более 10 %. Это подтверждает то, что волокна на переходах переработки укорачиваются. В результате сравнения всех кривых распределения можно заметить, что получается компенсация длины волокна ст3.

В заключении можно сказать то, что волокна в отходах распределены более равномерно, чем в первичном сырье.

Данная работа выполнена благодаря грантовому финансированию Министерством образования и науки Республики Казахстан.

Выводы

Таким образом, проведен анализ зарубежного и отечественного оборудования и определены тенденции развития машин для регенерации хлопкопрядильных отходов. В результате анализа рассмотренного оборудования для регенерации волокон была определена укороченная цепочка, состоящей из питателя смесителя ВО-С, очистителя CVT-3, DUSTEX DX и чесальной машине DK 903. Волокнистый отход (стандарты 3, 7, и 11) были регенерированы на китайском регенераторе «SHANDONG SHUNXING MACHINERY CO. LTD».

Результаты исследования показывают, что прядомые отходы прядильного производства регенерированы и определены показатели свойств волокон после регенерации. Разработан план прядения, а также проведен анализ результатов испытаний образцов пряжи, имеющие линейные плотности 29, 50 и 74 текса.

По показателям неровноты (тонкие, толстые места, количество непсов) пряжа соответствует 50 %-й категории качества, а по показателю прочности совпадает нормам стандарта на пряжу. Это показывает, что волокнистые отходы прядомой группы (стандарты 3, 7, и 11) вполне приемлемы для производства пряжи пневмомеханическим способом прядения. Таким образом, предварительно решена задача пригодности стандартов 3, 7, и 11 после соответствующей регенерации для производства пневмомеханической пряжи высокого качества.

Источник

Пневмомеханическая прядильная машина

Резкое увеличение (в два-три раза) производительности прядильных машин достигнуто при использовании безверетенных способов прядения, в которых используется однозонный способ кручения. При этом кручение осуществляется раздельно от наматывания. Такой способ формирования пряжи называется «Прядение со свободным концом» или «Прядение с открытым концом», за рубежом «Open-end spinning», а пряжа «Open-end yarn», сокращенное зарубежное название OEY.

На предприятиях получил распространение камерный пневмомеханический способ прядения, который осуществляется на прядильных машинах типа ППМ-120. Эта машина предназначена для выработки пряжи из ленты, полученной из хлопковых, химических волокон и их смесей.

Пряжа с ППМ находит самое широкое применение, начиная от пряжи большой линейной плотности свыше 500 текс для выработки технических тканей до тонкой пряжи 10 текс для простынных тканей и летнего трикотажа. Восстановленное волокно используется для выработки пряжи средней и большой линейной плотности.

На пневмомеханической прядильной машине протекают следующие технологические процессы:

— дискретизация питающего продукта;

— транспортирование дискретного потока волокон;

— циклическое сложение с целью формирования волокнистой ленточки;

— кручение ленточки — формирование пряжи;

— наматывание пряжи — формирование бобины.

Сущность процесса дискретизации заключается в разъединении питающего продукта на отдельные волокна, в относительном смещении и в распределении их на большей длине. Этот процесс осуществляется с целью получения равномерного дискретного потока отдельных распрямленных и ориентированных волокон, который не может получать и передавать кручения от скручиваемого конца пряжи.

Процесс дискретизации осуществляется в дискретизирующем устройстве, которое включает питающий цилиндр, подпружиненный столик и дискретизирующий валик.

Эффективность дискретизации тем выше, чем меньше комплексов волокон в дискретном продукте, лучше распрямленность и ориентация волокон.

Дискретный поток волокон по пневмоканалу и далее в камеру до желоба транспортируется быстродвижущимся потоком воздуха, который засасывается через конфузор (пневмоканал) вследствие разрежения воздуха, создаваемого внутри прядильной камеры. В процессе транспортирования дискретный поток вытягивается за счет относительного смещения волокон.

При транспортировании потока необходимо сохранить распрямленность, ориентацию и разъединенность волокон, достигнутые ранее.

Сущность циклического сложения заключается в послойной укладке дискретного потока волокон на кольцевую клиновидную волокнистую ленточку. При этом различные по толщине и структуре участки складываемых слоев соединяются в самых разнообразных комбинациях. Этот процесс осуществляется с целью формирования равномерной волокнистой ленточки и эффективного смешивания волокон.

Циклическое сложение проходит в желобе прядильной камеры, где непрерывно формируется волокнистая ленточка, которая удерживается центробежными силами и имеет в точке съема наибольшее число волокон в поперечном сечении. Число слоев при формировании ленточки бывает от 200 до 400.

При прядении хлопчатобумажной пряжи средней линейной плотности достигается высокий эффект выравнивания, что обеспечивает получение равномерной пряжи.

Сущность и цель кручения остаются теми же, что и на кольцевой прядильной машине. Кручение пряжи осуществляется прядильной камерой в зоне кручения, т. е. между выпускной парой и воронкой нитевыводной трубки. Упругий крутящий момент пряжи, возникающий в этой зоне, преодолевая силы трения в воронке, переходит на баллонирующий участок пряжи в камере, скручивая волокнистую ленточку в точке съема.

Наматывание осуществляется раздельно от кручения и другими рабочими органами. Цилиндрическая или коническая бобина крестовой намотки получает вращательное движение от мотального валика. Возвратно-поступательное движение пряже сообщается винтовой канавкой мотального валика или нитеводом. Масса пряжи на бобине около 1,5 – 2,5 кг.

Устройство и работа пневмомеханической прядильной

Машины

Технологический процесс формирования пряжи на ППМ осуществляется следующим образом (рис. 5.53). Лента выбирается из таза 1 и протаскивается питающим цилиндром 2 через уплотнительную воронку 3, закрепленную на питающем столике 4. Питающий столик прижимается пружиной 5 к питающему цилиндру, за счет чего создается необходимое усилие для протаскивания ленты через уплотнительную воронку. После уплотнительной воронки лента питающим цилиндром подается к дискретизирующему валику 6.

Дискретизирующий валик обтянут пильчатой гарнитурой, и вращается на современных машинах с частотой 6000-11000 мин -1 . Его зубья интенсивно разрабатывают волокнистую бородку и вызывают ее утонение в 3000-10000 раз, т.е. происходит сверхвысокая вытяжка. При этом в сечении продукта остается всего 2-6 волокон, которые не контактируют между собой. Такой поток волокон называется дискретным, а процесс дискретизацией.

Когда волокна выходят из зажима питающего цилиндра со столиком, они захватываются зубьями дискретизирующего валика. При его движении сорные примеси, потерявшие связь с волокнами, подводятся к сороотводящему каналу 7, а волокна — к транспортирующему каналу 8. Сорные примеси и волокна с зубьев барабанчика удаляются воздухом, который движется по этим каналам. Оставшиеся на зубьях волокна сбиваются ножом 9. Воздух, движущийся по транспортирующему каналу, снимает волокна с дискретизирующего барабанчика и в виде непрерывного дискретного потока несет их на сборную поверхность прядильной камеры. Транспортирующий канал выполнен в форме конфузора, следовательно, скорость воздуха в нем увеличивается, что способствует сохранению распрямленности волокон вдоль оси канала. Движение воздуха в транспортирующем канале создается разрежением в камере, так как в стенках камеры сделаны радиальные отверстия, и при вращении она работает как вентилятор.

Далее пряжа проходит через нитеводитель 16 и наматывается на бобину 17. Бобина с пряжей приводится в движение мотальным валиком 18, который обеспечивает постоянную скорость наматывания пряжи. На участке между пряжевыводной трубкой 13 и мотальным валиком на машинах различных фирм могут быть установлены устройства для парафинирования, нитенаблюдатели и нитеочистители 19.

В таблице 5.3 представлена техническая характеристика машины ППМ-120-1АМ.

Для формирования пряжи в камеру вводится заправочный конец пряжи, который через отверстие 13 пряжевыводной трубки засасывается в камеру под действием имеющегося в ней разрежения. Центробежные силы отбрасывают нить к желобу на волокнистую ленточку, и нить соединяется с ней. При вращении прядильной камеры волокна из волокнистой ленточки прикручиваются к заправочному концу пряжи, и волокнистая ленточка снимается по кругу с желоба прядильной камеры со скоростью выпускной пары 14-15.

На участке между линией зажима оттяжной пары и точкой съема волокнистой ленточки с желоба прядильной камеры пряжа получает основную крутку.

Волокнистая ленточка снимается с желоба прядильной камеры в свободном состоянии, вследствие чего способ и получил название «прядение со свободным концом».

Таким образом, одним из основных технологических процессов, осуществляемых на машинах пневмомеханического прядения, является дискретизация (разъединение) питающего продукта на отдельные волокна, т. е. превращение непрерывного полуфабриката, в сечении которого содержатся десятки тысяч волокон, в дискретный поток отдельных, не связанных между собой волокон.

Рис.5.53. Технологическая схема пневмомеханической прядильной машины

Разработка плана прядения

План прядения является основным документом прядильной фабрики, определяющим технологию производства пряжи. Он содержит основные данные, определяющие заправку машин всех переходов для выработки пряжи требуемой линейной плотности и качества. План прядения определяет производительность всех машин и их количество.

Составление плана прядения и выбор технологического оборудования проводят параллельно, так как технические возможности машины влияют на параметры плана прядения. С другой стороны, изменение отдельных параметров плана прядения иногда вызывает необходимость изменения сделанного ранее выбора машины. Разработка плана прядения проводится по следующим этапам (табл. 5.5):

1. Выбор и обоснование линейной плотности всех полуфабрикатов, числа сложений и вытяжек, осуществляемых на машинах всех переходов.

Выбор и обоснование коэффициентов крутки и величины крутки ровницы и пряжи.

Выбор и обоснование скорости выпуска продукта на всех машинах, а также частоты вращения веретен на ровничных машинах и веретен или камер на прядильных машинах.

Расчет теоретической производительности машины, выпуска, веретена.

Расчет коэффициентов полезного времени и коэффициента работающего оборудования.

Расчет теоретической производительности и нормы производительности одной машины и выпуска.

Чтобы обосновать каждый параметр плана прядения, необходимо пользоваться технической литературой, а также знать опыт работы передовых предприятий.

В зависимости от линейной плотности пряжи, ее назначения и требований, предъявляемых к ней, а также в зависимости от качества перерабатываемого хлопкового волокна выбирают современное высокопроизводительное оборудование, обеспечивающее наибольшую эффективность обработки волокна на всех переходах обработки.

Следует стремиться к наибольшему использованию мощностей вытяжных приборов, получению высокой производительности оборудования за счет увеличения частоты вращения выпускающих органов машин. Вытяжку и скорость оборудования следует выбирать в разумных пределах, при которых качество продукта и уровень обрывности в прядении обеспечивали бы экономное расходование сырья, максимальный выход пряжи из смеси хлопка, достаточно высокие зоны обслуживания основных производственных рабочих и, в конечном счете, минимальную себестоимость пряжи.

По теоретической производительности Р_т машин каждого перехода определяют фактическую производительность, то есть норму производительности Р_н отдельных машин с учетом технологических перерывов (снятие съема, перезаправка, ликвидация обрывов и т.п.) и перерывов по техническим причинам (чистка, смазка и мелкий ремонт с остановом машин), которые учитывает коэффициент полезного времени К_ПВ.

Норма производительности Р_Н, кг/ч

Оптимальным, то есть наилучшим планом прядения, является такой, при котором потребуются наименьшие капитальные затраты на оборудование, будут созданы наилучшие условия труда и обеспечено высокое качество продукции.

Лекция 8

МОТАЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Перемотка нитей и пряжи является связующим технологическим звеном между производством нитей и производством ткани или трикотажа.

Физико-механические свойства нитей должны быть такими, чтобы обеспечить соответствие требованиям, предъявляемым к изделиям, высокопроизводительную работу машин и станков ткацкого и трикотажного производства и непрерывность производственного процесса. Для того чтобы выполнить эти требования, необходимо нити, предназначенные для переработки, соответствующим образом подготовить.

Нити и пряжа поступают на ткацкую или трикотажную фабрику на различных паковках: на шпулях, бобинах, катушках, в мотках. Нити со шпуль и мотков перематывают на бобины. Нить на бобине должна иметь длину, достаточную для последующей переработки. Нити из химических волокон, как правило, поступают на бобинах.

Многие технологические процессы подготовки нитей к дальнейшей переработке относятся к категории сложных, так как характеризуются большим числом взаимосвязанных факторов.

Теоретические расчёты и опыт работы ткацких и трикотажных фабрик показывают, что от правильно выбранных технологических параметров зависит производительность оборудования и труда, а также и качество выпускаемой продукции. Аналитические расчёты параметров позволяют нормализовать технологические процессы и применить комплексную механизацию и автоматизацию.

Цели технологического процесса перематывания:

1. Создание паковки, обеспечивающей проведение последующей
технологической операции с наибольшей производительностью.

2. Контроль толщины нити с частичным удалением мелких пороков
пряжи (сор, шишки, узелки).

Сущность процесса перематывания заключается в последовательном наматывании на мотальную паковку под определенным натяжением пряжи с прядильных початков или мотков, соединяемой узлами.

Требования к процессу перематывания:

— не должны ухудшаться физико-механические свойства пряжи (упругое удлинение, прочность и крутка);

— строение намотки должно обеспечивать мягкость схода пряжи при сматывании;

— длина нити на паковке должна быть максимальной;

— натяжение пряжи должно быть равномерным на всех точках паковки;

— соединение концов пряжи при ликвидации обрывов и сходе ее с паковки должно осуществляться прочным узлом, легко проходящим через устройства машин и станков и не ухудшающим вид ткани;

— производительность процесса перематывания должна быть максимальной,

— отходы должны быть минимальными.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Источник