АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА КАЧЕСТВО ВОЛОКНА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

УДК: 677.071.5/.8

АННОТАЦИЯ

В данной статье изучены возможности получения качественного хлопкового волокна. Теоретически и практический проанализированы факторы, влияющие на качество волокна в процессах выращивания и первичной обработки хлопка в организуемых хлопково-текстильных кластерах. Для определения факторов, влияющих на хлопковое волокно в технологических процессах, была изучена степень его повреждения на этапах джинирования, очистки и прессования в ходе первичной обработки хлопка. На основе специальной методики были подготовлены 3 образца (джинированное волокно, очищенное волокно, кипированное волокно) по 100 г каждый, испытания которых проводились на системе Uster® HVI 1000 в соответствии с требованиями стандарта O'zDst 604-2016. Полученные результаты были подвергнуты статистическому анализу по каждому варианту. В результате анализа литературы и практических опытов было обосновано, что под воздействием механических сил в технологических процессах снижаются качественные показатели волокна и увеличивается доля коротких волокон. На основе полученных результатов для хлопково-текстильных кластеров рекомендовано в будущем внедрить поточную линию "Хлопок-сырец — пряжа" основанную на сокращении процессов кипирования при первичной обработке хлопка и разрыхления при прядении.

ABSTRACT

This article explores methods for obtaining high-quality cotton fiber. It provides a theoretical and practical analysis of the factors affecting fiber quality during the cultivation and primary processing of cotton within organized cotton-textile clusters. To identify the factors that impact cotton fiber during technological processes, the degree of fiber damage was studied at the ginning, cleaning, and baling stages of primary processing. Following a special methodology, three 100-gram samples were prepared (ginned fiber, cleaned fiber, and baled fiber). These samples were tested on a Uster® HVI 1000 system in accordance with the O'zDst 604-2016 standard. The results obtained for each variant were subjected to statistical analysis. Based on a review of literature and practical experiments, it was substantiated that the mechanical forces involved in technological processes degrade the quality indicators of the fiber and increase the proportion of short fibers. Based on the results obtained, it is recommended that cotton-textile clusters implement a "Raw Cotton-to-Yarn" production line in the future, based on reducing baling processes during primary processing and loosening processes during spinning.

Ключевые слова: Хлопковое волокно, хлопково-текстильный кластер, первичная обработка хлопка, очистка, сушка, повреждение волокна, сокращённая поточная линия прядения.

Keywords: Cotton fiber, cotton-textile cluster, primary cotton processing, cleaning, drying, fiber damage, shortened spinning line.

Введение. В Республика Узбекистан реализуются комплексные меры по производству хлопкового волокна — основного сырья текстильной промышленности — и его глубокой переработке, направленные на выпуск широкого ассортимента высококачественной и ресурсосберегающей текстильной продукции, а также повышение её конкурентоспособности.

В последние годы в результате последовательных реформ, направленных на модернизацию и диверсификацию сельскохозяйственного производства, а также развитие перерабатывающей промышленности, в аграрном секторе внедрена новая система организации деятельности — кластерный метод.

В рамках данной структуры предусмотрены: формирование хлопково-текстильных кластеров в районах, определение их участников, закрепление земельных площадей за кластерами, создание институционально-правовой базы организации фермерских и кооперативных хозяйств, а также разработка механизмов их взаимодействия при производстве и реализации сельскохозяйственной продукции. Кроме того, фермерам предоставлено право по собственному усмотрению осуществлять прямую реализацию хлопкового сырья перерабатывающим и текстильным предприятиям [1].

В настоящее время, согласно статистическим данным Международный консультативный комитет по хлопку, мировой объём производства хлопкового волокна составляет в среднем около 23,0 млн тонн. Лидирующие позиции по производству хлопкового волокна в мире занимают Индия и Китай, на долю которых приходится 24,8% общего объёма производства.

В Республика Узбекистан ежегодно выращивается около 3 млн тонн хлопка-сырца, из которого получают порядка 1 млн тонн хлопкового волокна. Высокий уровень мирового спроса на натуральные волокна и готовую текстильную продукцию обусловливает необходимость производства конкурентоспособной текстильной продукции высокого качества [2].

В последние годы в республике реализуются комплексные меры по развитию текстильной и лёгкой промышленности, расширению видов и ассортимента выпускаемой готовой продукции, а также всесторонней поддержке инвестиционной и экспортной деятельности предприятий отрасли. В частности, осуществляется формирование хлопково-текстильных кластеров, создание и развитие производственных комплексов, охватывающих все стадии — от переработки хлопкового волокна, производства пряжи и нитей, до выпуска тканых, трикотажных изделий и готовой швейной продукции. Кроме того, ведётся активная работа по увеличению доли глубокой переработки отечественного хлопкового сырья, расширению ассортимента высококачественной продукции и обеспечению занятости населения [3].

Решение указанных задач предполагает эффективную организацию деятельности хлопково-текстильных кластеров, наращивание мощностей по глубокой переработке хлопкового сырья, широкое внедрение научно обоснованных методов и интенсивных технологий в данный процесс, а также своевременное устранение проблем, возникающих в функционировании кластеров, что является одной из актуальных задач [4].

Начиная с момента сбора хлопка на полях и вплоть до его переработки в готовую продукцию, сырьё подвергается воздействию различных технологических процессов, в результате чего происходит его повреждение. Это, в свою очередь, приводит к ухудшению качества пряжи и тканей, получаемых из данного сырья. Известно, что волокна могут иметь механические, биологические и комбинированные повреждения. При воздействии повторяющихся механических нагрузок в ходе технологических процессов в волокне возникают механические повреждения. При хранении хлопка в бунтах, а также при повышении температуры, влажности и относительной влажности воздуха создаются условия для развития микроорганизмов, что приводит к биологическим повреждениям волокон [5].

Сбор хлопка осуществляется как вручную, так и с применением машин. В процессе уборки, хранения и переработки хлопка-сырца волокна подвергаются различным видам повреждений. Так, при машинной уборке воздействие шпинделей, при транспортировке хлопка из мест хранения в последующие технологические процессы, а также при очистке и отделении волокна от семян происходят механические повреждения волокна.

Увеличение количества повреждений в хлопковом волокне приводит к ухудшению его качества и качества получаемой продукции. В частности, механические повреждения вызывают снижение прочности и длины волокна, а также увеличение доли коротких волокон [6].

Таким образом, механические воздействия при уборке хлопка и на предприятиях первичной переработки существенно ухудшают показатели качества волокна.

Теоретическая часть. В нашей стране исследованием повреждаемости хлопкового волокна занимались ряд учёных, в том числе М.А. Хожинова, А. Парпиев, Ж.Р. Мухтаров, Б. Мардонов, Т. Очылов, а также российские исследователи — А.И. Бояркин, Л.Н. Беленький, Б.Д. Курбанов, А.Г. Севастьянов, В.Г. Артёмов, С.В. Лункова и другие.

Механические повреждения хлопкового волокна были исследованы А.И. Бояркин и Л.Н. Беленький с использованием микроскопического рентгенографического метода. По результатам испытаний установлено, что механические повреждения волокон характеризуются наличием тонкой шероховатости. Кроме того, были получены рентгенограммы волокна с механическими повреждениями [6].

В исследованиях зарубежных учёных установлено, что в местах повреждений волокна происходит его разрыв, что приводит к уменьшению длины волокна и, как следствие, ухудшению его качественных показателей. При этом волокна могут иметь как видимые, так и скрытые повреждения. Если механические повреждения носят явный характер, ухудшение качества проявляется уже на ранних стадиях технологического процесса. В случае скрытых повреждений дефекты могут проявляться на последующих этапах — при прядении, перемотке пряжи, сновке, шлихтовании или ткачестве. Это, в конечном итоге, отрицательно сказывается на качестве готовой продукции.

Одним из наиболее распространённых дефектов хлопкового волокна является его повреждение под воздействием неблагоприятных факторов в технологических процессах. Так, при сушке хлопка при температуре 200 °C повреждаемость тонковолокнистых селекционных сортов увеличивается на 22%, а средневолокнистых — на 24%. Недостатком данного исследования является одинаковая продолжительность процесса сушки [7].

При сушке хлопка в барабанных сушилках при температуре выше 160 °C наблюдается увеличение механических повреждений волокна. Это приводит к росту содержания коротких волокон, снижению прочности и длины, а также ухудшению качества получаемой пряжи [8].

В целях определения механических повреждений волокна проводились исследования с отбором проб на различных этапах технологической цепочки: в хлопке, находящемся в бунтах, после процессов сушки, очистки, джинирования, очистки волокна и прессования в кипы.

По результатам исследований установлено, что по сравнению с показателями волокна, полученного из хлопка в бунтах, общее количество механических повреждений увеличивается: после сушки — на 42,8%, после очистки — на 55,5%, после джинирования — на 75,0%, после очистки волокна — на 77,0%, после прессования — на 82,6%. При сравнении с волокном, полученным непосредственно после сбора хлопка, увеличение повреждаемости составило: после очистки — 33,3%, после джинирования — 60,0%, после очистки волокна — 66,7% [9].

В процессах первичной переработки хлопка длительное хранение сырья в бунтах, а также проведение операций сушки и прессования (кипирование) приводят к увеличению количества механических повреждений волокна. На основании результатов исследований установлено, что в процессе сушки и кипирование под воздействием температуры и давления происходит механическое повреждение волокон. В современных условиях перехода производственных процессов на кластерную систему целесообразно сокращение избыточных переходов (операций) в технологической цепочке.

Анализ литературных источников показывает, что сокращение последовательности технологических процессов способствует снижению механической повреждаемости волокна: после процесса очистки данный показатель уменьшается с 77,0% до 66,7%.

Экспериментальная часть. С целью изучения изменений свойств волокна при очистке и кипировании хлопка в процессе его джинирования, а также при разрыхлении кип, были проведены экспериментальные исследования.

Эксперименты проводились на хлопкоочистительном предприятии ООО «Agro Shumanay Klaster». Образцы отбирались последовательно из волокон, полученных при переработке хлопка первого сорта селекции «Султон» на пильной джинировальной машине ДП-90 (джинированное волокно, очищенное волокно, кипированное волокно).

Эксперимент проводился по стандартной методике. При первичной обработке хлопка-сырца образцы отбирались следующим образом: для 1-го варианта – джинированное волокно после джинной машины; для 2-го варианта – волокно, очищенное на волокноочистителе; для 3-го варианта – волокно из кипы после прессования. Отобранные образцы хранились в специальной таре.

Испытания показателей качества хлопкового волокна, полученного на различных этапах процесса, проводились в лаборатории совместного предприятия «Wakefield Inspection Services (Toshkent) Ltd» при ТТЕСИ с использованием системы Uster® HVI 1000 в соответствии с требованиями стандарта O‘zDSt 604-2016. По средним значениям полученных результатов были определены показатели свойств волокна (таблица 1).

Таблица 1.

Показатели свойств волокон в технологических процессах

Анализ результатов. При анализе результатов испытаний образцов, полученных на этапах первичной переработки хлопка, на системе Uster® HVI 1000 можно наблюдать изменение отдельных показателей свойств волокна в последовательности технологических процессов. Например, индекс коротких волокон (SFI) по сравнению с 1-образцом (джинированное волокно) увеличился во 2-образце (очищенное волокно) на 14 %, а в 3-образце (кипированное волокно) — на 30,6 %. Степень желтизны волокна (+b) снизилась во 2-образце (волокно после очистки) на 1,2 %, а в 3-образце (волокно из кип) — на 17,8 %. Также наблюдается снижение удельной разрывной прочности волокна в 3-образце (волокно из кип) на 19 %.

В последовательности процессов первичной переработки хлопка отмечены некоторые негативные изменения показателей свойств волокна. В частности, под воздействием увлажнения установлено увеличение степени желтизны волокна на 17,8 %, рост индекса коротких волокон (SFI), а также снижение удельной разрывной прочности (Str).

Заключение. В перспективе для хлопково-текстильных кластеров целесообразно внедрение поточной линии «хлопок-сырец — пряжа» за счёт сокращения процессов кипирование и разрыхления при первичной переработке и прядении хлопка. Это позволит снизить степень повреждаемости волокон и увеличить выход пряжи за счёт уменьшения волокнистых отходов. В результате достигается повышение экономической эффективности ресурсосберегающей технологии прядения.

Список литературы:

1. O‘zbekiston Respublikasi Vazirlar Mahkamasi. 2020. Paxta-to‘qimachilik ishlab chiqarishini rivojlantirish chora-tadbirlari to‘g‘risida. Qaror No. 397. Toshkent.
2. O‘zbekiston Respublikasi Prezidenti. 2022. To‘qimachilik va tikuv-trikotaj sanoatini rivojlantirish to‘g‘risida. Farmon No. PF-53. Toshkent.
3. Paluanov, B. A., A. P. Pirmatov, I. Turmanov, S. F. Makhkamova, and B. T. Kojametov. 2025. “Investigation of the Possibility of Producing Yarn from Unpressed Fiber.” Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Tekstilnaya Promyshlennost, no. 1:130. https://doi.org/10.47367/0021-3497_2025_1_130.
4. Aliyev,A.R.2023. Research of Raw Cotton–Spun Yarn System Technology. Master’s thesis, Tashkent.
5. Shirokov,V.P.,etal.1985. Handbook on Cotton Spinning. Moscow: Legprombytizdat.
6. Hojiyev, M. T., S. A. Hamroyeva, and A. M. Salimov. 2006. Fiber Quality Determination. Tashkent: Turon-Iqbol.
7. Salimov,A.2002. Modern Methods for Determining Fiber Product Quality. Tashkent: TTESI.
8. Mirkhojaev M.M. and B.A.Ergashov.2020. “Analysis of Determination of Cotton Field Quality as a Result of Changes in Technological Processes.” SAARJ Journal on Banking & Insurance Research 9 (6). https://doi.org/10.5958/2319-1422.2020.00038.7.
9. Mamatov A.Z.1995. Cotton Drying Technology Modeling to Improve Fiber Quality. Doctoral dissertation, Tashkent.