ПРОБЛЕМЫ ЭФФЕКТИВНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ВТОРИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ВОЛОКНИСТЫХ ОТХОДОВ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

АННОТАЦИЯ

В статье представлен анализ качественного состава отходов хлопкового волокна и возможностей их переработки для дальнейшего использования при выпуске компонентов текстильных материалов. В исследованиях изучены возможности сбора отходов, образующихся при переработке смесей различного состава, предварительной обработки и добавления в рабочие смеси. Исследования проводились в производственных условиях трех прядильных фабрик. Установлено, что при определении состава смеси для производства пряжи конкретного назначения необходимо тщательно подбирать класс волокна, проводить количественные анализы качества отходов волокна, организовывать процесс очистки с целью их подготовки к смешиванию с кондиционным сырьем.

ABSTRACT

The article presents an analysis of the qualitative composition of cotton fiber waste and the possibilities of their processing for their further use in the production of components of textile materials. The studies examined the possibilities of collecting waste generated during the processing of mixtures of various compositions, pre-treatment and addition to working mixtures. The studies were carried out in the production conditions of three spinning mills. It has been established that when determining the composition of a mixture for the production of yarn for a specific purpose, it is necessary to carefully select the class of fiber, conduct quantitative analyzes of the quality of fiber waste, and organize a cleaning process in order to prepare them for mixing with quality raw materials.

Ключевые слова: волокнистые отходы, хлопковое волокно, чесальная машина, процесс измельчения, эффективность очистки, дефект, качественный состав, очистительная машина, предварительная обработка.

Keywords: fibrous waste, cotton fiber, carding machine, grinding process, cleaning efficiency, defect, qualitative composition, cleaning machine, pre-treatment.

Текстильная промышленность является системообразующей отраслью реальной экономики Республика Узбекистан. По этой причине большее внимание уделяется проблемам первичной переработке хлопка-сырца [2; 9; 10; 17; 26] и возможности вторичной переработки волокнистых отходов текстильных предприятий [15; 16; 19; 20; 29].

Волокнистые отходы и вторичное сырье подвергаются переработке, а технология получения волокнистой целлюлозы включает в себя процессы предварительной обработки, очистки, измельчения и смешивания.

В настоящее время специалисты уделяют особое внимание качественному составу мусора, снижая сепарацию волокнистых отходов. В экспериментах, проведенных на очистительной машине RN фирмы «Trüetzschler», было установлено, что при переработке хлопкового волокна, загрязненного на 4 %, происходит увеличение отходов и повышение процентного содержания волокон в нем [11]. Отмечается, что, если количество крупных сор в отходах превышает 0,8 %, уровень очистки возрастает незаметно, но резко увеличивается количество волокон в отходах.

Обычно процессы трепания, очистки, смешивания должны повторяться в определенной последовательности и продолжаться непрерывно. В процессе трепания наблюдаются и такие негативные последствия, как разрыв волокон, образование дефектов, дробление крупных сор. Поэтому его эффективность (ε) и негативные последствия (σ) следует учитывать при выборе скорости трепания [12].

Эффективность процесса очистки оценивается по проценту удаленных из волокна отходов и дефектов. Очистка каждого вида натуральных волокон требует определенных технологических условий. Эта характеристика зависит от состава волокон и структуры дефектов, прочности и состава их связи с волокнами.

Для производства качественной продукции желательно перерабатывать волокна, извлеченные из отходов, по специальной технологии. Для этой цели швейцарская компания «Rieter» рекомендует несколько типов агрегатов, состоящих из машин для измельчения, очистки и чесания волокна [14].

По исследованиям «Rieter», добавление в волокнистую массу 2,5–5 % смесь вторичной переработки отходов практически не влияет на физико-механические свойства пряжи кольцепрядения, а добавление 5–10 % в смесь вторичной переработки отходов при пневмомеханическом прядении может несколько изменить свойства пряжи [28].

В настоящее время многие именитые компании предлагают свое оборудование для переработки волокнистых отходов. Например, наряду с компаниями «Trüetzschler», «Rieter» и «Marzoli», которые прочно укрепились в Узбекистане, можно привести такие компании как «Temafa», «Laroche», «Befama», а также выделить оборудование и других производителей.

Компания «Rieter» производит такие машины как В12, В17, ERM В однобарабанной серии «Uniclean» для очистки волокон. Очиститель В12 позволяет быстро очистить мелкие частицы. Благодаря небольшому размеру и редкости колышков, прикрепленных к поверхности чистящего барабана в машине, сила удара, воздействующая на волокно, невелика.

Технико-экономические последствия определения эффективности очистки машин, входящих в агрегат, изучались при проведении исследований на подготовительном оборудовании фирмы «Rieter» [27]. Был сделан вывод, что предложенная система очистки играет важную роль в определении эффективности прядения. Подчеркивается, что определение уровня очистки на технологических стадиях и его обеспечение является не только технологическим, но и экономическим фактором [21, 25].

Установлено, что скорость работы очистительной машины «Uniclean» оказывает большое влияние на эффективность очистки при подготовке волокнистых отходов к прядению [23]. В ходе исследования также изучалось влияние скорости подборщика чесальной машины на выбор параметров очистки. При пневмомеханическом прядении пряжи из чесаных мотков важное значение в определении внешнего качества пряжи имеет правильный выбор дискретизирующего барабана прядильной машины и скорости работы камеры. При этом большое влияние на количество дефектов оказывает скорость дискретизирующего барабана [18].

В исследованиях [22, 30] установлено, что влияние параметров работы прядильных машин на свойства пряжи пневмомеханического прядения подчиняется линейному закону.

Изучено влияние скорости барабана, расстояния колосниковой сетки и засоренность хлопкового волокна на эффективность очистки и изменение длины волокна в машине «Uniclean B11». Результаты исследований показали, что длина волокна и коэффициенты однородности длины различаются в большом диапазоне области изменения. На основании этого было установлено, что усиление воздействия барабана и силовые воздействия на перерабатываемый продукт вызывают большую потерю длины волокна [1; 3–6; 11–13; 24; 31].

Важность организации процесса переработки волокнистых отходов прядильной фабрики исследовалась неоднократно. Установлено, что свойства нитей, спряденных из волокон вторичной переработке на оборудовании компании «SHANDONG SHUNXING MACHINERY CO., LTD», близки к стандартным требованиям [3]. Подчеркивается, что уровень очистки должен быть максимальным.

Выбор типа и количества волокнистых отходов, добавляемых в волокнистую смесь во время прядения, представляет собой актуальную проблему. Первая причина – изменение во времени мест образования отходов и состава используемого исходного сырья. Во-вторых, при использовании термина по отношению к наименованию отходов невозможно указать их конкретный качественный состав.

Государственный стандарт УзДСт 3310-2018 распространяется на вторичные материальные ресурсы при переработке всех видов хлопкового волокна [1].

Практика показывает, что стандартные определения конкретных волокнистых отходов или нумерация не адекватно описывают их качественный состав. Эти данные не учитывают класс волокон, добавляемых в исходную смесь. Как известно, класс волокон описывает общее количество дефектов и примесей в них. Различия между классами также зависят от промышленного сорта волокна. Количественная разница по порокам и сорным примесям между соседними сортами и классами составляет от 0,5 % до 3,5 %. Обычно эти различия учитываются при формировании первичной смеси. Однако такое дифференциальное изменение в образовании отходов в значительной степени не отражено в классификации.

При прядении отходы занимают значительную долю по количеству и требуют отдельной обработки для переработки. Учитывая изложенные обстоятельства и информацию, в данном исследовании изучены возможности сбора отходов, образующихся при переработке смесей различного состава, предварительной обработки и добавления их в рабочие смеси.

Исследования проводились в производственных условиях трех прядильных фабрик. На этих предприятиях используются три варианта установленных технологических систем, два из них производят нити пневмомеханическим способом. На указанных предприятиях процессы трепания и очистки, смешивания и прочесывания осуществляются на машинах фирмы «Truetzschler» (Германия). На третьем предприятии нить изготавливается кольцепрядильным способом. Здесь процессы измельчения и очистки, смешивания и чесания осуществляются на машинах «JINTAN».

Для исследования было отобрано 10 образцов. Два примера из них – хлопковое волокно. В таблице 1 приведены наименования, места приготовления и характеристики образцов.

Для определения и анализа количества дефектов, волокон и примесей в волокнах и волокнистых отходах обычно применяют следующие методы: ручная сортировка пробы, отделение дефектов и примесей проб в приборах, обработка проб реагентами.

Таблица 1.

Наименования, местонахождение и характеристики образцов волокон и волокнистых отходов

Хотя ручная сортировка требует большого труда, данный метод позволяет точно выявить различные виды повреждений и сор. Такие результаты необходимы для изучения причин образования дефектов и разработки рекомендаций по мерам их устранения [6].

Ручную количественную сортировку проб проводили по стандартной методике [5]. В экспериментах волокнистую семенную шелуху, клубки и сор вручную отделяли от образцов и взвешивали. Определены процентные доли каждого из них (табл. 2).

Таблица 2.

Количественные результаты, полученные при ручной сортировке образцов

Предварительные анализы показали, что образцы, взятые на втором предприятии, содержали большое количество дефектов. Найдены причины: на этом предприятии перерабатывается основная смесь волокон 4 типа II сорта с примесью 6 % волокнистых отходов, что существенно ухудшает состав отходов.

В очистительном агрегате отходов УОА-2 количество волокнистой оболочки семян при очистке отходов значительно снижается (образец 9). Можно также сказать, что количество клубков в отходах № 3 относительно велико, особенно при переработке низкосортных смесей волокон.

Подобный сравнительный анализ можно продолжить, что подтверждает предположения о зависимости состава отходов от состава первичной сортировки и используемой технологии.

Для выделения дефектов и примесей в образце использовали лабораторное оборудование «Shirley Analyser MK2 Cotton Model», «SDL Atlas» (США) с трепальным барабаном [4]. Результаты испытаний образцов представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Результаты исследований на лабораторном оборудовании «Shirley Analyser MK2 Cotton Model»

Как видно из таблицы 3, количество волокон в образцах для обоих методов испытаний существенно не отличается. Однако в этом случае четко не указывается состав дефектов, в частности дефектов, затрудняющих процесс прядения и отрицательно влияющих на внешний вид нити. «Shirley Analyser MK2 Cotton Model» не имеет возможности изолировать типы дефектов. Когда образцы подвергаются ударным испытаниям на барабанном анализаторе «Shirley Analyser MK2 Cotton Model», некоторые рыхлые соединения разрушаются и количество невидимых отходов увеличивается.

Учитывая их размер и форму, можно сказать, что знание только класса волокна недостаточно для создания качественной смеси. Желательно проанализировать количество и размер дефектов отходов, а также их свойство.

Таким образом, при определении состава смеси для производства пряжи конкретного назначения необходимо тщательно выбирать класс волокна, проводить количественные анализы качества волокнистых отходов, организовывать процесс очистки с целью подготовки их к перемешиванию.

Список литературы:

1. Вторичные материальные ресурсы переработки хлопкового волокна. O'zDSt 3310-2018 Технические условия. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200018454 (дата обращения: 09.01.2024).
2. Гуляев Р.А., Лугачев А.Е., Усманов Х.С., Современное состояние производства, переработки, потребления и качества хлопковой продукции, ведущих хлопкосеющих странах мир. – Ташкент, 2017. – С.15–18.
3. Джанпаизова В.М., Аширбекова Г.Ш., Арипбаева А.Е., Асанов Е.Ж.., Бейсенбаева Ш.К., Конысбеков С.М., Боранбаева А.Н. Технология улучшения качества  пневмомеханической пряжи путем регенерации отходов прядильного производства // Известия Вузов. Технология текстильной промышленности. – 2019. – № 1 (379). – C.180–185.
4. Каталог продукций фирмы SDL atlas [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://.com/products/trash-analyzer-mk-2#product-standards (дата обращения: 09.01.2024).
5. Кобляков А.И. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению: учеб. пособ. – М.: Лег-промбытиздат, 1986. – 344 с.
6. Кукин Г.Н. Текстильное материаловедение (волокна и нити): Учебник для вузов. – М.: Легпромбытиздат, 1989. – 352 с.
7. Петканова Н.Н., Урумова Д.Г., Чернев В.П. Переработка текстильных отходов и вторичного сырья. – М.: Легпромбытиздат, 1991. – 240 с.
8. Разумеев К.Э., Павлов Ю.В., Чистобородов Г.И., Ашнин Н.М., Плеханов А.Ф., Павлов К.Ю., Халезов С.Л., Асташов М.М.Теоретические основы технологии прядения: учеб. пособие для вузов. – Иваново: ИВГПУ, 2014. – 304 с.
9. Ташпулатов Д.С. Разработка технологии эффективной очистки хлопкового волокна // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. – 2023. –№ 5 (110). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15555 (дата обращения: 05.02.2024).
10. Ташпулатов Д.С., Джамолов Р.К. Теоретические основы совершенствования машин для очистки хлопка сырца от мелкого и крупного сора // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. –2023. – № 3(108). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15173 (дата обращения: 14.01.2024).
11. Усманов Х.С. Инновационная технология очистки хлопка : монография. –Германия: Издательский дом “Lamberd”, 2024. – 45 с.
12. Усманов Х.С. Мировой хлопок: вчера, сегодня, завтра : монография. –Германия: Издательский дом “Lamberd”, 2017. – 165 с.
13. Усманов Х.С.Очиститель хлопка от мелких сорных примесей вертикальной компановки : монография. – Германия: Издательский дом “Lamberd”, 2023. – 27 с.
14. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:   https://www.rieter.com/products/systems/fiber-preparation/varioline (дата обращения: 04.02.2024).
15. Béchir Wanassia, Béchir Azzouza, Mohamed Ben Hassena. Value-added waste cotton yarn: Optimization of recycling process and spinning of reclaimed fibers // Industrial Crops and Products journal. – № 87. – 2016. – Pр.27–32.
16. Burçin Ütebay, Pınar Çelik, Ahmet Çay. Effects of cotton textile waste properties on recycled fibre quality // Journal of Cleaner Production. – Vol. 222. – 2019. – Pр. 29–35.
17. Djamolov R., Tashpulatov D., Tashpulatov S., Plekhanov A., Kholiqov K. Ways To Increase the Efficiency of Cotton Cleaning Equipment // Problems in the Textile and Light Industry in the Context of Integration of Science and Industry and Ways to Solve Them (PTLICISIWS-2022). – Namangan, Uzbekistan, 5-6 May 2022. – AIP Publishing. Vol. 2789.  [Электронный ресурс]. –  Режим доступа: pubs.aip.org/aip/acp, р.р.0401103-1-0401103-6. (дата обращения: 07.12.2023).
18. Duru N. P., Babaarslan O. Determining an Optimum Opening Roller Speed for Spinning Polyester // Waste Blend Rotor Yarns. Textile Research Journal. –2003. – Vol. 73. – No. 10. – Pp. 907–919.
19. Halimi M. T., Hassen M. B., Sakli F. Evaluation of cotton waste quality [Электронный ресурс]. – Режим доступа:  www.researchgate.net/ publication/ 315687825 (дата обращения: 17.12.2023).
20. Ibrahim A.E. Effect of Fiber Length and Short Fiber Percent in Cotton on Fiber and Yarn Quality // Alexandria science exchange journal. – Vol. 39. – No.4. –2018. – Pр.663–667.
21. Istiaque S.M., Chaudhari S. Influence of fiber openness on processibility of cotton and yarn quality. Part 1: Effect of Blow room Parameters’ // Indian Journal of Fiber & Textile Research. – Vol. 28. – 2003. – Pp. 300–404.
22. Khalilur Rahman Khan, Ronobir Chandra Sarker, Habibur Rahman. The Influence of Some Process Parametres on Rotor Spun Yarn Quality Produced from Recycled Cotton Spinning Wastes // International Journal of Textile Science 2015. – Vol. 4(1). – Pp. 9–19.
23. Patil G.U., Raichurkar P.P., Mukherjee S. Effect of Cleaning Point of Uniclean Machine in Blow room on Cleaning Efficiency and Yarn Quality. 2011. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/277716375_Effect_of_Cleaning_Point_of_Uniclean_Machine_in_Blow_room_on_Cleaning_Efficiency_and_Yarn_Quality (дата обращения: 08.01.2024).
24. Sh.Muhammad Nawaz, Babar Shahbaz, Assad Faroooq, Muhammad Asif. Comparative perfomance analysis of blowroom cleaning machinery for cotton fibre leight characteristics // Pakistan journal of applied sciences. – 2003. – Vol. 3 (10–12). – Pp.637–643.
25. Sluijs M. H. J. van der,  Hunter L. Neps in Cotton Lint // Textile Progress. 2009. Vol. 28 (4). Pp. 1–47.
26. Tashpulatov D.S., Plehanov A.F., Madumarov I.D., Cherunova I.V. Physical and mathematical modeling of cleaning fibrous material from coarse-grained litter // Intelligent Information Technology and Mathematical Modeling. – 2021. – Journal of Physics: Conference Series. Vol. 2131. – 2021. – 032055 IOP Publishing. doi:10.1088/1742-6596/2131/3/032055 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/2131/3/032055/pdf
27. Tasnim N. Shaikh, Hardik Pujara. Effect of Cotton Fibers and Their Trash Characteristics on the Performance of Spinning Preparatory Processes // International Journal of Engineering Research and Application. – Vol. 6. – Is. 6. (1). – 2016. – Pp.42-45.
28. The Rieter Manual of Spinning. – Vol. 5. – Rotor Spinning. – Publisher Rieter Machine Works Ltd., 2014.
29. Tuba Bedez Ute, Pinar Celik, Memik Bunyamin Uzumcu. Utilization of Cotton Spinning Mill Wastes in Yarn Production [Электронный ресурс]. – Режим доступа: DOI: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.85127 (дата обращения: 04.01.2024).
30. Tyagi G. K. Effect of fiber profile, spin finish and opening roller speed on properties of polyester OE rotor spun yarn // Indian Journal of Fibre & Textile Research. – 2003. – Vol. 28. – Pp. 411–417.
31. Ujjwal G. Patil, P.P.Raichurkar, Sapan Mukherjee. Effect of Cleaning Point of Uniclean Machine in Blow room on Cleaning Efficiency and Yarn Quality [Электронный ресурс]. – Режим доступа:  https://www.researchgate.net/publication/277716375 (дата обращения: 08.01.2024).