Наукові основи технологічних процесів одержання модифікованого лляного волокна

При плющенні стеблини відбувається зсув шару клітин, серед яких є і жмути волокон. Внаслідок прокатування матеріалу у гладких валках, зовнішні шари зсуваються відносно тих, що знаходяться всередині. Різниця у довжині дільниць зовнішнього та внутрішнього шарів волокон DL може бути визначена за формулою:

DL=ab-ac=R a-R sin a=R(a-sin a)(3)

Відносне подовження луб'яного волокна:

= (4)

Напруження s, що виникає у дільниці волокна внаслідок деформації стеблини згідно з законом Гука дорівнює:

s =, (5)

де Е - модуль пропорційності при розтягуванні волокна.

Для визначення напруження, достатнього для відокремлення волокна від деревної частини стебла льону, потрібно провести розрахунок розподілу напруження на всю деформовану дільницю стеблини. Якщо розподіл напруження відбувається рівномірно на дільниці волокна довжиною L=Rsina (рис.6) та шириною b, то сумарна сила Р дорівнює:

(6)

Сумарна сила зчеплення волокна з деревиною на цій дільниці: К=kR sina b

Для відокремлення волокна від деревини треба щоб виконувалась умова: Р>К, отже

, (7)

звідки d і 2k або:

; (8)

Для відокремлення волокна від деревини при плющенні стеблин у гладких валках необхідно, щоб кут обхвату стеблини валком був більшим ніж . При збільшенні кута обхвату в два рази інтенсивність дії плющильного валка збільшується у 4 рази. Чим більше опір зчеплення, тим більше повинен бути кут обхвату.

Встановлено, що сила тиску валків на шар стеблин, достатня для зсуву волокон, знаходиться у зв'язку з розмірами шару, плющильного валка (R) та напруженням у камбіальному шарі стебла:

, (9)

де dк - напруження у камбіальному шарі стеблини, під час плющення досягає показника межі міцності при зсуві;

R - радіус плющильного валка;

b - ширина шару стеблин, що піддаються плющенню.

Гіпотеза про причину порушення зв'язку між луб'яною та деревною частинами стебла базується на зсуві волокон в камбіальному шарі під дією горизонтальної складової зусилля розтягування. Експериментальними роботами підтверджено, що сила розтягування волокна в процесі плющення круглими валками майже вдвічі більша, ніж при статичному стисненні.

Визначення показника межі міцності камбіального шару лубоволокнистого матеріалу при його плющенні прокатуванням (9) враховує вплив зусилля розпирання та розмір валків, але не встановлює взаємозв'язок його з технологічними показниками, тому пропонується розраховувати межу міцності камбіального шару за формулою:

, (10)

де Fp - питоме зусилля розпирання;

1 - координата перерізу максимального питомого стиснення;

2- координата перерізу завантаження луб'яної сировини у плющильні валки.

В свою чергу взаємозв'язок між р1 та р2 характеризується рівнянням:

arctg р1- 2 arctg р2=0 (11)

При дослідженні процесу плющення класичним способом більшість дослідників розглядали стеблину льону як жорстке середовище і не враховували особливості будови лубоволокнистого матеріалу. З урахуванням хімічного складу і морфологічних властивостей лубоволокнистий матеріал можна представити як жорстко-пластичне середовище Сен-Венана. Фізична модель процесу плющення стеблини трести льону як багатошарового циліндра наведена на рис.8. При втягуванні в міжвалковий простір жорстко-пластичне середовище зазнає деформації зсуву g, при цьому розвивається певне напруження t зсуву. В міру заповнення матеріалом всієї зони деформації напруження зсуву на межі середовище - валок досягають найбільшого значення вподовж осьової лінії. В поперечному перерізі міжвалкового зазора окремі шари волокнистого матеріалу рухаються з однаковою швидкістю, що змінюється від перерізу до перерізу, до того ж на межі матеріал-валок можливе сковзання.

Математичне формулювання задачі включає відповідно диференціальне рівняння руху середовища в міжвалковому просторі, рівняння нерозривності та реологічне рівняння стану Сен-Венана:

dp/dx =±to/h (12)

qv=2Vh=2(V-Vск)h (13)

t =±to, (14)

деdp / dx - градієнт тиску, що розвивається в міжвалковому просторі;

qv - об'ємна продуктивність плющильної пари;

2h - локальна висота міжвалкового зазора.

При розробці нових технологій первинної обробки рослинної сировини необхідно враховувати енергетичні витрати на процес плющення. Питома технологічна потужність процесу плющення дорівнює:

(15)

Процес плющення є необхідною підготовчою операцією перед м'яттям трести, бо суттєво порушує зв'язок між волокном та деревиною, зменшує витрати енергії на роботу злому та усуває причини виникнення розриву волокна при згинанні. Застосування фізичної моделі у вигляді багатошарового циліндра дозволяє провести аналіз явищ, які відбуваються в стеблах трести льону при плющенні. Поступовий зсув окремих шарів паралельно осі стебла сприяє відокремленню волокнистого шару від деревини і позитивно впливає на розщеплення технічних волокон на елементарні. В цьому випадку найважливішим слід вважати питання про збереження цілісності лляних волокон. Пропонується проводити процес плющення в декілька етапів з поступовим збільшенням навантаження на стебла трести. В кожному з вузлів плющення зсув окремих шарів в структурі багатошарового циліндра буде поступово зростати, а остаточне руйнування цілісності конструкції стебла відбудеться лише при максимальному навантаженні (рис.8). В цьому випадку на подальшу технологічну операцію - м'яття надходитимуть не просто зламані на певну довжину дільниці стебел, а найліпшим образом підготовлені сектори структури стебла, в яких волокнисті жмути будуть максимально звільнені від зв'язків з деревиною, а самі волокна збережуть міцність завдяки м'яким режимам плющення.

Застосування плющення в декілька етапів дозволяє:

створити попередній натяг всіх компонентів багатошарової конструкції;

забезпечити послідовність зсуву окремих шарів;

зменшити навантаження руйнування і збереження цілісності волокон льону;

створити умови для кращого дроблення і розщеплення волокон.

Напруження, що виникає в розтягнутому шарі стебел трести при їх згинанні в робочих органах м'яльних машин, може призвести до розриву луб'яного волокна або до відокремлення його від деревини. Умовою безпечного відокремлення волокна є створення напруження розтягування на криволінійній дільниці чи в окремому секторі стеблини, що передається на достатньо малу елементарну частину поверхні лубу (рис.9).

Відносне подовження зовнішнього шару, що розтягується, при згинанні дорівнює:

, (16)

де h - відстань від нейтрального шару до зовнішнього;

R - радіус згинання;

j - кут повороту перерізу.

Згідно з законом Гука напруження розтягування дорівнює:

(17)

Якщо розміри стрічки волокна дорівнюють , то сила, що розтягує зовнішній шар буде дорівнювати:

(18)

Сила зчеплення між шарами на дільниці довжиною L дорівнює:

К = k L b, (19)

де k - питоме зчеплення.

Від співвідношення показників сили розтягування Ррозт та сили зчеплення між шарами луб'яного волокна К залежить подальший технологічний процес обробки.

Умови рівноваги К = Ррозт:

 (20)

При K > P волокно буде безперечно розірване, при відбудеться відокремлення. Отже, щоб досягти рівноваги, слід добиватися зламування елементів деревної частини трести на дільниці з довжиною

L злам = (21)

Така довжина носить назву критичної (Lкр). З точки зору технології первинної обробки луб'яних волокон необхідно досягати подрібнення деревної частки стеблин, зберігаючи волокно непошкодженим. Тому процес руйнування трести слід організувати таким чином, щоб значення показника сили зчеплення К було меншим за силу розтягування: К < Ррозт або Lзлам < Lкр

Lзлам < (22)

Наведені вище залежності відносяться до аналізу різних способів механічного руйнування стеблин луб'яних рослин. Вони можуть бути базою для розрахунків устаткування. В технології одержання модифікованих лляних волокон слід також враховувати вплив фізико-механічних чинників, які обумовлюють проведення технологічного процесу переробки. Серед таких чинників - послідовність операцій руйнування стеблин, як цілісної конструкції. В цьому випадку місце розміщення плющильного вузла в технологічній лінії має особливе значення. М'яття цілих непошкоджених стеблин найчастіше призводить до розривання волокон.

Як зазначено вище, організація технологічного процесу руйнування деревної і волокнистої частин стебла трести, вибір устаткування і режимів обробки залежать від жорсткості сировини, яка функціонально пов'язана з модулем пружності матеріалу і моментом інерції перерізу стебла відносно нейтральної осі. Внаслідок плющення жорсткість стеблин трести значно зменшується і майже миттєво відбувається перерозподіл сил (рис.10).

Жорсткість стеблини обумовлюється її діаметром і може бути визначена за формулою:

ЕІ = 0,05 d4, (23)

д еЕ - модуль пружності матеріалу, Па;

І - момент інерції перерізу відносно нейтральної осі, м4;

d - діаметр стеблини, м.

Жорсткість деревної і волокнистої частин стебла лляної трести суттєво відрізняються. Кількість подвійних згинань до повного руйнування при рівноважній вологості волокон 12% дорівнює: для деревної частини - 1500, а для лляного волокна - 13500.

Діаметр стебел трести при плющенні може бути основною характеристикою сировини при розробці технологічних режимів модифікації лляного волокна. З агротехніки вирощування льону відомо, що діаметр стебла лляної соломи залежить від густоти посівів і сорту льону-довгунця.

В дисертаційній роботі представлена наукова концепція розробки оптимальних режимів плющення з метою модифікації лляних волокон на основі значень діаметра стебел лляної трести. Залежно від діаметра стебел вибираються оптимальні значення модуля пружності і тиску плющильних валків на сировину. Таким чином, одним з напрямків механічної модифікації лляних волокон в процесі плющення є вибір сировини певного сорту і діаметра та створення на цій основі оптимальної технології. Щоб керувати процесом руйнування стебла трести при збереженні якості волокна, слід визначати жорсткість стебел. Діаметр стебел є регульованою величиною, якою можна варіювати: вирощувати льон певного діаметра з врахуванням густоти посівів або вибирати умови обробки стебел. На основі теоретичних і експериментальних досліджень встановлені оптимальні значення модуля пружності і тиску плющильних валків на сировину для одержання модифікованих лляних волокон.

Більш глибинні перетворення сировини відбуваються на стадії куделеприготування, де здійснюється глибоке очищення волокон льону від деревних залишків, руйнування луб'яних жмутів, подрібнення, витягування і потоншення. Встановлено, що в штапельній діаграмі довжина волокон, які утворюються внаслідок механічної обробки відходів тіпання, залежить від швидкості руху волокнистої сировини у вузлах живлення при її транспортуванні в тіпальних машинах КПА. На основі теоретичного аналізу і створення моделі руху волокнистого продукту в процесі витягування шару відходів тіпання встановлено закономірність зміни якості волокон в процесі їх обробки в окремих вузлах КПА. Характер зміни довжини волокон, що входять до складу штапелю, при обробці їх у витягувальній парі, зображено на рис.11.

У п'ятому розділі подана розробка технологій модифікації лляних волокон. Процес отримання високоякісного короткого волокна з відходів тіпання на льонозаводах має складатися з таких операцій:

попереднє збагачення відходів тіпання у трясильній машині;

підсушування збагачених відходів тіпання в сушильній машині;

трясіння на другій трясильній машині;

формування шару у шароформуючому механізмі;

обробка шару підсушених відходів на м'яльній та тіпальній машинах куделеприготувального агрегату (КПА);

остаточне очищення на третій трясильній машині.

Попереднє збагачення відходів тіпання на першій трясильній машині зводиться до зниження вмісту в них вільної, незв'язаної з волокном костриці, що полегшує наступні операції механічної обробки їх на куделеприготувальному агрегаті. Закостриченість відходів після першої трясильної машини зменшується. з 260-280% до 140-160%, а їх маса зменшується майже у 1,4 рази.

Для поліпшення умов руйнування присушистої костриці в м'яльній машині відходи тіпання підсушують, в результаті вологість відходів тіпання знижується з 12 до 6-7%, що спричиняє зростання жорсткості і ламкості костриці. Гнучкість волокна після підсушування майже не змінюється. Внаслідок цього спрощується руйнування і видалення костриці з маси відходів тіпання при їх подальшій механічній обробці.

Після сушіння відходи тіпання знову обробляють на трясильній машині, в результаті закостриченість їх знижується до 120-130%. Повторна обробка відходів на трясильній машині потрібна також і для вирівнювання шару за товщиною перед його потоншенням. Формування шару необхідної щільності проводиться у спеціальному шароформуючому механізмі. При цьому відбувається розпрямлення волокон і часткова паралелізація. Волокна орієнтуються певним чином по відношенню до вальців м'яльної машини. Якщо шар не вирівнювати за товщиною, то подальші операції м'яття і тіпання будуть малоефективними.

В процесі м'яття відбувається зламування та подрібнення деревини, порушення зв'язку між волокном та деревиною в стеблинах низькосортної трести і часткове видалення подрібненої і відокремленої костриці.

Операція тіпання відходів призначена для інтенсивного знекостричення волокна. Проте на відміну від тіпання довгого волокна, де відбувається повне знекостричення, при тіпанні відходів необхідно порушити зв'язок між деревиною та волокном у пасмах, що важко обробляються. Остаточне очищення короткого волокна від деревини відбувається на трясильній машині, яка встановлюється останньою у складі куделеприготувального агрегату.

Процес трясіння відходів тіпання з метою очищення їх від костриці проводять на трясильних машинах. Завдяки багаторазовим коливанням відходи тіпання звільняються від насипної костриці та інших неволокнистих домішок. В трясильних машинах видаляється близько 60% від загальної кількості костриці, що міститься у відходах тіпання.

Всі сучасні трясильні машині можна об'єднати у дві групи:

машини з нижнім гребеневим полем;

машини з верхнім гребеневим полем.

Основними робочими органами трясильних машин є гребеневі валики, що виконують коливальні рухи. Взаємодіючи з матеріалом, голки розпушують його, і в утворені порожнини костриця випадає під ґратки. Голки гребінчастого поля забезпечують часткове відокремлення костриці, зв'язаної з волокном, а також кращу паралелізацію та розпушування волокна.

Ефективність очищення відходів тіпання в трясильних машинах залежить від тривалості їх обробки та інтенсивності дії робочих органів. Останні в свою чергу знаходяться в прямій залежності від технологічних та кінематичних параметрів трясильних машин. Призначенням куделеприготування є максимальне видалення деревних і мінеральних домішок з відходів тіпання, щоб суттєво знизити енергетичні витрати на сушіння та механічну обробку. З цією метою до складу технологічної лінії КПА необхідно включати трясильні машини з нижнім гребеневим полем, як найбільш ефективні.

Трясильні машини відіграють важливу роль у знекостриченні відходів тіпання. Вплив кількості гребеневих валків на вміст костриці, що залишається у відходах тіпання після процесу трясіння матеріалу з різною щільністю, показано на рис.12. Встановлено, що закостриченість відходів тіпання постійно знижується за гіперболічним законом незалежно від щільності шару волокон на ґратках. При цьому костриця легше видаляється з тонких шарів волокна. Для досягнення однакового показника закостриченості вихідного продукту при збільшенні щільності відходів тіпання від 0,4 до 0,8 кг/м2 необхідно збільшити кількість гребеневих валків вдвічі з 14 до 28 або майже вдвічі збільшити тривалість обробки відходів. Тому доцільніше при постійній продуктивності технологічної лінії обробляти шар відходів з меншою щільністю при більшій швидкості його проходження через гребінчасте поле. Для досягнення мінімальної закостриченості потрібно збільшити кількість гребеневих валків, замість однієї встановити 2 трясильні машини підряд, або першу - перед сушильною машиною, другу - після сушильної машини перед куделеприготувальним агрегатом.

Використання трясильних машин в процесі збагачення відходів тіпання має ще один позитивний чинник. В процесі трясіння відбувається також вирівнювання волокнистого шару в поздовжньому та поперечному напрямках. Характер таких змін нерівності шару відходів тіпання для різної кількості гребеневих валків зображено на рис.13.

Збільшення кількості гребеневих валків з 14 до 28 дозволяє зменшити показник коефіцієнта варіації до 1-2% порівняно з нормативним 8-10% та вихідним показником нерівності шару 20-25% при вимірюванні товщини шару на відрізках довжиною 10 см. Встановлення двох трясильних машин замість однієї перед КПА додає ще одну перевагу - поліпшує рівність волокнистого шару. Враховуючи, що нерівність шару за масою призводить в процесі сушіння до нерівності за вологістю, найдоцільніше встановити обидві трясильні машини перед сушаркою. Сушіння рівномірного та меншого за масою волокнистого шару дозволяє знизити витрати тепла і отримати збагачені відходи тіпання з рівномірною вологістю.

Аналіз зміни закостриченості відходів тіпання в процесі трясіння свідчить, що збільшення кількості коливань голок сприяє зменшенню вмісту костриці. Проте, для трясильних машин з нижнім гребеневим полем недоцільно застосовувати частоту коливань більше 240 хв-1, бо за таких умов структура волокнистого шару порушується, утворюється велика кількість розривів та відбувається скручування відходів у жмути. З цієї ж причини розмах голок більше 54° вживати також недоцільно.

Швидкість руху відходів тіпання під час трясіння помітно впливає на якість очищення волокна від костриці. Для отримання задовільних результатів очищення відходів швидкість руху матеріалу в трясильній машині повинна підтримуватись в межах від 0,6 до 0,8 м/c.

Інтенсивність обробки відходів тіпання у КПА залежить від головних чинників процесу: частоти обертання тіпальних барабанів, швидкості руху волокнистої сировини, а також конструктивних особливостей устаткування.

Кількість ударних дій (Д), що може отримати волокнистий шар за час проходження його через кожну секцію тіпальної машини, залежить від частоти обертання тіпальних барабанів, швидкості живлення машини сировиною та конструктивних параметрів вузла тіпання:

Д1

де n - частота обертання тіпальних барабанів, хв-1;

К1 - кількість пружків на кожному з барабанів (К1=16);

К2 - кількість барабанів в кожній тіпальній секції (К2=2);

L - довжина дільниці шару волокон, що знаходиться в зоні тіпання,

для барабанів діаметром 230 мм довжина L=0,1 м;

V - швидкість живлення, регулюється в межах 30-43 м/хв.

Частота обертання тіпальних барабанів в кожній секції сучасних КПА типу КПМЛ або КПАЛ регулюється окремо від інших, тому загальну кількість ударних дій на волокнистий шар у цих агрегатах визначають як суму дій у кожній з трьох окремих секцій за формулою:

Дзаг = ДI + ДII + ДIII

Розміри поля тіпання, де відбувається процес очищення, подрібнення і розщеплення технічних волокон на елементарні, залежать від конструктивних розмірів вузла тіпання і характеризуються кутом тіпання (рис.14). В свою чергу процес очищення шару відходів тіпання відбувається тим інтенсивніше, чим більші довжина поля тіпання і кількість робочих пружків, що одночасно знаходяться в полі тіпання. Головними недоліками вузлів тіпання сучасних КПА є мала довжина поля тіпання, складна система регулювання кількості ударних дій з боку тіпальних пружків на шар волокнистої сировини та недостатня кількість робочих пружків в зоні тіпання, тому умови регулювання інтенсивності обробки відходів тіпання надто обмежені. З метою спрощення системи регулювання технологічних параметрів та поліпшення очищувальної здатності устаткування у ХДТУ розроблено конструкцію тіпального вузла КПА нового типу. Конструкція такого вузла суттєво відрізняється від традиційних аналогів, бо має лише один тіпальний барабан, діаметр якого збільшено до 1 м. При цьому довжина дільниці шару волокон, що знаходиться в зоні тіпання збільшена до 0,5 м та спрощено умови регулювання частоти обертання барабана. Кількість робочих пружків, що знаходяться одночасно в полі тіпання, може регулюватися від 15 до 45 залежно від якості вихідної трести і бажаного ступеня очищення. Застосовувати менше 15 робочих пружків в зоні тіпання недоцільно.

На діючих льонозаводах роботу тіпальної машини характеризують комбінованим технологічним показником (Дзаг), що встановлює загальну кількість ударних дій на кожен елемент волокон. В разі використання тіпальної машини нового типу для характеристики процесу очищення коротких лляних волокон достатньо лише показника Д1, а регулювання зведено до встановлення необхідної частоти обертання барабану (рис.14).

В різних моделях сучасних куделеприготувальних агрегатів використовують тіпальні барабани з загостреними прямолінійними пружками, виготовленими з листового металу товщиною 5 мм. Головним недоліком обробки відходів тіпання в цих машинах є нерівність очищення шару волокон: досить ефективне з боку звернутого до робочої поверхні барабана, і недостатнє - з протилежного боку. Встановлено, що на якість очищення коротких лляних волокон і ступінь їх розщеплення впливає профіль робочої поверхні тіпальних барабанів. Для збільшення ступеня очищення шару відходів тіпання запропоновано застосувати робочі планки з листового металу товщиною 3 мм з пружками спеціального синусоїдального профілю.

В умовах виробництва коротких лляних волокон недостатньо використовувати два діючі показники якості - вміст костриці і міцність скрученої стрічки. Вперше запропоновано оцінювати якість модифікованих лляних волокон за показниками, які застосовуються для оцінки якості інших текстильних волокон, таких як бавовна і вовна: середня масодовжина Lg, модальна масодовжина Lm, штапельна довжина Lш, база В5 та рівномірність, а характер зміни засміченості лляних волокон в процесі обробки тіпальних машин КПА - визначати функцією Річардса.

За останнє десятиріччя чисто лляні тканини побутового призначення практично не виготовлялись, а випускались суміші з бавовняною основою та лляним утоком, що містив до 15% лавсану. Утокову пряжу виробляли з суміші чесаного льону та лляних пачосів. Згідно з діючою технологією лляного прядіння з пачосів та короткого волокна можна виробляти пряжу лише високої лінійної щільності від 220 до 280 текс. Текстильна промисловість зацікавлена в більш ефективному використанні лляного волокна, бо для виготовлення побутових тканин потрібна пряжа 20-29 текс. Підвищити рівень розщеплення технічних волокон можна з використанням чесання. Для переробки модифікованих лляних волокон в чесальній машині потрібно підтримувати параметри: кількість повітря, що видаляється від чесальної машини - 2400-3500 м3/год, гарнітура з висотою голок 2 мм і щільністю більше 1,3 шт/мм2 та шириною ніжки 0,6 мм. Це дає змогу зменшити кількість вузликів у пряжі у 2 рази і товстих місць - у 1,5 рази без зміни кількості тонких місць. Використання пневмомеханічного прядіння та підвищена засміченість лляного волокна порівняно з бавовною значно змінюють завдання чесальних машин. Крім змішування, очищення та чесання волокон, чесальна машина повинна забезпечити можливість отримання стрічки з мінімальним вмістом забруднень та максимальним показником дроблення технічних волокон на елементарні.

При переробці бавовнянолляних сумішей на вітчизняному обладнанні виникає проблема, пов'язана з виділенням значної кількості коротких лляних волокон у відходи. Цю проблему вирішено завдяки модернізації бавовнопрядильного обладнання для переробки на ньому модифікованого лляного волокна в суміші з бавовною та віскозними волокнами. Розроблений метод механічного чесання лляного волокна дозволяє виробляти пряжу середньої лінійної щільності, що містить льон.

Традиційні способи переробки бавовни в суміші з хімічними волокнами не досить досконалі, бо під час розпушування та чесання навіть досить очищених волокон частина з них обривається, закручується й потрапляє у відходи. Це призводить до втрат сировини та збільшення собівартості пряжі. Отже, заслуговує уваги переробка бавовни з іншими натуральними і хімічними волокнами при вирівнюванні довжини останніх. В даному випадку жмути довгих волокон скорочуються на дільниці необхідної довжини й змішуються з бавовною після операцій розпушування та чесання - у вигляді стрічок. Завдяки цьому втрати сировини зводяться до мінімуму.

Для штапелювання низькосортних волокон у вигляді неорієнтованої або орієнтованої маси потрібно застосовувати різання на машинах гільйотинного та роторного типу, що мають у своєму складі транспортуючий і живильний пристрої, а також різальний механізм. На гільйотинних різальних машинах переробляють переважно сильно стиснені волокна у вигляді кіп, які розрізають на смужки потрібної ширини з використанням падаючого вниз ножа. Машини такого типу випускають американські фірми Day - Mixing - Taylor Stiles, італійські Prato, Figli di F. Becherini, французькі Laroche Fils Cours та інші. Ширина смуги волокон, що відрізається, може регулюватися від 40 до 240 мм. При цьому продуктивність машин регулюється в межах 1500-3000 кг/год і вони можуть обслуговувати одночасно декілька куделеприготувальних агрегатів. Машини роторного типу більш динамічні і для транспортування штапельного волокна потребують встановлення систем пневмотранспорту.

ВИСНОВКИ

1.На основі вивчення особливостей фізико-механічної будови стебел льону-довгунця та зміни їх хімічного складу в процесах перетворення лляної соломи в тресту і її механічної обробки здійснено теоретичне обґрунтування і вирішення проблеми розвитку наукових основ технологічних процесів одержання модифікованих лляних волокон з прогнозованими властивостями.

2.Проведені комплексні дослідження з використанням хімічного аналізу для вивчення стану лляної сировини в процесі розстилання, які дозволили одержати функціональні залежності показників відокремлюваності і міцності лляного волокна від тривалості процесу розстилання і дозволили визначити необхідний ступінь підготовки трести для вибору технології подальшої механічної обробки. Визначено, що тривалість біохімічної обробки трести розстиланням становить 28-36 діб для модифікації волокна льону за умови формування сумішної пряжі з бавовною; 20-24 доби - для модифікації волокна льону за умови формування сумішної пряжі з вовною; 21-24 доби - для модифікації волокна льону за умови формування сумішної пряжі з хімічними волокнами.

3.Запропоновано нову фізико-механічну концепцію видалення волокон з лляної трести з урахуванням наявності різних за властивостями компонентів в складі лляної соломи: деревини і волокна. Вперше стебла лляної сировини запропоновано при механічній обробці розглядати як товстостінний циліндр, який складається з декількох шарів. З урахуванням закону Гука процес механічного руйнування лляної сировини на стадії плющення з метою отримання модифікованих лляних волокон теоретично представлено як трифазний: перша фаза - пластична деформація, що спричиняє витягування волокна; друга фаза - деформування структури за рахунок пружної та високоеластичної складової, внаслідок чого відбувається руйнування деревної частини; третя фаза - незворотні деформації і руйнування внутрішніх зв'язків волокнистої частини стебла.

4.На основі теоретичних і експериментальних досліджень визначено, що технологічний процес руйнування деревної частини стебел трести, вибір устаткування і режим обробки знаходяться у функціональній залежності від жорсткості стебел льону, модуля пружності матеріалу і діаметра: ЕI=0,05d4. На цій основі встановлено оптимальні значення модуля пружності і тиску плющильних валків на сировину для одержання модифікованих лляних волокон.

5.Встановлено, що в штапельній діаграмі довжина волокон, які утворюються в результаті механічної обробки відходів тіпання, залежить від швидкості руху волокнистої сировини у вузлах живлення при їх транспортуванні в тіпальних машинах КПА. На основі теоретичного аналізу і створення моделі руху волокнистого продукту в процесі витягування шару відходів тіпання одержано закономірність зміни якості волокон в процесі їх обробки в окремих вузлах КПА.

6.Математичний опис технологій модифікації лляних волокон при їх обробці на трясильних, м'яльних і тіпальних машинах КПА дозволив знайти ряд експериментально-теоретичних залежностей, які визначають граничні значення параметрів налагодження окремих вузлів КПА і процесу обробки відходів тіпання: з метою одержання лляних волокон з прогнозованими властивостями швидкість обертання тіпальних барабанів повинна знаходитись в межах 800-850 хв-1, лінійна швидкість руху відходів тіпання - 30-35 м/хв, щільність шару відходів тіпання - 0,25-0,4 г/м2, частота коливань голок - 95-115 хв-1.

7.Вперше запропоновано оцінювати якість модифікованих лляних волокон за показниками, які застосовуються для оцінки якості інших текстильних волокон, таких як бавовна і вовна: середня масодовжина Lg, модальна масодовжина Lm, штапельна довжина Lш, база В5 та рівномірність, а характер зміни засміченості лляних волокон в процесі обробки на тіпальних машинах КПА - визначати функцією Річардса типу У=а/(1+еb-cx)1/d.

8.Здійснені теоретичні рекомендації з підвищення ефективності роботи тіпальних барабанів, які полягають в тому, що для двосторонньої обробки волокнистого шару відходів тіпання необхідно застосовувати пружки спеціального профілю синусоїдальної форми, які змінюють напрям переміщення волокон не лише паралельно руху потоку, але й перпендикулярно та відносно осі самих волокон. Таке чергування рухів волокон дозволяє найбільш ефективно піддавати обробці всі групи волокон, незалежно від місця їх розташування у волокнистому шарі.

9.Теоретичні закономірності і положення, виведені автором, покладено в основу методології створення як окремих процесів, так і в цілому технології з модифікації лляних волокон. Результати дослідження хімічної і фізичної структури стебел дозволяють створити автоматизовані технології поглибленої обробки лляної сировини з прогнозованими властивостями, які забезпечують зниження енергетичних витрат на обробку відходів тіпання.

10.Спеціальний синусоїдальний профіль робочої поверхні пружків тіпальних машин спонукає волокна в процесі обробки до постійного переміщення не лише в напрямку руху потоку, але й перпендикулярного та відносно вісі самих волокон. Таке чергування рухів волокон дозволяє найбільш ефективно піддавати обробці всі групи волокон, незалежно від місця розташування їх у волокнистому шарі.

11.Досвід застосування розроблених способів виготовлення модифікованих лляних волокон високих номерів показав, що економічний ефект становить 85 грн. на 1 т лляної трести внаслідок підвищення якості волокон, а за умови впровадження нових технологій виробництва волокон довжиною 30-40 мм для змішування з бавовною становить 1,2 млн. грн. на рік.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Валько М.І., Чурсіна Л.А., Семченко В.І. Розв'язання сировинної проблеми - якісне льоноволокно // Легка промисловість.- 1995.- № 4.- С.29.

Автору належать основні ідеї статті і узагальнення результатів.

2. Валько М.І., Чурсіна Л.А., Палійчук В.К. Підготовка короткого льняного волокна до прядіння в умовах льонозаводів // Легка промисловість.- 1996.- №1.- С. 56-57.

Автору належать основні ідеї статті і обробка результатів.

3. Валько М.І. Вплив способу приготування трести на якість льняного волокна // Легка промисловість.- 1998.- № 4.- С.58.

4. Валько М.І., Литвин З.Л. Льон - гідна заміна бавовни // Легка промисловість.- 1998.- №2.-С.14.

Автору належать основні ідеї статті і обробка результатів.

5. Антонов С.И., Валько Н.И., Чурсина Л.А. Теоретические предпосылки повышения качества короткого льняного волокна // Вестник Херсонского государственного технического университета.- 1997.- №1.- С.166-168.

Автору належать основні ідеї статті і узагальнення результатів.

6. Валько М.І. Оцінювання якості льоносировини за кольором // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины.- 1998.- №1.- С.159-161.

7. Валько М.І. Про характер дроблення льняних волокон в процесі котонізації // Вестник Херсонского государственного технического университета.-1998.- №2(4).- С.287-293.

8. Чурсіна Л.А., Валько М.І., Валько В.М., Кузьмич Н.В. Прогнозування технологічних показників роботи підприємств з допомогою ЕОМ // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы.- 1999.- №1.- С.115-119.

Автору належать основні ідеї статті і обробка результатів.

9. Валько М.І. Прогнозування придатності волокнистих матеріалів до котонізації // Вестник Херсонского государственного технического университета.- 1999.- №3(6).- С.290-293.

10. Валько М.І. Про характер нерівноти льняних волокон в процесі куделеприготування // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины.- 1999.- №2.- С.122-124.

11. Валько М.І. Застосування інформаційно - вимірювальної системи для визначення нерівності шару відходів тіпання // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы.- 1999.- №2.- С.72-79.

12. Валько М.І. Зміна хімічного складу льняної сировини під час її обробки // Легка промисловість.- 2000.- №1.- С.53-54.

13. Валько М.І. Оптимізація технології виготовлення льняного волокна з луб'яної стрічки // Легка промисловість.- 2000.- №2.- С.60-61.

14. Валько М.І. Прогнозування якості готової продукції за фізико-механічними показниками вихідної льоносировини // Вісник Технологічного університету Поділля.- 2000.- №1.- С.43-45.

15. Валько М.І. Потрібен досконалий вибір компонентів суміші // Вестник Херсонского государственного технического университета.- 2000.- №3.- С.59-62.

16. Валько М.І., Литвин З.Л. Порівняльна ефективність роботи тіпальних барабанів КПА // Вестник Херсонского государственного технического университета.- 2001.- №4(13).- С.286-290.

Автору належать основні ідеї статті і обробка результатів.

17. Валько М.І. Розвиток теорії руйнування текстильної рослинної сировини // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины.- 2001.- №5.- С.46-49.

18. Валько М.І. Автоматизоване управління технологічним комплексом льонозаводу на основі техніко-економічного аналізу його функціонування // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы.- 2002.- №1(10).- С.130-132.

19. Валько М.І. Модернізація устаткування - веління часу // Вісник Технологічного університету Поділля.- 2002.- Т.2, № 3.- С.202-206.

20. Валько М.І. Хімічна обробка короткого льняного волокна // Легка промисловість.- 2002.- №1.- С.54-55.

21. Валько М.І., Семченко В.І., Литвин З.Л. Прядіння котонізованих коротких волокон льону // Технологія, автоматизація та економіка в переробній галузі. - К.: ІЗМН.- 1998.- С.14-15.

Автору належать основні ідеї статті і обробка результатів.

22. Валько Н.И., Литвин З.Л. Использование короткого льняного волокна при производстве тканей бытового назначения // Научный прогресс в производстве натуральных волокон. - К.: ЦБТИЛегтекспром.- 1995.- С.3-5.

Автору належать основні ідеї статті і обробка результатів.

23. Чурсина Л.А., Валько Н.И., Богданова О.Ф., Решетей А.А. Современный уровень использования отходов производства льно- и пенькозаводов // Ресурсосберегающие технологии. Тематический сборник научных трудов ХИИ.- К.:1993.-18 с.

Автору належать основні ідеї статті і обробка результатів.

24. Валько Н.И., Семченко В.И., Скорченко А.Ф. Изменение прочности и отделяемости волокна льна в процессе приготовления тресты // Ресурсосберегающие технологии в первичной переработке натуральных волокон. Сборник научных трудов ХИИ, К.: 1995.-С.30-33.

Автору належить теоретичне обґрунтування, аналіз і узагальнення результатів.

25. Валько Н.И., Палейчук В.К. Влияние конструктивных и технологических параметров оборудования на эффективность удаления костры из отходов трепания // Научный прогресс в производстве натуральных волокон.- К.: ЦБТИлегтекспром Украины.-1995. С.5-7.

Автору належить теоретичне обґрунтування і аналіз результатів роботи.

26. Валько М.І. Кардочесання льняних сумішей // Ресурсосберегающие и энергосберегающие технологии. Тематический сборник научных статей.-К.:1996.- С.153-154.

27. Валько М.І. Низькономерне льоноволокно - в пряжу // Технологія, автоматизація та економіка в переробній галузі.- К.: ІЗМН.- 1998.-С.12-14.

28. Валько М.І. Кінетика процесу руйнування структури технічних льняних волокон під час котонізації // Вестник Херсонского государственного технического университета.-1998.-№2 (4).-С.278-282.

29. Валько Н.И., Скорченко А.Ф., Палейчук В.К. Ткани из смесовой льно-хлопковой пряжи // Ресурсосберегающие технологии в первичной переработке натуральных волокон.- К.:1995.-С.33-36.

Автору належать основні ідеї статті і висновки.

30. Валько Н.И., Семченко В.И. Выбор сырья для производства котонина // Научный прогресс в производстве натуральных волокон.- К.: ЦБТИлегтекспром Украины.-1995.-С.7-9.

Автору належать основні ідеї статті і висновки.

31. Валько Н.И., Палейчук В.К. Исследование зависимости изменения закостренности и прочности короткого льняного волокна от основных факторов процесса с использованием математического планирования // Научный прогресс в производстве натуральных волокон.-К.: ЦБТИлегтекспром Украины.-1995.С.9-13.

Автору належить теоретичне обґрунтування і узагальнення результатів роботи.

32. Валько Н.И., Хижняк С.Ю. Котонизация льняного волокна на текстильных предприятиях // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины.-2001.-№5.-С.294.

Автору належить теоретичне обґрунтування і аналіз результатів.

33. Валько Н.И. Исследование процесса мацерации стеблей льносоломы при повышенной влажности // Новое в технике и технологии льна. - Ярославль: КТИ.- 1984.-С.40-43.

34. Чурсина Л.А., Валько Н.И., Клевцов К.Н. Новый метод оценки качества льносырья // Ресурсосберегающие технологии в первичной переработке натуральных волокон.- К.: 1995.-С.39-40.

Автору належать основні ідеї і узагальнення результатів.

35. Хижняк С.Ю., Валько М.І. Вибір оптимального процесу переробки натуральних волокон // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины.-2000.- №4.-С.175-176.

Автору належать теоретичне обґрунтування, аналіз і узагальнення результатів роботи, висновки.

Размещено на Allbest.ru

...