ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЛОКНИСТЫХ ОТХОДОВ ЗА СЧЁТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ РЕГЕНЕРАТОРА

АННОТАЦИЯ

В работе представлены результаты разработки и испытаний усовершенствованной конструкции машины для регенерации отходов волокнистых материалов. Предложенное техническое решение обеспечивает поэтапную очистку в трёх зонах и позволяет повысить производительность за счёт оптимизации частоты вращения барабанов и снижения повреждения волокон. Проведён анализ распределения длины регенерированных волокон методом индивидуального промера, который показал наличие значительной доли длинных волокон (до 15 %), пригодных для повторного использования в качестве сырья. Полученные результаты подтверждают эффективность предложенной конструкции и возможность её промышленного внедрения.

ABSTRACT

This study presents the design and experimental evaluation of an improved machine for the regeneration of textile fiber waste. The proposed three-zone cleaning system ensures gradual separation of impurities and enhances process stability. By optimizing the rotational speed of the working drums, the new design increases machine productivity while significantly reducing fiber damage. Fiber length distribution was analyzed using an individual measurement method, revealing that up to 15 % of the regenerated material consists of long fibers suitable for reuse as spinning raw material. The results confirm the industrial applicability of the developed regenerator and its potential to improve resource efficiency in textile production.

Ключевые слова: регенерация волокнистых отходов, трехзонная система очистки, текстильные отходы, длина волокон, производительность оборудования

Keywords: fiber waste regeneration, three-zone cleaning system,  textile waste, fiber length, equipment productivity

Введение. Современное развитие текстильной промышленности требует создания энергосберегающих и ресурсосберегающих технологий, а также эффективного использования вторичных волокнистых ресурсов [1, 2]. Во многих странах ведутся исследования, направленные на совершенствование процессов переработки отходов, разработку оборудования для регенерации волокнистой массы с улучшенными качественными показателями и расширение технологических возможностей прядильных машин. Особое внимание уделяется эффективному использованию низкосортного хлопкового волокна, повышению производительности прядильного оборудования, внедрению инновационной техники и регулированию рабочих параметров в соответствии с требованиями к качеству продукции.

Для Республики Узбекистан, где текстильная отрасль является одной из ключевых в экономике, эти задачи особенно актуальны. В стране реализуются меры по внедрению энерго- и ресурсосберегающих технологий на основе местного сырья, совершенствованию существующих производственных процессов и созданию вспомогательных материалов с высокими эксплуатационными характеристиками. Значительное внимание уделяется переработке вторичных волокнистых ресурсов и разработке оборудования, обеспечивающего их эффективное использование. В Указе Президента Республики Узбекистан от 28 января 2022 года № УП-60 «О стратегии развития Нового Узбекистана на 2022–2026 годы» обозначена задача увеличения объёмов производства текстильной продукции в два раза [3]. При таком росте доля сэкономленного первичного сырья приобретает особую экономическую значимость, представляя собой существенный резерв материальных ресурсов.
Согласно «Программе глубокой переработки хлопкового волокна и производства готовых текстильных изделий…», одной из ключевых целей является обеспечение надёжной и гарантированной воспроизводимости готовой продукции за счёт глубокой, трёх-четырёхступенчатой переработки сырья, ориентированной на выпуск конечного продукта. В контексте реализации этих стратегических задач особое значение приобретают исследования, направленные на рациональное использование волокнистых отходов для расширения ассортимента текстильной продукции и внедрение новых технических решений и технологий.

В этой связи актуальной задачей является разработка усовершенствованной конструкции машины для регенерации волокнистых отходов, обеспечивающей высокую степень очистки, сохранность длины волокон и повышение производительности оборудования.

Цель исследования. Целью данного исследования является анализ техники и технологии регенерации прядомых волокнистых отходов и разработка новой конструкции регенератора, направленная на повышения эффективности очистки волокон, производительности оборудования и снижения повреждения волокна.

Обзор проблемы. До настоящего времени большой вклад в решение таких вопросов, как эффективное использование волокнистых отходов, совершенствование пневмомеханических прядильных машин, повышение их эффективности внесли такие известные зарубежные ученые, как Anders Persson, O. Emrah, G.Robert, Mehmet Yemin, W. Luxuan, C.Stone, Н.М.Ашнин, Д.Б.Рыклин, В.Д.Фролов, О.Каджекова, Д.А.Полякова, Н.Н. Хрущева, Ю.Ф.Чукаев, Т.В. Колманович, Е.К.Ганеман,  В.М.Юдин, С.В.Грекова и другие, а также фирмы «Temafa» (Германия), «Loroch» (Франция), «RANDO» (США) [4-7].

Известные ученые Узбекистана провели научные работы по исследованию возможностей получения высококачественной пряжи из прядомых отходов, совершенствованию пневмомеханических прядильных машин. Из них К.Д. Джуманиязов, С.Л. Матисмаилов, К.Г. Гафуров, Р.С. Ташменов, Ж.У. Мирхаликов, М.А. Ахмедов, Ж.К. Юлдашев, Ш.Ф. Махкамова, Ш.А. Корабаев и другие внесли большой вклад в поиск эффективных путей рационального использования отходов и добились повышения качества волокна и пряжи за счет совершенствования техники и технологий переработки вторичного сырья [8-11].

В последние годы созданы новые машины, позволяющие быстро воздействовать на различные массы волокон и отходов в свободном состоянии в вихревом потоке воздуха под действием сил инерции.

Проанализированы эффективности очистки и регенерации волокон на высокопроизводительных современных линиях таких фирм, как BALKAN (Турция), LAROCHE (Франция), TEFAMA (Германия), SHANDONHG SHUNXING MACHINERY (Китай) [12]. Был проведен aнaлизa нaучных истoчникoв по совершенствованию оборудований для регенерации волокно из текстильных отходов, улучшения способности очистки и определения пути разделения волокнистых комплексов на отдельные волокна.

Несмотря на значительное развитие технологии переработки отходов, существуют такие проблемы, как нестабильность технологического процесса, низкая производительность оборудования. Недостаточно изучено влияние конструктивных параметров отдельных частей регенераторов на качество волокна и пряжи.

В результате изучения и анализа конструкций существующих машин для регенерации волокнистых отходов стало ясно, что основными недостатками конструкций являются их сложность, большие размеры, удаление волокнистых отходов в смеси с волокнами и низкая эффективность регенерации.

Метод и материалы. Для устранения вышеуказанных недостатков было предложено усовершенствовать конструкцию машины.

Сущность усовершенствованной конструкции состоит в том, что мaшинa для регенерaции oтхoдoв вoлoкнистoгo мaтериaлa состоит из питающей зоны, выполняющей предварительную очистку и трех зон очистки [13].

Машина для регенерации волокнистых отходов работает следующим образом (рис. 1).

Рисунок 1. Общая схема машины для регенерации отходов волокнистых материалов

Волокнистые отходы подаются через питающий патрубок 1 к сетчатому барабану 2 и определенным слоем притягиваются к его поверхности за счет всасывания воздухов от вентилятора 31. Колковый барабан 3 захватывает и разрыхляет захваченный с поверхности сетчатого барабана 2 волокнистые отходы, подает их к зоне предварительной очистки, где волокнистый материал через направляющие валики 4 определенным слоем подается к барабану 5 с крупными штифтами 6 на поверхности. В этой зоне волокнистый материал до массы 5 мг, протаскивается через колосники 7, сорные примеси отводятся воздушным вентилятором 34. Далее волокнистый материал поступает через бункер 8 поступает к направляющим 9 и питающим валиком 10.

Поступающий слой волокнистого материала захватывается иглами игольчатой гарнитуры 13 барабана 12, протаскивается через колосники 14. При этом масса клочков волокнистого материала уменьшается до 1,0 мг. Выпавший через колосник 14 часть волокнистого отхода повторно подается к питающему патрубку 1 через возвратные патрубки 32. Далее частично очищенный волокнистый материал поступает ко второй зоне очистки к сетчатому барабану 15. При этом слой волокнистого материала разравнивается валиком 16. Далее волокнистый материал через направляющий 17 и питающие 18 валики, барабан 19 с грубой зубчатой гарнитурой 20 на поверхности и колосники 21 очищается.

При этом клочки волокнистого материала доходят до 0,7 мг. В третьей зоне очистки на поверхности барабана образуется тонкий слой, при этом клочки волокнистого материала уменьшаются до 0,5 мг, которые загружаются в тележку 33. Процесс будет повторяться циклически, увеличение частоты вращения барабана 19 на (10-15) % относительно частоты вращения барабана 12, а также увеличение частоты вращения барабана 26 на (10-15) % относительно частоты вращения барабана 19 ликвидируют забои волокнистых материалов, фактически ликвидируется торможение материала, уменьшается повреждаемость волокон, значительно увеличивается производительность машины.

Анализ результатов исследований. Для оценки эффективности работы усовершенствованной машины была проведена серия опытов по регенерации различных видов прядильных отходов. В качестве объектов исследования использовались пух орешек разрыхлительный (st 3), чесальный пух орешек и очёсы (st 7+11), а также гребенной очёс (st 16). Основным критерием качества служило распределение длины полученных волокон, определённое методом индивидуального промера [14].

Рисунок 2. Распределение длины регенерированных волокон

(1 – Пух орешек разрыхлительный (st 3); 2 – Чесальный пух орешек и очесы (st 7+11); 3 – гребенной очес (st 16).

Дополнительно был проведён анализ влияния частоты вращения барабанов на выход волокна. Увеличение скорости вращения второго и третьего барабанов на 10–15 % относительно предыдущих стадий позволило предотвратить образование заторов, снизить торможение материала и повысить равномерность подачи. В результате производительность машины возросла на 18 % по сравнению с базовым образцом, а степень повреждаемости волокон снизилась на 12 %.

Таким образом, комплекс проведённых испытаний подтвердил, что предложенная конструкция обеспечивает более стабильный технологический процесс, высокую степень очистки и улучшенные показатели сохранности волокон, что делает её перспективной для промышленного внедрения.

Вывод. Разработана и испытана усовершенствованная конструкция машины для регенерации волокнистых отходов (патент Республики Узбекистан № FAP 01966). Новая схема с тремя зонами очистки и регулируемыми режимами работы обеспечивает более высокую эффективность отделения примесей, снижает повреждаемость волокон и повышает производительность оборудования. Наличие в регенерированном материале значительной доли длинных волокон делает его пригодным для повторного использования в производстве пряжи и других текстильных изделий.

Список литературы:

1. Электронный ресурс https://www.precedenceresearch.com/textile-waste-management-market
2. Махкамова Ш. Ф., Шерниязова Ш. А. К. Увеличение эффективности прядильного производства путем управления отходами //Universum: технические науки. – 2025. – Т. 4. – №. 6 (135). – С. 35-38.
3. Указ Президента Республики Узбекистан от 28 января 2022 года № УП-60 «О стратегии развития Нового Узбекистана на 2022–2026 годы»
4. Д.А.Поряков, Н.М. Чулкова и др. Рациональное использование отходов производства с применением прядильных роторных машин, 1984. 30 с.
5. Фролова И.В. Разработка и промышленное освоение ресурсосберегающей технологии и техники в производсве текстильных материалов на основе регенеририованнных волокон, Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук год, Москва-2000 г. С.15-421.
6. Горькова А.Г. Повышение эффективности технологии получения регенерированных волокон из путанки и лоскута, кандидатская диссертация, Иванова, 2009 г. Ст. 67-73.
7. Е.К.Ганеман, В.М.Юдин и др. Качественная характеристика хлопчатобумажных отходов и пути их рационального использования, М.: Легпромбытиздат, 1984. С.42-45
8. Pirmatov A. et al. Spinning technology //Textbook., T.," Sparks of Literature" Publishing House TTesI. – 2018. – С. 303.
9. Fakhritdinovna M. S. et al. Theoretical substantiation of the possibility of producing rotor spun yarn from fibrous waste //Eur. Chem. Bull. – 2022. – Т. 11. – №. 4. – С. 59-63.
10. Ш.Ф.Махкамова, З.Ф.Валиева. Изучение возможности использования регенерированных отходов текстильного производства// Сборник научных статей международной научно-технической конференции «Инновационные технологии в текстильной и легкой промышленности» Республика Беларусь, г. Витебск. “Витебский государственный технологический университет, 21–22 ноября 2018 г. с. 50-52.
11. Арипова Ш.Р., С.Л.Матисмаилов., Ю.Р.Кобилжонова. Исследование возможности выработки пневмомеханической пряжи из хлопчатобумажных отходов // Universum: технические науки. 12(117), Декабрь 2023, с. 47-50.
12. Элетронный ресурс ttps://www.truetzschler.com/pdfviewer/?file=fileadmin/user_upload/truetzschler_spinning/downloads/broschuere/Anwendungen/Recycling_EN.pdf
13. Полезная модель Патент № FAP 01966. Машина для регенерации отходов волокнистого материала// Арипова Шахло Раувовна, Джураев Фанвар Джураевич, Матисмаилов Сайпилла Лолашбаевич, Гафуров Кобил Гафурович, Муминова Шахзодахон Нигматжон кизи.// Официальный бюллетень № 6 (254), 30.06.2022, стр. 212.
14. Махкамова Ш. Ф. Сравнительный анализ качества волокна в прядомых волокнистых отходах прядильного производства //Universum: технические науки. – 2023. – №. 5-4 (110). – С. 59-62.