Исследование изменений свойств волокон по переходам в процессе прядения

АННОТАЦИЯ

Основной целью данного исследования является определение оптимальных технологических параметров процесса прядения для пряжи со средней линейной плотностью с использованием хлопка, качество волокон которого оценивается как среднее по международным требованиям Uster^® [11].

Средневолокнистый хлопок 1-го сорта, 4-го типа, селекции «Истиқлол-14» использовали для получения пряжи со средним номером, то есть Ne 30 (20 текс), пряжа была выработана на кольцепрядильной машине Zinser 72. Пряжа, полученная из полуфабрикатов, собранных при различных технологических параметрах по переходам прядильного процесса, проявляет переменные свойства. Изучение всех этих параметров играет важную роль для достижения более качественных подходов к прядильным процессам.

ABSTRACT

This article investigated and examined the change in the basic physical and mechanical properties of fibers and their degree of purification in the technological process of spinning. The laws of the influence of the degree of purification on the basic physic mechanical properties of fibrous materials in the process of opening, cleaning and carding were also studied. The basic purpose of this study determine the to optimizing the technological parameters of spinning process for normal yarns by using fiber which is estimated as the average quality by the Uster^®. Short fiber cotton was used to produce normal counts, i.e. Ne 30 normal yarns, spun on Zinser 72 Ring frame. Yarn produced by spinning processes from semi-finished products collected at different type technological parameters of spinning process shows variable yarn properties. The study of all these parameters plays important role to achieve better quality output of the spinning processes.

Ключевые слова: качество, непс, тонкие места, толстые места, ворсистость, прочность, чесание, пряжа.

Keyword: quality, neps, think, thick, uniformity, single yarn strength (RKM), hairiness, elongation.

I. Введение.

«Что прочешешь, то и выпрядешь» – это известная поговорка, широко используемая среди технологов прядения во всем мире [7]. Прядение является важной основой всей текстильной промышленности. Чесание считается сердцем прядильного процесса. Параметры скорости чесания должны быть оптимизированы для достижения улучшенного качества продукции и производительности. Любой вращающийся механизм или детали чесальной машины влияют на качество получаемого продукта: ленты, пряжи. Параметр скорости чесальной машины изменяет поведение волокна в последующих процессах: вытягивании, предпрядении и в прядении.

С 1965 года производительность увеличилась примерно с 5 кг/ч до 180 кг/ч [10]. Чесальные машины нынешнего поколения очень сложны, со многими функциями, такими как: авторегулятор, мониторинг узелков – neps, операции с микропроцессорным управлением, настройки с сервомотором, интегрированные шлифовальные системы (IGS) фирмы Rieter [13], тройным приемным барабаном, неподвижными шляпками, увеличенная площадь чесания и автоматический сбор отходов, точки всасывания для извлечения пуха и удобный для обслуживания дизайн машины.

Сегодня для достижения наилучшего производства и качества поставляемого материала необходимо оптимизировать скоростные параметры чесальной машины, такие как скорость приемного барабана, скорость главного барабана, скорость шляпок и скорость съемного барабана. Изменение качественных параметров чесальной ленты приводит к сбоям в последующих процессах [8]. Оптимизация означает определение нормативов для материала, производимого с определенными количеством и скоростью. Скорость приемного барабана влияет на удаление сорных примесей, а также может привести к повреждению волокна; частота вращения главного барабана влияет на индивидуализацию волокон; скорость шляпок отвечает за очистку и удаление коротких волокон и не влияет на равномерность продукта [5].

II.Материалы и методы.

Отобраны образцы волокна из переходов с текучими материалами методом случайной выборки. Образцы хлопка подвергались испытаниям на лабораторном оборудовании AFIS [6]. Исследуемые свойства образца хлопка волокна приведены в таблице 1.

                   Таблица 1.

Параметры качества хлопкового волокна в процессе по переходам (данные по системе AFIS)

В таблице 1 показаны изменения качественных показателей волокон, которые были использованы для данного исследования. Из таблицы видно, что в процессе разрыхления и очистки в волокнах увеличиваются узелки – neps и укорачиваются волокна. Это можно объяснить тем, что в процессе разрыхления и очистки волокна подвергаются воздействию пороков. Эти узелки могут создать основную проблему в готовой пряже, это повлияет на увеличение значения IPI [3]. И это способствует еще большему вниманию исследователей к этому разделу процесса прядения.

Средневолокнистый хлопок перерабатывался в трепальном цехе для разрыхления, очистки и последующей подачи на чесание. Полуфабрикаты были отобраны из 3 различных типовых технологических параметров процесса прядения, где применялось технологическое оборудование фирмы Trutzschler [4]: чесальная машина модели TC-15 с производительностью 70 кг/час. Чесальная лента была обработана на ленточной машине первого перехода модели TD-9 и второго перехода ленточной машины модели TD-8. Затем лента обрабатывается на ровничной машине модели Zinser-5M и на кольцепрядильной машине модели Zinser-72, которая работала со средней скоростью вращения веретена 17000 мин^–1. Пряжа c номинальным номером Ne 30 (20 текс) была выпрядена при постоянной крутке 780 на метр.  

III. Параметры процесса.

Ниже приведены параметры технологических процессов по переходам.

Таблица 2.

Параметры технологических процессов по переходам

IV. Результат и обсуждение.

Выработанные пряжи из трех разных технологических параметров прядильного процесса были тестированы на лабораторном оборудовании Uster-Tester 5, данные результатов тестирования приведены ниже.

                                                                                      Таблица 3.

Сравнительное исследование различий качественных параметров пряжи, разработанной по 3 различным параметрам процесса прядения

1. Влияние типов технологических параметров прядильных процессов на равномерность пряжи (U%).

Рисунок 1. Влияние 3 разных технологических параметров прядильного процесса на равномерность пряжи

Из рисунка 1 видна динамика изменения качества пряжи по неравномерности. Как видно из трех различных технологических параметров, приведенных в последнем третьем технологическом процессе, результаты испытаний дали положительный эффект. Это можно объяснить тем, что из трех различных технологических параметров в последнем третьем процессе чесания изменили (увеличили) плотность чесальной ленты, и таким образом была достигнута компенсация рабочей площади чесальной машины волокнистым материалом. Поскольку новые чесальные машины увеличены в ширину, их рабочая площадь также увеличилась. Скорость съемного барабана также была снижена за счет увеличения плотности чесальной ленты. Интенсивность чесания была улучшена за счет увеличения скорости шляпок. Очевидно, что снижение скорости выпуска и увеличение скорости шляпок дали положительный результат, в котором было достигнуто уменьшение неравномерности пряжи.

2. Влияние типа технологических параметров прядильных процессов на дефекты пряжи.

Рисунок 2. Влияние различных типов параметров на дефекты (IPI) пряжи

Дефекты пряжи включают в себя тонкие / толстые места и узелки – neps. На рисунке 2 показано, что при увеличении частоты вращения главного барабана с 520 до 560 оборотов/мин^–1 происходит непрерывное уменьшение дефектов нити. Можно отметить, что узелки и тонко-толстые места в пряже приводят к снижению показателя IPI пряжи [1]. А при более высокой скорости главного барабана чесальной машины приводят к уменьшению общего IPI пряжи. Более высокая скорость шляпок дает хороший результат в удалении узелков. За счет эффективного удаления узелков и короткого волокна эффективно снижается ворсистость пряжи. Если увеличить скорость съемного барабана, IPI пряжи увеличится из-за плохого перехода волокна из главного барабана и генерации узелков [13].

3. Влияние типа технологических параметров на ворсистость.

Рисунок 3. Влияние 3 разных типов технологических параметров на ворсистость

На рисунке 3 показано влияние разных типов технологических параметров на индекс ворсистости пряжи. Было замечено, что очень мало изменяется индекс ворсистости пряжи по мере увеличения скорости чесания. Что касается ворсистого покрова, то в нем нет никаких существенных изменений. Ворсистость увеличивается по мере увеличения скорости главного барабана из-за высокого разрыва волокна и образования короткого волокна в пряже. Отделение волокон друг от друга больше, когда скорость главного барабана ниже. Ворсистость оптимальна при оптимальной скорости съемного барабана, потому что более высокая скорость съемного барабана разрывает волокно, в связи с чем короткое волокно увеличивается, следовательно, увеличивается ворсистость [12]. Хотя в нашем эксперименте мы увеличили скорость главного барабана и шляпки, но есть способ уменьшить скорость съемного барабана. Следовательно, здесь также можно сказать, что скорость чесания по индексу ворсистости пряжи не является значительной.

4. Влияние разных типов технологических параметров на прочность одиночной нити (Rkm).

Рисунок 4. Влияние 3 разных типов технологических параметров на прочность одиночной нити (Rkm)

Скорость приемного барабана была увеличена для того, чтобы достигнуть лучшей очистки волокнистого материала, удаления сорных примесей и короткого волокна. Снижение содержания короткого волокна в пряже увеличивает показатель прочности пряжи Rkm. Прочность пряжи увеличивается с увеличением скорости шляпок. По мере того как скорость шляпок увеличивается, эффективность очистки чесания также увеличивается, за счет этого увеличивается значение Rkm в пряже. На нашем примере мы также можем исследовать, что с увеличением скорости приемного барабана Rkm шляпок также пряжи значительно увеличивается.

5. Влияние вида технологических параметров на удлинение пряжи.

Рисунок 5. Влияние 3 разных типов технологических параметров на удлинение пряжи

На рисунке 5 показано влияние технологических параметров на удлинение пряжи. Можно утверждать, что увеличение скорости главного барабана, шляпок и приемного барабана улучшает интенсивность расчесывания волокон в процессе чесания, что влияет на их ориентацию, в результате чего удлинение увеличивается при разрыве.

IV. Заключение

Выращенное хлопковое волокно в Республике Узбекистан имеет завышенный индекс микронейра от 4,6 до 5,0 величины, что затрудняет качественный переход прядильного производства, но использование высокотехнологичного современного оборудования в прядильной промышленности дает возможность производить продукцию высокого качества.

Использование новой технологии в процессе прядильного производства еще не означает, что в итоге мы получим качественный продукт. В переходный период, когда используется старое оборудование и вводится новое, более совершенное оборудование, необходимо учитывать оптимизацию параметров рабочих частей машин, что и было выполнено в данной работе.

Список литературы:
1. Тожимирзаев С.Т., Парпиев Х., Парпиев Д.Х. Влияние скоростных режимов приемного барабана на качество пряжи // Интернаука. – 2020. – № 15 (144). – С. 95–102 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://elibrary.ru/item.asp?id=42772174.
2. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.Truetzschler.com/TCCTechnikENCardClothing/. Artzt P. Short staple spinning: Quality assurance and increased productivity // ITB – International Textile Bulletin. – 2003. – № 49 (6). – P. 10.
3. Card TC 15-Brochure, Trutzschler Spinning,Trützschler GmbH & Co. KG Textilmaschinenfabrik, Mönchengladbach, Germany [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.truetzschler-spinning.de/en/products/card/technical-highlights/.
4. Cripps H. High speed revolving flats: An enhancement to card performance // Proceedings of Beltwide Cotton Conference. – San Antonio, TX, 1995. – P. 1389.
5. Influence of short fibers on the quality characteristics of the product, yield of yarn and waste of cotton fiber / S. Tojimirzayev, D.B. Khudayberdiyeva, H. Parpiyev and Z. Erkinov // International Journal of Innovation and Scientific Research. – 2014. – Vol. 6. – №. 1. – P. 44–49 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ijisr.issr-journals.org/.
6. Leifeld F. New features of a high-tech card // Melliand Textilberichte International Textile Reports. – 1994. – № 10. – P. 75.
7. Rieter Card C 75, The Concept for Excellence, Rieter Machine Works Ltd., Winterthur, Switzerland / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.rieter.com/en/Wikipedia/articles/fiber-preparation/the-card/the-operating-zones-of-the-card/feed-device-to-the-licker-in/; https://www.rieter.com/products/systems/fiber-preparation/card-c-75.
8. Schlichter S. Improved raw material utilization with new concepts in Cleaning and Carding // Pakistan Textile Journal. – February 2001.
9. The effect of fixed flats on yarn quality / M.R. Mahmoudi, C.A. Lawrence, A.A. Dehghani, B.D. Greenwood // Journal of the textile institute. – 2000. – № 93. – P. 197–209.
10. Uster® statistics-2018 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.uster.com/en/service/uster-statistics/.
11. Van Alphen W.F. The card as a deducting machine // Melliand Textilberichte. – 1980. – № 12. – P. 1523.
12. Vasudevan P. An investigation into the effect of licker-in design on carding performance, PhD thesis. – The University of Leeds, Leeds, U.K., April 2005.