Удосконалення первинної обробки низькосортної лляної сировини для одержання котоніну

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 677.021.9

Удосконалення первинної обробки низькосортної лляної сировини для одержання котоніну

05.18.03 - первинна обробка та зберігання продуктів рослинництва

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Домбровська Олена Петрівна

Херсон 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Херсонському національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, професор Вировець В'ячеслав Гаврилович, Інститут луб'яних культур Української академії аграрних наук, головний науковий співробітник відділу селекції і насінництва конопель;

кандидат технічних наук Ткачова Тамара Михайлівна, Київський національний університет технологій та дизайну, доцент кафедри матеріалознавства та технології переробки текстильних волокон.

Провідна установа:

Інститут сільського господарства Полісся УААН, відділ льону, м. Житомир.

Захист дисертації відбудеться “23” березня 2006 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.02 при Херсонському національному технічному університеті за адресою: Україна, 73008, м. Херсон-8, Бериславське шосе, 24, корпус 1, ауд. 223.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Херсонського національного технічного університету за адресою: Україна, 73008, м. Херсон-8, Бериславське шосе, 24, корпус 1.

Автореферат розісланий “15”лютого 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради О.П. Сумська

котонізація лляний волокно

АНОТАЦІЯ

Домбровська О.П. Удосконалення первинної обробки низькосортної лляної сировини для одержання котоніну. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05. 18. 03 - первинна обробка та зберігання продуктів рослинництва. - Херсонський національний технічний університет, Херсон, 2005.

Захищається рукопис, що містить теоретичні й експериментальні дослідження в галузі первинної обробки низькосортної лляної сировини з метою підготовки її до механічного котонування та отримання котоніну.

У роботі встановлено, що для збільшення виходу котонізованих волокон завдовжки до 40 мм та з фізико-механічними показниками, наближеними до показників бавовняного волокна, необхідно здійснювати процес штапелювання на відрізки заданої довжини на стадії первинної обробки низькосортної лляної сировини.

В результаті дослідження процесу чесання лляного волокна, одержаного із різаного на задану довжину сирцю, виявлено, що вплив процесу чесання на вкорочення штапельованого волокна є незначним, а оптимальна кількість обробок на чесальній машині не повинна перевищувати двох.

Передбачуваний економічний ефект від впровадження удосконаленого технологічного процесу, що забезпечує збільшення виходу котонізованих волокон прядильної групи завдовжки до 36-40 мм, становитиме 919,54 грн. у розрахунку на виготовлення 1 тонни котоніну.

Ключові слова: механічне котонування; низькосортна лляна сировина; штапельоване лляне волокно.

АННОТАЦИЯ

Домбровская Е.П. Совершенствование первичной обработки низкосортного льняного сырья для получения котонина. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05. 18. 03 - первичная обработка и хранение продуктов растениевод-ства. - Херсонский национальный технический университет, Херсон, 2005.

Защищается рукопись, содержащая результаты теоретических и экспериментальных исследований в области первичной обработки низкосортного льняного сырья с целью подготовки его к механической котонизации и получения из него котонина.

В работе проанализированы способы и технологические цепочки получения котонина из короткого льняного волокна. Установлено, что небольшой выход котонизированных прядомых волокон одинаковой длины обусловлен отсутствием необходимой степени параллелизации льняных волокон перед их штапелированием (укорочением). Было предложено осуществлять процесс штапелирования именно на стадии первичной обработки льняной тресты. С этой целью была разработана технология, позволяющая подготавливать низкосортное льняное сырье к механической котонизации.

Разработана роторная резательная машина и рассчитаны ее скоростные параметры. Резание слоя льняного сырца на отрезки 0,045 м осуществляется при заданной скорости перемещения материала 0,5 м/с и частоте вращения барабана экспериментальной резательной машины 167 мин -1.

С помощью априорного ранжирования определены факторы, оказывающие наибольшее влияние на процесс мятья неориентированного слоя резаного сырца в мелкорифленых вальцах экспериментальной мяльной машины. Это - удельное давление в паре мяльных вальцов, толщина слоя резаного льняного сырца и средний угол ориентации волокон в слое.

В результате применения центрального композиционного ротатабельного планирования получена математическая зависимость процента умина данного слоя сырца в процессе обработки на экспериментальной мяльной машине от удельного давления в паре мяльных вальцов, толщины слоя сырца льна и среднего угла ориентации волокон в слое льняного сырца. Полученная зависимость позволила получить уравнение для определения удельного давления в паре мяльных вальцов в процессе промина слоя льняного резаного сырца на экспериментальной мяльной машине.

При определении влияния процесса чесания на укорачивание льняного волокна, полученного из резаного на заданную длину сырца, а также оптимального количества прочесов с целью приближения его характеристик к параметрам хлопка, выявлено, что процесс чесания незначительно влияет на укорочение штапельного волокна. При этом оптимальное количество обработок на чесальной машине не должно превышать двух.

Установлено, что для увеличения выхода котонизированных льняных волокон с длиной до 40 мм и физико-механическими показателями, приближенными к показателям хлопкового волокна, необходимо перерабатывать перележалую тресту по разработанной технологии, при этом длина резки сырца должна составлять 0,045 м.

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана технология получения котонина из низкосортной льняной тресты. Данная схема технологического процесса включает в себя типовое оборудование заводов ПОЛВ и хлопкоперерабатывающих предприятий, а также дополнена экспериментальными мяльной и резательной машинами.

Апробация предложенного способа подготовки низкосортного льняного сырья к механической котонизации и разработанной для его реализации технологической цепочки получения котонина, которая обеспечивает увеличение выхода равномерных по длине прядомых волокон, подтверждают эффективность выполненных разработок.

Котонин, полученный из низкосортного льняного сырья в соответствии с предложенной технологией, по показателям длины, среднего диаметра, линейной плотности, разрывной нагрузки, а также закостренности отвечает требованиям, предъявляемым к котонизированному льняному волокну, которое предназначается для производства смешанной льнохлопковой пряжи на оборудовании хлопкоперерабатывающих предприятий.

Предполагаемый экономический эффект от внедрения усовершенствованного технологического процесса составит 919,54 грн. в расчете на изготовление 1 тонны котонина.

Ключевые слова: механическая котонизация; низкосортное льняное сырье; штапелированное льняное волокно.

ANNOTATION

Dombrovskaya E.P. Improvement of primary treatment of low-grade linen raw material for the receipt of cotton. - A manuscript.

The dissertation for receiving of science degree of technical science candidate on specialty 05.18.03 - primary processing and storing plant products. - Kherson National Technical University, Kherson - 2005.

There is on the defensive a manuscript contain the results of researches theoretical and experimental in area of the primary processing of low-grade linen raw material with the target of preparation of it to mechanical cottoning and receipts from it of fibres of similar to slamming.

It is set in work, that for the increase of return of fibre of similar to slamming long to 40 mm and with close indexes physical and mechanical to the indexes of cotton fibre, it is necessary to carry out the process of shortening on the stage of primary treatment of low-grade linen raw material.

As a result of research of process of combing of the cut flax fibre from a raw flax fibre on the set length, it is offered, that influencing of process of combing on the process of fibre of cut is insignificant, and an optimum amount on the machine of combing must not exceed the two.

The supposed economic effect from introduction of the improved technological process will make 919,54 UAH calculating on making of a 1 ton of fibres of similar to slamming.

Key words: mechanical cottoning; low-grade linen raw material; shortened linen fibre.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Останнім часом виникла гостра потреба у забезпеченні підприємств текстильної промисловості України власною сировиною. В зв'язку з необхідністю зменшити залежність від постачання імпортної бавовни важливим є питання виробництва бавовноподібного лляного волокна - котоніну, а також удосконалення та розробки нових способів і технологічного обладнання для його виробництва.

Відомо, що процес котонізації короткого лляного волокна в основному полягає в штапелюванні (вкороченні) волокна, очищенні його від костриці та розщепленні на елементарні волокна. В цілому, якщо говорити про особливості всіх відомих схем переробки лляного волокна в котонін, слід зазначити, що їх відмінність полягає в способі штапелювання волокон, а інші операції здійснюються за допомогою чесальних і стрічкових машин різних марок та модифікацій при різному їх розміщенні в технологічному ланцюжку. Однак існуючі лінії забезпечують вихід волокна, придатного для переробки за бавовняною системою прядіння, у якому волокна прядильної групи дуже відрізняються за довжиною, що не сприяє раціональному налагодженню прядильного обладнання та отриманню якісної пряжі.

Таким чином, дослідження в напрямку вдосконалення процесу штапелювання лляної сировини з метою підвищення відсотка виходу волокон прядильної групи, приблизно однакових за довжиною, яка відповідає довжині тонковолокнистої бавовни, є актуальними.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема досліджень є складовою частиною науково-дослідних робіт, що проводяться кафедрою переробки, стандартизації і сертифікації сировини Херсонського національного технічного університету за темою: „Розробка ресурсозберігаючих технологій первинної переробки льону та конопель для створення екологічно чистих товарів народного вжитку”, номер державної реєстрації 0199U001229, протокол № 2 від 04.11.1998 р. та за проектом 05.06.02/000042 (5.6.12Б) договору № ДП /330-2003 від 25.07.2003 р. за темою „Нові ресурсозберігаючі технології поглибленої переробки конопель в південному регіоні з метою одержання целюлозних напівфабрикатів”, які затверджено рішенням експертної ради Міністерства освіти і науки України №197 від 01.04.2003 р. Особистий внесок автора полягає в удосконаленні процесу переробки сирцю льону у котонін і дослідженні впливу механічних операцій на якість підготовленої до котонізації сировини та кінцевого продукту.

Мета і завдання дослідження. Метою даної роботи є розробка технологічного процесу отримання котоніну з низькосортної лляної сировини шляхом удосконалення процесу первинної механічної обробки льону.

Для досягнення поставленої мети потрібно було вирішити такі завдання:

проаналізувати існуючі способи та технології котонізації лляного волокна;

виявити основні недоліки існуючих технологій механічного котонування та визначити напрямки розвитку механічної технології котонізації;

розробити новий спосіб котонування на етапі первинної механічної обробки лляної сировини;

розробити нову технологічну лінію отримання котоніну з низькосортної лляної сировини для підвищення виходу волокон прядильної групи однакової довжини;

розробити нову різальну машину для штапелювання орієнтованого та паралелізованого шару сирцю льону на задану довжину та розрахувати її швидкісні параметри;

визначити необхідну кількість пар дрібнорифлених м'яльних вальців для підвищення ефективності процесу м'яття та видалення костриці з неорієнтованого шару різаного сирцю льону;

визначити та обґрунтувати основні фактори, що впливають на процес м'яття неорієнтованого шару різаного сирцю льону;

розробити математичну модель процесу м'яття неорієнтованого шару різаного сирцю льону в дрібнорифлених вальцях;

визначити вплив кількості обробок волокна на чесальній машині на зміну довжини та фізико-механічних показників котонізованого лляного волокна;

визначити вплив різного ступеня вилежування лляної трести та обробки її за новою технологією на довжину та фізико-механічні показники котонізованого лляного волокна.

Об'єкт дослідження - процес механічного котонування лляної сировини.

Предмет дослідження - низькосортна лляна сировина.

Методи дослідження. Задачі, поставлені у роботі, вирішувалися за допомогою теоретичних та експериментальних методів.

Теоретичні дослідження швидкісних параметрів роботи різальної машини та механізму втягування матеріалу у вальці м'яльної машини проводилися аналітичними методами.

Визначення факторів, що найбільш впливають на відсоток умину при обробці неорієнтованого шару різаного сирцю льону в м'яльній машині, проводилося за допомогою апріорного ранжування, а за допомогою методів математичного аналізу одержано модель процесу м'яття неорієнтованого шару лляного сирцю.

Результати експериментальних досліджень оброблялися із застосуванням методів математичної статистики.

Для визначення тонини котонізованих лляних волокон проводили дослідження діаметра волокна відповідно до методики визначення тонини волокон бавовни.

Оцінка якості лляної трести, довжини та основних фізико-механічних показників котоніну проводилася за допомогою загальноприйнятих методик згідно з державними стандартами на лляну сировину та текстильні матеріали.

Дослідження процесу котонування волокон і аналіз числових моделей, а також статистична обробка результатів експериментальних досліджень проводилася з використанням IBM-сумісного ПК із застосуванням табличного процесора Microsoft Excel (Office - 2000).

Наукова новизна одержаних результатів:

вперше науково обґрунтовано і експериментально підтверджено доцільність штапелювання волокон льону до довжини бавовни на стадії первинної обробки лляної сировини шляхом різання орієнтованого шару сирцю;

встановлено математичну залежність відсотка умину лляної сировини від питомого тиску у парі м'яльних вальців, товщини шару різаного сирцю та середнього кута орієнтації волокон у шарі в процесі обробки неорієнтованого шару різаного сирцю льону в дрібнорифлених м'яльних вальцях;

визначено оптимальну кількість прочісувань для одержання котонізованого лляного волокна з фізико-механічними характеристиками, наближеними до відповідних характеристик бавовняного волокна.

Практичне значення одержаних результатів.

Використання розробленого способу отримання підготовленого до котонування волокна з низькосортної лляної сировини дозволило за рахунок вдосконалення процесу первинної обробки сирцю льону виготовити котонін з підвищеним вмістом волокон однакової довжини. Даний спосіб захищено патентом України № 36522А та отримано рішення про видачу деклараційного патенту на корисну модель по заявці № u200500830 від 15.06.2005 р.

Результати проведених досліджень апробовано на ВАТ „Льонокомбінат Старосамбірський” Львівської області. З волокна, підготовленого до котонування, після чесання на двох машинах ЧМД-5 на ВАТ „Льонокомбінат Старосамбірський” отримано котонін (акт виробничих випробувань від 26 серпня 2005 р.).

Економічний ефект від впровадження нової технології підготовки низькосортної лляної сировини до котонізації й подальшого отримання котоніну становить 919,54 грн. у розрахунку на виготовлення 1 тонни котоніну.

Особистий внесок здобувача. Здобувач самостійно сформулювала й обґрунтувала задачі досліджень, критично проаналізувала науково-технічну літературу з проблем переробки короткого лляного волокна у котонін, провела теоретичні дослідження процесу м'яття неорієнтованого шару лляного сирцю, розробила технологію одержання котоніну з низькосортної лляної сировини, провела лабораторні аналізи якісних показників лляної трести, волокна та отриманого з нього котоніну, здійснила експериментальні дослідження процесу котонування лляного волокна, обробила експериментальні дані, узагальнила результати та сформулювала висновки.

В наукових працях, виконаних зі співавторами, здобувачеві належить постановка задач, проведення експериментальних досліджень, наукове обґрунтування результатів та висновків.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи було заслухано й обговорено:

на науково-технічній конференції „Проблеми легкої і текстильної промисловості на порозі нового століття”, Херсонський державний технічний університет, м. Херсон, 1999 р.;

на науково-технічній конференції „Проблеми легкої і текстильної промисловості на порозі нового століття”, Херсонський державний технічний університет, м. Херсон, 2000 р.;

на науковій конференції „Наукові розробки молоді на сучасному етапі”, Київський національний університет технологій та дизайну, м. Київ, 2005 р.;

на семінарі професорсько-викладацького складу факультету технології і дизайну Херсонського національного технічного університету, м. Херсон, 2005 р.

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи викладено в 9 публікаціях, у тому числі статей у провідних наукових фахових виданнях України - 5, патентів України - 1, тез доповідей на конференціях - 3.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, загальної характеристики роботи, п'яти розділів основної частини, висновків, списку літературних джерел і 1 додатка. Дисертацію викладено на 157 сторінках машинописного тексту, вона містить 45 рисунків, 25 таблиць та 1 додаток. Список літературних джерел охоплює 147 найменувань.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі подано загальну характеристику роботи, розкрито сутність і стан наукової проблеми та її значення, обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та завдання досліджень, встановлено наукове та практичне значення одержаних результатів, охарактеризовано об'єкти та методи досліджень.

У першому розділі подано критичний огляд літератури за темою дисертації та визначено напрямки нових досліджень, проаналізовано відомі способи одержання котоніну з волокон льону, а також сучасні технологічні лінії для механічного котонування низькосортної лляної сировини. Аналіз наукової, патентної і технічної літератури дозволив виявити головний недолік відомих способів котонізації короткого лляного волокна. Він пов'язаний з низьким відсотком виходу волокон прядильної групи завдовжки 36-40 мм. Це обумовлено неможливістю здійснити достатню паралелізацію короткого волокна перед його різанням, бо коротке лляне волокно являє собою сплутану неорієнтовану масу. Існуючі способи вкорочення волокон не забезпечують необхідної якості вихідного матеріалу, підготовленого до котонізації та подальшого прядіння. Підвищення ефективності процесу штапелювання при механічному способі котонування можливе за рахунок удосконалення технології переробки лляної сировини, при якій умова паралельності волокон одне одному буде збережена.

Виходячи з вищевикладеного, сформульовано мету роботи і визначено напрямки досліджень.

У другому розділі, що складається з п'яти підрозділів, викладено основні методи досліджень. Розділ містить інформацію про використану в роботі рослинну сировину, опис технологічних операцій та обладнання для проведення експериментальних досліджень, методи виконання експериментальних досліджень та статистичні методи обробки одержаних результатів. Подано фізико-механічні характеристики сланкої лляної трести з різним ступенем вилежування. Описано порядок проведення досліджень та наведено схему розроблюваного технологічного ланцюжка підготовки лляної сировини до котонізації (рис.1).

Наведено характеристики використаних приладів і експериментальної техніки та описано методики визначення показників якості лляної трести, підготовленого до котонізації волокна та котоніну. Визначення довжини, гнучкості та міцності трести проводилося за відповідними методиками, викладеними в ГОСТ 2975-73 „Треста льняная. Технические условия” і ГОСТ 24383-89 „Треста льняная. Требования при заготовках”. Фізико-механічні показники волокна, підготовленого до котонізації, визначалися так само, як і якість котоніну, для оцінювання якого, в більшості випадків, використовують методи визначення якості волокон бавовни та вовни. Для визначення діаметра підготовленого до котонування волокна та котонізованого лляного волокна дослідження проводилися відповідно до методики, викладеної у ГОСТ 17514-93 „Шерсть натуральная. Методы определения тонины”. Розривне навантаження волокна визначалося згідно з ГОСТ 3274.1-72 „Хлопковое волокно. Методы определения разрывной нагрузки и линейной плотности” розривом жмутів на штапельному динамометрі ДШ-3М. Лінійна щільність визначалася шляхом розрахунків. У процесі обробки експериментальних даних використовувалися методи математичної статистики.

У третьому розділі наведено результати теоретичних досліджень. Для здійснення технологічного процесу штапелювання орієнтованого шару різаного сирцю льону під час його обробки за запропонованою схемою було розроблено дослідну роторну різальну машину та проведено розрахунок її швидкісних параметрів. На рис. 2 наведено технологічну схему цієї різальної машини. Шар сирцю вкорочується за допомогою чотирьох ножів, що закріплені на хрестовині барабана. При обертанні барабана ножі ударяють по шару матеріалу зверху вниз.

Розрахунок швидкісних параметрів даної машини з урахуванням швидкості переміщення сирцю до місця різання, яка дорівнює швидкості переміщення в м'яльній машині М-100-Л, було проведено за такими формулами:

, (1)

де n б - частота обертання різального барабана, хв-1;

Vн - колова швидкість ножів, м/хв;

Д б - діаметр твірної ножів барабана, м.

, (2)

де Lн - відстань між сусідніми ножами по колу, м;

Тп - час переміщення сирцю на відстань 0,045 м, хв.

, (3)

, (4)

де Lв - задана довжина відрізка сирцю, м;

Vм - швидкість переміщення матеріалу, м/с.

За допомогою проведених розрахунків було визначено, що для здійснення процесу різання сирцю льону на відрізки завдовжки 0,045 м при швидкості переміщення матеріалу 0,5 м/с частота обертання барабана дослідної різальної машини повинна дорівнювати 167 хв-1.

Для відділення волокна від деревини і забезпечення сприятливих умов подальшої котонізації шар різаного сирцю льону піддавався обробці на дослідній м'яльній машині, у якої першою парою є не гладкі, а рифлені вальці.

У підрозділі 3.2 також описано теоретичні дослідження механізму втягування неорієнтованого шару різаного сирцю льону в пару дрібнорифлених вальців. При аналізі механізму втягування неорієнтованого шару сирцю льону в зону деформації розглядалися умови симетричного проминання, коли обидва вальці мають однаковий діаметр й обидва є приводними (рис. 3).

Прототипом даної машини було обрано лабораторну м'ялку ЛМ-3, яка застосовується для виділення непошкодженого лляного волокна при визначенні показника його міцності.

Розрахунок механізму втягування матеріалу в пару дрібнорифлених м'яльних вальців було проведено за такими формулами (5-9):

, (5)

де µ - коефіцієнт тертя між матеріалом і вальцями; µ = 0,5 (для рифлених вальців);

ц - кут між лінією центрів вальців та елементарною площадкою зіткнення матеріалу з вальцями в момент втягування.

, (6)

де R - радіус вальця, м;

Н - товщина вхідного шару сирцю, м;

д - товщина вихідного шару сирцю, м.

, (7)

, (8)

. (9)

Отримане в результаті розрахунку значення діаметра дрібнорифлених м'яльних вальців свідчить про виконання умови втягування матеріалу.

М'яття неорієнтованого шару різаного сирцю в парі дрібнорифлених вальців є складним процесом. Основним показником ефективності процесу м'яття є величина відсотка умину. За допомогою апріорного ранжування було встановлено фактори, що найбільше впливають на відсоток умину в процесі м'яття неорієнтованого шару сирцю. Це - питомий тиск у парі м'яльних вальців, товщина шару різаного сирцю льону та середній кут орієнтації волокон у шарі.

Для виявлення взаємної дії вищезазначених факторів на показник відсотка умину сировини було проведено серію дослідів за допомогою методів математичного планування експерименту.

Математичну модель другого порядку одержано шляхом реалізації центрального композиційного ротатабельного планування, що складається з реплік типу 23, шести „зоряних” точок і шести центральних точок. Інтервали варіювання і нульові точки, обрані з технологічних міркувань, наведено в табл. 1.

Таблиця 1 Рівні й інтервали варіювання факторів

Фактори	Рівні варіювання	Інтервал варіювання
	-1,68	-1	0	+1	+1,68
х1 - питомий тиск у парі м'яльних вальців, кгс/см	0,93	1,0	1,1	1,2	1,27	0,1
х2 - товщина шару, мм	1,64	3	5	7	8,36	2
х3 - середній кут орієнтації волокон у шарі, град	29,7	45	67,5	90	105,3	22,5

Завдяки використанню методів планування та математичної обробки результатів експерименту отримано математичну залежність показника відсотка умину сировини в процесі м'яття, що має вигляд:

(10)

Аналіз математичної моделі показав, що вплив всіх трьох факторів на ефективність м'яття неорієнтованого шару сирцю льону є значимим, але найбільший вплив має фактор х1 - питомий тиск у парі м'яльних вальців. При його збільшенні у прийнятому діапазоні зміни параметрів відсоток умину збільшується. У четвертому розділі наведено експериментальні дослідження з отримання волокна, підготовленого до подальшої котонізації за запропонованою технологією. Визначено вплив ступеня вилежування низькосортної лляної трести та довжини різання сирцю на фізико-механічні показники одержаного котоніну. На підставі отриманих значень показників відсотка умину та вмісту костриці (табл.2) було визначено оптимальну кількість пар дрібнорифлених вальців у дослідній м'яльній машині.

Таблиця 2 Залежність відсотка умину та вмісту костриці від кількості пар вальців

Кількість пар вальців	Відсоток умину, %	Вміст костриці, %
1	11,84	21,1
2	27,16	19,8
3	36,95	16,4
4	43,32	11,7
5	47,50	10,3
6	48,41	10,1

Дані таблиці свідчать про те, що показники відсотка умину та вмісту костриці після обробки лляного волокна у м'яльній машині, яка має шість пар дрібнорифлених вальців, змінюються несуттєво порівняно з аналогічними показниками після обробки на м'яльній машині з п'ятьма парами дрібнорифлених вальців. Виходячи з цього, робимо висновок, що оптимальна кількість пар дрібнорифлених вальців у дослідній м'яльній машині дорівнює п'яти.

При отриманні котоніну лляне волокно, підготовлене до котонування за схемою, наведеною на рис. 1, надходило на чесальну машину ЧМД-5. Оскільки в процесі чесання відбувається розділення жмутів технічного волокна на елементарні волокна, що призводить до вкорочення волокна, довжина різання сирцю становила 40, 45 і 50 мм. Переробці піддавали сирець льону, вироблений з трести із ступенем вилежування 5,0; 7,5 та 10,0.

Аналіз результатів експериментальних досліджень розподілу волокон за довжиною показав, що процес чесання майже не впливає на вкорочення штапельованого волокна, а в отриманому волокні найвищим є відсотковий вміст волокон прядильної групи, довжина яких змінюється у відносно вузькому інтервалі. Так, при переробці сирцю, довжина різання якого становила 40 мм, найбільша кількість волокон мала довжину 31-35 мм; при довжині різання 45 мм найвищим був відсотковий вміст волокон завдовжки 36-40 мм; а при довжині різання 50 мм отримали найбільшу кількість волокон завдовжки 41-45 мм (рис. 4-6).

З метою виявлення впливу процесу чесання на зміну фізико-механічних показників, волокно, підготовлене до котонізації за запропонованою технологією, піддавалося неодноразовій обробці на чесальній машині. Результати визначення таких фізико-механічних показників отриманого котонізованого волокна, як середній діаметр, лінійна щільність, розривне навантаження, наведено на рис. 7-9.

Дані гістограми відображають зміну цих показників в залежності від зміни кількості чесань волокна, виробленого з трести, відокремлюваність якої дорівнювала 5,0; 7,5 та 10,0. Гістограми свідчать про те, що з ростом показника відокремлюваності значення середнього діаметра волокон зменшуються (рис.7). Якщо після першої обробки на чесальній машині ЧМД-5 цей показник в залежності від відокремлюваності трести дорівнював 20,5-26,2 мкм, то після другого чесання він становив 16,4-19,6 мкм, а після третього - 15,9-18,8 мкм.

Аналогічна тенденція простежується і при зміні показників лінійної щільності і розривного навантаження. Їх значення також зменшуються при збільшенні показника відокремлюваності і кількості обробок на чесальній машині.

Показник розривного навантаження (міцність) лляного волокна, виділеного з перележалої трести льону (відокремлюваність 7,5; 10,0), після чесання вищий, ніж у бавовни. Таким чином відпадає необхідність у жорсткому контролюванні процесу вилежування трести. Також з'являється можливість одержувати якісний котонін з перележалої трести льону, з якої до цього часу вдавалося отримувати тільки низькосортне довге та коротке волокно.

Аналіз одержаних даних про зміну фізико-механічних показників котонізованого волокна свідчить про недоцільність третьої обробки на чесальній машині, оскільки після третього чесання не відбулося суттєвої зміни показників середнього діаметра, лінійної щільності та розривного навантаження і збільшилася кількість пачосів.

Встановлено, що для отримання котоніну, придатного для переробки в пряжу за кардною системою прядіння на бавовнопереробних підприємствах, згідно з розробленою технологією необхідно використовувати волокно, одержане з сланкої трести льону, показник відокремлюваності якої вище 5,0, при довжині різання сирцю 0,045 м.

В п'ятому розділі наведено технологічний ланцюжок отримання котоніну за запропонованою технологією. Технологічний процес обробки низькосортної лляної сировини та отримання з неї котоніну здійснюється на стандартному обладнанні заводів ПОЛВ і бавовнопереробних підприємств, але технологічний ланцюжок доповнено дослідними м'яльною та різальною машинами (рис. 10).

Котонін, отриманий з низькосортної лляної трести за наведеною схемою, має наступні показники: вміст волокон прядильної групи завдовжки 36-40 мм - 55,11%; штапельна довжина - 41,8 мм; середній діаметр - 16,4 мкм; лінійна щільність - 0,33 текс; розривне навантаження - 7,37 сН; засміченість - 0,77%.

Фізико-механічні показники отриманого волокна свідчать про те, що якісний котонін можна одержати шляхом підготовки низькосортної лляної сировини до котонування на стадії її первинної обробки.

В підрозділі 5.2 охарактеризовано напрямки промислового використання штапельованого лляного волокна, отриманого за розробленою технологією. Так, надто короткі волокна, що утворюються в процесі очищення і штапелювання, є цінною сировиною для виготовлення нетканих матеріалів, медичної вати, а також можуть використовуватися і в автомобілебудуванні. Застосування очищених штапельованих лляних волокон завдовжки 36-40 мм дає можливість формувати сировинні суміші для виготовлення доброякісної льонобавовняної пряжі середньої лінійної щільності.

Апробація результатів досліджень у виробничих умовах - на ВАТ „Льонокомбінат Старосамбірський” - підтвердила основні теоретичні й експериментальні положення, викладені в даній дисертаційній роботі, що засвідчено актом виробничих випробувань.

1	Підсушування лляної сировини та подача її до обробки (сушильна машина СКП-1-10ЛУ)
2	Процес м'яття шару лляної трести (м'яльна машина М-100-Л)
3	Процес різання сирцю льону та транспортування до подальшої переробки (дослідна роторна різальна машина)
4	Процес м'яття неорієнтованого шару сирцю льону (дослідна м'яльна машина з п'ятьма парами дрібнорифлених вальців)
5	Процес трясіння та видалення вільної костриці з волокна (трясильна машина з верхнім гребінним полем)
6	Процес очищення, розпушення та змішування волокна (очисник кілковий ОН-3, розпушувач горизонтальний ГР-8 та змішувач безперервної дії СН-1)
7	Процес чесання лляного волокна (чесальна машина ЧМД-5 -2 шт.)

Рис. 1 Схема технологічного процесу отримання котоніну з низькосортної лляної сировини

Розрахунок економічної ефективності було проведено в порівнянні з традиційною технологією отримання короткого волокна та одержання з нього котоніну. Впровадження технології підготовки лляної сировини до котонізації на стадії первинної обробки та подальшого виготовлення котоніну дозволяє одержати економічний ефект 919,54 грн. на 1 тонну котоніну.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

Теоретичні та експериментальні дослідження процесу механічного котонування низькосортної лляної сировини дозволили підвищити вихід волокон прядильної групи однорідних за довжиною за рахунок удосконалення технології одержання котоніну шляхом штапелювання сирцю льону на стадії первинної обробки лляної сировини.

Розроблено нову роторну різальну машину для одержання волокон заданої довжини, придатних для переробки в текстильній, целюлозно-паперовій та фармацевтичній промисловості, на якій на відміну від існуючих аналогів здійснюється вкорочення сирцю льону.

Вперше запропоновано застосовувати м'яльну машину з дрібнорифленими вальцями в новому технологічному ланцюжку отримання котоніну з низькосортної лляної трести. Експериментально визначено оптимальну кількість пар вальців у цій машині.

Вперше одержано математичну модель залежності показника відсотка умину сировини в процесі м'яття неорієнтованого шару різаного сирцю льону від питомого тиску в парі м'яльних вальців, товщини шару різаного сирцю льону та середнього кута орієнтації волокон у шарі. Це дозволило регулювати параметри м'яльної машини під час обробки неорієнтованого шару різаного сирцю льону.

На підставі експериментальних даних визначено оптимальну довжину різання сирцю льону і кількість обробок на чесальній машині для отримання лляного волокна, за своїми фізико-механічними показниками наближеного до бавовни.

Розроблено нову технологію переробки низькосортної лляної трести в котонін, згідно з якою штапелювання волокна до довжини тонковолокнистої бавовни відбувається на стадії первинної обробки сировини. Завдяки цьому з'явилася можливість одержувати якісний котонін з перележалої трести з відокремлюваністю 7,5 та 10,0.

Котонін, отриманий з низькосортної лляної сировини згідно з запропонованою технологією, за показниками довжини, середнього діаметра, лінійної щільності, розривного навантаження, а також засміченості кострицею відповідає вимогам до котонізованого лляного волокна, призначеного для виробництва змішаної льонобавовняної пряжі на обладнанні бавовнопереробних підприємств.

Апробація запропонованої технології отримання котоніну з низькосортної лляної сировини підтверджує ефективність виконаних розробок. Очікуваний економічний ефект від впровадження розробленої технології становить 919,54 грн. у розрахунку на виготовлення 1 тонни котоніну.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Домбровська О.П. Економічна ефективність удосконалення технологічного процесу переробки льонотрести // Легка промисловість. - 1999. - №1-2. - С. 43.

2. Антонов С.І., Домбровська О.П., Хижняк С.Ю. Підготовка сировини для одержання однотипного волокнистого матеріалу // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2000. - №4. - С. 19-20.

3. Дисертантом проведено аналіз способів переробки лляної сировини та виявлено основні недоліки існуючих способів приготування сланкої трести різних типів.

4. Домбровская Е.П., Кобяков С.М., Березовский Ю.В. Исследование влияния различных факторов на обработку неориентированной стеблевой массы льнотресты // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2004. - №2(9). - С. 35-37.

5. Дисертанту належить аналіз факторів, що впливають на процес м'яття неорієнтованого шару різаного сирцю.

6. Березовський Ю.В., Домбровська О.П. Використання нових підходів конструювання сушарки для лляної трести підвищеної вологості // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2004. - №2(9). - С. 157-158.

7. Дисертанту належить аналіз способів підготовки лляної трести підвищеної вологості до механічної обробки.

8. Домбровська О.П., Коб'яков С.М., Валько М.І. Напрямки розвитку технології котонізації льоноволокна // Легка промисловість. - 2005. - №2. - С. 44-45.

9. Дисертанту належить визначення і обґрунтування напрямків розвитку технології котонізації льоноволокна.

10. Патент України №36522А, МПК А01D45/06, D01С1/04. Спосіб отримання однотипного волокнистого матеріалу з трести льону / С.І. Антонов, О.П. Домбровська; Заявл. 28.12.1999; Опубл. 16.04.2001, Бюл. №3. - 3 с.

11. Дисертантом запропоновано отримувати однотипний волокнистий матеріал шляхом приготування сланкої трести льону на льонищі та її механічної обробки.

12. Антонов С.И., Домбровская Е.П. Актуальность получения однотипного волокнистого материала // Сборник трудов Всеукраинской научно-технической конференции „Проблемы легкой и текстильной промышленности на пороге нового века” (19-22 октября 1999 г.). - Херсон: Херсонский гос. техн. ун-т, 1999. - С. 146-147.

13. Дисертанту належить аналіз технологій переробки лляної сировини з метою отримання однотипного волокнистого матеріалу.

14. Антонов С.И., Домбровская Е.П. Исследование влияния инерционности вальцов мяльной машины на интенсивность обработки слоя тресты // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины: Материалы Всеукраинской научно-технической конференции (9-12 октября 2000 г.). - Херсон: Херсонский гос. техн. ун-т, 2000. - №4. - С. 174.

15. Дисертанту належить розрахунок часу переміщення верхнього вальця, його прискорення та сили інерції.

16. Домбровська О.П., Коб'яков С.М. Проблеми та перспективи розвитку технології котонізації льоноволокна // Збірка праць IV Всеукраїнської ювілейної наукової конференції молодих вчених та студентів (17-19 травня 2005 р.). - К.: Київський нац. ун-т технологій та дизайну, 2005. - том І. - С. 121.

17. Дисертанту належить визначення перспективних напрямків розвитку технології котонізації лляної сировини.

Размещено на Allbest.ru

...