Фізико-хімічне обґрунтування та розроблення ресурсоощадної технології шліхтування бавовняної пряжі

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ФІЗИКО-ХІМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ТА РОЗРОБЛЕННЯ РЕСУРСООЩАДНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ШЛІХТУВАННЯ БАВОВНЯНОЇ ПРЯЖІ

Спеціальність: Технологія текстильних матеріалів, швейних і трикотажних виробів

ТКАЧУК ГАННА СЕРГІЇВНА

Київ, 2010 рік



1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Процес шліхтування проводиться для зниження обривності основної пряжі у процесі ткацтва, для підвищення якості тканин і прямо пов'язаний з продуктивністю та ефективністю ткацького виробництва.

Зараз в Україні на текстильних підприємствах не останнє місце посідає виробництво тканин на основі бавовни. Як основний компонент шліхтувальних композицій використовують крохмалі, які відносно дешеві, мають надійну сировинну базу та повністю біологічно розщеплюються без шкоди довкіллю. Але, як відомо, плівки, утворені крохмалем, мають незадовільний комплекс фізико-механічних показників. Вартість шліхти, в залежності від виду клейової речовини, може становити від 23 до 78% собівартості процесу шліхтування. Тому створення нових технологій надасть можливість покращити економічні показники ткацтва.

Нами представлена до захисту розроблена і запропонована технологія шліхтування бавовняних основ із використанням крохмалів та гігроскопічних додатків каоліну й алюмокалієвих квасців.

Актуальність роботи. У текстильній промисловості в процесі шліхтування пряжі як клейовий компонент шліхти широко застосовують крохмалі (75,0 мас.%), які одержують з харчової сировини. При готуванні крохмальної шліхти використовують від 50 до 80 кг. крохмалепродуктів на 1 т. шліхти з метою надання пряжі необхідних міцності та величини приклею. При таких концентраціях шліхта дуже структурована, має високу в'язкість, слабко просякає пряжу. Крім того, шліхта, приготовлена традиційними способами, при охолодженні густішає, розшаровується і починає бродити, що робить неможливим її подальше використання.

Пошук способів шліхтування пряжі, які скорочують застосування крохмалів, зменшують економічні витрати на допоміжний процес шліхтування та знижують собівартість процесу виробництва тканин, є одним з актуальних завдань сучасної текстильної промисловості. Навіть при нинішніх досягненнях у галузі хімії та фізико-хімії полімерів використання синтетичних препаратів є досить дорогим.

Отже, наукове обґрунтування, пошук та розроблення енерго- та ресурсоощадних технологій шліхтування ткацьких основ, які дадуть змогу з одного боку скоротити використання крохмалів, а з іншого - дорогих синтетичних препаратів - є актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота відповідає напряму наукових досліджень Київського національного університету технологій та дизайну, Хмельницького національного університету й Закону України “Про пріоритетні напрями розвитку науки і техніки на період до 2006 року”, який є чинним на сьогодні, ст. №6 “Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості та агропромисловому комплексі” (11.07.2001 №262-ІІІ), Закону України “Про пріоритетні напрями інноваційної діяльності в Україні” (ВВР, 2003, №13, ст. 93), ст. №7 “Стратегічні пріоритетні напрями інноваційної діяльності” і ст. №8 “Середньострокові пріоритетні напрями інноваційної діяльності”, а саме, напряму вдосконалення хімічних технологій, нових матеріалів на період до 2013 року.

Мета і завдання дослідження.

Мета роботи полягає в теоретичному та експериментальному обґрунтуванні застосування нових складів на основі крохмалю для шліхтування бавовняних основ, що забезпечує якісне проведення процесів шліхтування і наступного розшліхтовування, скорочення витрат продуктів харчування та хімічних препаратів, покращення умов праці та стану навколишнього середовища.

Для досягнення мети були вирішені наступні задачі:

- вибір текстильно-допоміжних речовин (ТДР), що дозволяють знизити витрати крохмалю і забезпечують одержання шліхтувальних композицій із доброю змочувальною здатністю та адгезією до волокна, високими гігроскопічними показниками, низьким піноутворенням;

- дослідження структури, в'язкості, колоїдно-хімічних та гігроскопічних показників шліхтувальних композицій;

- вивчення залежності приклею нитки основи від адгезії плівки шліхти до волокна;

- вивчення фізико-механічних показників шліхтованих основ;

- розроблення й оптимізація технології шліхтування бавовняних основ із забезпеченням максимальної економії адгезивів, мінімальної обривності у ткацтві, легкого розшліхтовування і неушкодження волокна.

Об'єкт дослідження - процес розроблення ресурсоощадної технології шліхтування бавовняної пряжі.

Предмет дослідження - технологія шліхтування бавовняних основ крохмальними клейовими композиціями.

Методи дослідження. Поставлені в роботі завдання вирішувалися теоретичними й експериментальними методами.

Контроль вихідних матеріалів, що входять до складу шліхти, проводили відповідно до чинних Державних стандартів України. Якість шліхти визначали відповідно до існуючих методик: визначення сухого залишку шліхти, визначення в'язкості шліхти. Реологічні властивості шліхти визначали за допомогою ротаційного віскозиметра “Rheotest-2”. Оцінку фізико-механічних показників шліхтованої пряжі проводили у відповідності до Державних стандартів і загальних методик на автоматизованій розривній машині 2038 Р-0,05. Оброблення дослідних даних проводили згідно з методами математичної статистики і використанням IBM PC Celeron.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше виявлено специфіку впливу каоліну й алюмокалієвих квасців на в'язкісно-реологічні та колоїдно-хімічні властивості крохмальних шліхтувальних композицій. Встановлено вплив ТДР і складу шліхтувальних композицій на ефективність процесу шліхтування, наступного розшліхтовування та технологічні показники шліхтованих основ.

Найбільш істотні результати, одержані в роботі:

- встановлено взаємозв'язок між здатністю полімеру до тиксотропного відновлення структури в розчині й у плівці на поверхні нитки та вмістом гігроскопічних додатків у шліхті;

- виявлена можливість регулювання величини приклею ниток основи шляхом зміни співвідношення крохмалю та каоліну або квасців у розчині шліхти;

- встановлено, що міцність на розтяг шліхтованих ниток визначається адгезійним зв'язком плівки шліхти з волокном, а видовження - когезійними властивостями полімерної складової композиції;

- показано можливість спрямованого впливу на тертя нитки по напрямній при обробленні її шліхтою різних складів;

- розроблено математичну модель деформації шліхтованої за запропонованою технологією нитки основи;

- оптимізовано склад шліхтувальної композиції, що передбачає скорочення витрат харчових продуктів і хімічних матеріалів, поліпшення умов праці та стану навколишнього середовища.

Практичне значення одержаних результатів. На основі аналізу одержаних експериментальних даних виявлено закономірності, які покладені в основу створення нових композицій для шліхтування. Розроблено, оптимізовано й запропоновано енерго- та ресурсоощадний технологічний процес шліхтування основ і розшліхтовування тканин із бавовни, який зменшує витрати харчових продуктів, хімічних реактивів, енергетичних ресурсів. Розроблена технологія шліхтування бавовняних основ дозволяє:

- на 20-25% скоротити витрати крохмалю при готуванні шліхти, що становить 45-85 грн. на 1 т. шліхти;

- скоротити витрати або виключити ТДР зі складу шліхти;

- знизити обривність основ при переробленні у ткацтві в 2,0-2,1 разу;

- знизити вологість повітря та рівень запиленості у ткацьких цехах;

- знизити рівень забруднення стічних вод;

- одержати економічний ефект у розмірі 73 грн. на 1000 м. тканини.

Розроблену технологію шліхтування апробовано на Херсонському ВАТ “ХБК”. Виробничі випробування підтвердили можливість готування й ефективність використання шліхти на основі крохмалю з додатками каоліну й алюмокалієвих квасців для шліхтування ткацьких основ із бавовняної пряжі. Очікуваний економічний ефект впровадження цієї технології становить 29 тис. грн. на рік у цінах 2008 р.

Особистий внесок здобувача. Здобувачем проведено постановку й обґрунтування цілей і завдань дослідження, аналіз науково-технічної літератури та патентної інформації, вивчення питань виробничої технології шліхтування, розроблення методик досліджень, виконання експерименту в лабораторії та на виробництві, обґрунтування, розроблення й оптимізацію технології шліхтування, проведення апробації запропонованої технології на виробництві. Усі положення, що виносяться на захист, не містять ідей чи розробок, що належать співавторам, з якими були опубліковані наукові статті. В усіх наукових працях, що опубліковані у співавторстві, здобувачу належать: обґрунтування мети, основних завдань роботи та шляхів їх вирішення, напрацювання експериментальних даних, теоретичне обґрунтування результатів, висновки.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на:

- щорічних університетських наукових конференціях Хмельницького національного університету за період 2000-2009 років;

- Регіональній науково-практичній конференції “Технологічний університет в системі реформування освітньої та наукової діяльності Подільського регіону”, Хмельницький, 1995 р.;

- Всеукраїнській науково-технічній конференції “Фізико-хімічні принципи створення новітніх технологій в текстильній та легкій промисловості”, Хмельницький, 1996 р.;

- Міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми економії енергії”, Львів, 1998 р.;

- Всеукраїнській науково-практичній конференції “Проблеми легкої та текстильної промисловості на порозі нового століття”, Херсон, 2000 р.;

- Всеукраїнській науково-практичній конференції “Львівські хімічні читання”, Львів, 2001 р.;

- Міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми економії енергії”, Львів, 2001 р.;

- Міжнародній спеціалізованій виставці “Енергоощадність - 2001”, Львів, 2001 р.;

- ІV Міжнародній науково-практичній конференції “Наука и образование - 2008”, Софія, 2008 р.;

- V Міжнародній науково-практичній конференції “Новейшие научные достижения - 2009”, Софія, 2009 р.;

- ІV Міжнародній науково-практичній конференції “Dny vedy - 2009”, Прага, 2009 р.;

- V Міжнародній науково-практичній конференції “Europejska nauka XXI powiek - 2009”, Перемишль, 2009 р.;

- Міжкафедральному науковому семінарі на базі кафедри матеріалознавства та технології переробки текстильних волокон Київського національного університету технологій та дизайну, Київ, 2009 р.

Публікації.

Публікації за темою дисертаційної роботи включають 22 найменування, серед них 11 статей у фахових наукових виданнях, 10 тез доповідей на конференціях, 1 Деклараційний патент на корисну модель.

Структура та обсяг роботи.

Дисертаційна робота складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, додатків, списку використаних джерел.

Робота містить 208 сторінок друкованого тексту, у тому числі 160 сторінок основного тексту, 40 рисунків, 55 таблиць, 29 сторінок додатків, списку використаних джерел, який містить 175 найменувань.



2. ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету, завдання дослідження, наукове та практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі проведено аналіз літературних джерел щодо сучасних стану та тенденцій у технології шліхтування основ. Це враховано при виборі об'єкта дослідження.

Проаналізовано роботи, які присвячені вивченню реологічних властивостей полімерних систем, оскільки в'язкість шліхти є чи не найважливішим показником при нанесенні плівки полімеру на текстильну основу. У цих працях наголошується, що якісні шліхтувальні препарати є дорогими, часто забруднюють навколишнє середовище, а сам процес шліхтування є надзвичайно ресурсо- та енергоємним. Звертається увага на те, що якісний приклей є важливим показником шліхтованої основи. Літературні дані, які присвячені нескладним і дешевим методам збільшення адгезії полімерної плівки шліхти до основи саме з використанням сполук алюмінію, відсутні, що враховано при виборі напрямку досліджень.

У другому розділі розглянуті фізико-хімічні властивості шліхти та шліхтованих основ. Звертається увага на особливості будови та властивостей сполук алюмінію, які мають активні центри адсорбції, хемосорбції та гідратації. Завдяки амфотерності у кислому та нейтральному середовищах частинки утворюють позитивний, а в лужному - негативний потенціалутворювальний шар йонів. Каолін (КЛ) утворює колоїдні розчини, а квасці (КВ) добре розчинні у воді речовини із дисоціацією на йони і наступним повним гідролізом:



- з утворенням дрібнодисперсного золю, який є поверхнево активним і пронизаним дрібними порами, що утримують воду. КЛ, як і Al(OH)3, позитивно заряджений у нейтральному середовищі і перезаряджається (1):

Частинки КЛ і КВ добре адсорбуються у структурі крохмальних (КР) гелів, які мають надлишок від'ємного заряду. Завдяки цьому застосування КР гелів, що містять у якості гігроскопічних додатків (ГД) КЛ або КВ, призводить до зниження електровід'ємності системи “нитка - плівка шліхти”. Розподіл шліхти на нитці основи стає більш однорідним.

КР шліхта в процесі термомеханічного способу приготування спінюється. Колоїдна дисперсія КЛ або КВ, яка накопичується на пінних сегментах, знижує їх стійкість та унеможливлює піноутворення. Плівка шліхти менше обсипається при переробці основ, зменшується запиленість ткацького виробництва завдяки наявності адсорбентів вологи.

Наведено характеристику клейових речовин, ТДР та хімічних реактивів, які були використані в роботі, а також методику лабораторного приготування шліхти.

Визначення динамічної в'язкості розчинів полімерів здійснювали за допомогою ротаційного віскозиметра “Rheotest-2” при 20°С та діапазоні градієнта швидкостей зсуву від 3 до 1312 с-1. Реологічні властивості каолінових та крохмально-каолінових композицій показали їхню відмінність. Динамічна в'язкість систем з збільшується зі збільшенням вмісту каоліну. Це не результат механічного змішування. При взаємодії полімерного ланцюга КР і кристалів КЛ виникають додаткові зв'язки, які зменшують рухливість ланцюгів крохмалю, збільшують структурованість системи і утворюють більш жорсткі ланцюги.

В'язкість систем збільшується при збільшенні вмісту будь-якого компоненту системи. Псевдо-пластичний характер течії систем описується рівнянням Оствальда-де Віля:

Де:

ф - напруження зсуву;

Па - градієнт швидкості зсуву при течії, що встановилася, с-1;

K - коефіцієнт консистентності, n - індекс течії.

КР-КЛ системи мають значно вищу в'язкість, ніж КР гелі, отже, колоїдні дисперсії мають загущувальну здатність. Проте чисті КЛ суспензії мають набагато нижчу з, ніж крохмальний гель. Суспензія каоліну стабільна, це підтверджується ступенем його тиксотропного відновлення (ТВ) 94-95%. Під дією деформаційних сил система мало руйнується і орієнтується у потоці в напрямку напруженості зсуву. При додаванні КЛ до крохмалю збільшується ступінь ТВ системи (із 79% до 89-93%). Реологічні властивості систем КР-КЛ відрізняються від традиційних КР шліхт і головним чином залежать від вмісту в них КЛ. Чим більший ступінь ТВ системи, тим вищі технологічні показники має приклей (ПР), що формується на нитці основи при шліхтуванні. Вивчали реологічні властивості дослідних складів шліхти зі вмістом КР (г/л-1): 20, 30, 40, 50, 60, додатки КЛ та КВ у кількості 0,5% мас. від маси крохмалю вводили до крохмальної суспензії.

Величина з збільшується зі збільшенням вмісту клейового компонента і знижується при збільшенні швидкості зсуву. Наявність ГД у дослідних концентраціях не впливає на з гелів, тому що окремі агрегати частинок оточуються міцно адсорбованими на їхній поверхні водними оболонками, які полегшують ковзання таких агрегатів одного біля одного. Отже, наявність дрібних дисперсій у гелі не погіршує рухливості шліхти при нанесенні її на нитку. У малоконцентрованих системах зміни в'язкості порівняно невеликі. За характером кривих досліджувані системи є псевдопластичними рідкоподібними тілами Освальда. Традиційна КР шліхта буде швидше руйнуватися, ніж шліхта з додатками КЛ та КВ. Реологічні криві утворюють петлю гістерезису, яка відповідає руйнуванню і відновленню структури. Гелі, які містять додатки КЛ і КВ, мають високі значення ТВ: 79-86%. Це сприяє доброму закріпленню шліхти у міжволоконному просторі при високих швидкостях шліхтування та формуванню оптимальних величини та якості приклею. Колоїдно-хімічні показники шліхти визначали при 20°С. Досліджували наступні крохмальні шліхтувальні склади:

1) традиційний;

2) з каоліном;

3) із квасцями;

4) із синтанолом (0,25 г/л-1).

Квасці та каолін вводили у кількості 0,5% від маси крохмалю, м'які парафіни у кількості 0,8% від маси крохмалю додавали до шліхти з ГД.

Крайовий кут змочування И та поверхневий натяг у усіх зразків збільшується зі збільшенням вмісту КР. Шліхти з КЛ та КВ мають більші показники у і И, ніж шліхта з поверхнево-активною речовиною (ПАР), але значно менші, ніж традиційна КР шліхта внаслідок адсорбції дрібнодисперсних частинок КЛ чи КВ у об'ємі та на поверхні макромолекул КР. Завдяки цьому знімаються надлишкові напруження, пов'язані з у. У виробничих умовах шліхтування бавовняних основ проводять при 70-95°С. Це дає можливість шліхтувати без додавання ПАР, оскільки наявність у крохмальному гелі ГД сприяє пониженню поверхневого натягу та покращенню змочування пряжі шліхтою.

Робота адгезії усіх плівок шліхти зростає зі збільшенням вмісту крохмалю. Плівки, що містять додатки КЛ та КВ, мають величину адгезії на 10-15% більшу, ніж інші склади шліхти. Найбільша величина роботи адгезії плівок шліхти спостерігається при вмістові каоліну 0,50-0,75% від маси крохмалю. При більшій величині адгезії до волокна запропонована композиція на нитці формує на 15-20% більший ПР, ніж традиційна крохмальна шліхта з тою самою кількістю клейової речовини. Найкращі показники у, И, адгезії та ПР шліхта має при вмістові крохмалю приблизно 45 г/л-1 із додатками КЛ та КВ у кількості 0,5% від маси КР.

Поглинання вологи плівками шліхти з додатками КЛ і КВ змінюється плавно у порівнянні з іншими. Тривалий час поглинання води запропонованими складами при збільшенні вологості середовища покращує стабільність пружно-еластичних властивостей плівок шліхти та сприяє зменшенню їх склеювання в основі на ткацькому верстаті при коливаннях волого-температурних режимів.

У третьому розділі розглянуто фізико-механічні властивості шліхтованих ниток основи. Показники міцності сурової та шліхтованої бавовняної пряжі 29 текс визначали згідно з ГОСТ 6611.2-73 (СТ СЭВ 3436-81) “Нити текстильные. Методы определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве”. Шліхтування складами з ГД призводить до збільшення розривального навантаження (РН) на 25-31% і відносного видовження на момент розірвання (РВ) на 17-19% у порівнянні з ниткою, що шліхтована традиційною крохмальною шліхтою. Шліхтування основ завжди призводить до збільшення жорсткості нитки, проте оброблення запропонованими складами шліхти зменшує цей показник на 5,5-17,0%, а також призводить до збільшення швидкооборотної частки деформації на 17-39%, та зменшення залишкової частки деформації на 18-48%. Тертя при взаємодії нитки зі сталевими циліндричними напрямними вивчали на розробленій експериментальній установці. Одержано вираз:

Де:

Q - певна сила, при якій нитка перебуває у стані спокою;

ДQ - додаткова сила для переходу від стану спокою нитки до її ковзання по напрямних, що дорівнює силі тертя між циліндрами та нитками.

При збільшенні радіуса напрямної та при обробленні шліхтою для усіх типів нитки зменшується коефіцієнт тертя. Нитки, шліхтовані запропонованими складами, мають найменший коефіцієнт тертя. Стрибки при ковзанні відсутні. Наявність частинок ГД у плівці шліхти надає їй антифрикційних властивостей.

Запропонована математична модель, яка описує процес “навантаження-деформація” при розтягу шліхтованої нитки основи і яка базується на відомих підходах до математичного моделювання залежностей “напруження-деформація” при навантаженні зсувом номінально нерухомого фрикційного контакту. У значній мірі це зумовлене тим, що нами врахована принципова зміна структури шліхтованої нитки у порівнянні з нешліхтованою. При обробленні текстильної нитки шліхтою остання потрапляє до міжволоконного простору, заповнюючи його. При цьому замість легкого ковзання волоконець одного навколо одного ми одержуємо монолітну структуру, яка подібна до більш твердих матеріалів.

При розтягу бавовняних ниток залежність між зусиллям розтягу та деформацією нитки має вигляд, що підтверджено серією експериментів, описаних у підрозділі 3.1. Як залишкова, так і повільно-оборотна складові деформації нитки, характеризують її непружні властивості, що визначають відмінність кривої “зусилля розтягу - деформація” від закону Гука. Залежність характерна тим, що:

- зростання деформації відстає від зростання навантаження;

- після певного часу по знятті зусилля розтягу відбувається зворотна деформація з точки В до точки В1, або так звана повільнооборотна складова деформації хе.

Одержали залежність “зусилля розтягу-деформація” для кривої:



Яка описує і моделює залежність Р = Р(х) нитки на всьому інтервалі деформування її розтягом. Вивели рівняння гілок петлі гістерезису при одноцикловому навантаженні нитки розтягом:

Один повний цикл навантаження нитки при розтягу описується двома рівняннями: (4) на ділянці ОА, що відповідає початковому навантаженню, і першим рівнянням системи (5), що описує пружний зворот при розвантаженні на ділянці АА'. Друге рівняння системи (5) описує процес повторного навантаження, що починається з точки А'. Отже, система (5) дозволяє описати одноциклові характеристики пряжі при розтягу. При асиметричному навантаженні:

Р0 = Рт + Ра

Де:

Рт та Ра - відповідно середнє та амплітудне значення зусилля розтягу нитки. Коефіцієнт асиметрії циклу:

r = (Pm - Pa)/(Pm + Pa)

Крім цього:



е0 = еm + еa

е0* = еm - еa

Де:

еm і еa - відповідно середнє та амплітудне значення відносної деформації нитки.

На основі системи (5) одержали рівняння контуру петлі гістерезису при асиметричному циклі навантаження нитки:

У четвертому розділі розглянуто оптимізацію технології шліхтування, технологію шліхтування та розшліхтовування бавовняних основ.

Якість крохмалю, шліхти, показники шліхтованої пряжі визначали за чинними Державними стандартами та класичними методиками.

Для оптимізації складу шліхти було запропоновано і реалізовано план другого порядку для трьох факторів (ПФЕ): кількості КР - Х1, кількості ГД - Х2, кількості пластифікатора м'яких парафінів (ПЛ) - Х3. Визначали:

Y1 - РН сН*текс-1 Y2

- відносне РВ, %, Y3 - ПР, % за методами математичної статистики. З урахуванням значимості коефіцієнтів одержали рівняння регресії:



Параметр Х3 зафіксували на мінімальному рівні плану (-1). Пошук оптимального складу шліхти здійснювали графічним шляхом. Одержали значення Х1 - 0,554 ч. - 0,030 (43,6 ч. 48,3 г/л-1). Значення Х2 становить 0 ч. 0,5 (0,48 ч. 0,76 мас.%). Для перевірки одержаних даних у центрі оптимальної ділянки було поставлено додатковий експеримент. Його результати:

РН = 14,27 сН*текс-1 РВ = 5,28% ПР = 5,6%

- що цілком збігається із прогнозованими значеннями цих величин.

Шліхту для бавовняних основ із використанням в якості адгезиву крохмалю з додатками каоліну (алюмо-калієвих квасців) та м'яких парафінів, готували згідно з відомими класичними технологіями термомеханічним методом. Аналіз фізико-механічних властивостей пряжі, шліхтованої за традиційною і розробленою технологіями шліхтування, демонструє суттєве поліпшення її якісних фізико-механічних показників у порівнянні з нешліхтованою та шліхтованою за традиційною технологією.

Розшліхтовування тканини проводили лужно-пероксидним способом. У лужному середовищі негативний потенціал утворювальний шар йонів алюмінію (1) сприяє успішному розшліхтовуванню завдяки зниженню величини адгезії крохмальної плівки до нитки. Ступінь видалення крохмалю становить 85-90%. Показники розшліхтованої та вибіленої тканини визначали згідно з чинними Державними стандартами. При застосуванні запропонованої технології стічні води не містять токсичних речовин. Знижується запиленість виробництва завдяки утворенню еластичних та гігроскопічних плівок.

У п'ятому розділі викладено результати виробничих випробувань традиційної та розробленої технологій шліхтування бавовняних основ. Шліхтування основ здійснювали на шліхтувальних машинах МШБ 9/140. Спостереження за приготуванням шліхти, підготовленням основ і процесом ткацтва на протязі перероблення одного навою проводили на Херсонському ВАТ “ХБК”. Проведені випробування повністю підтвердили дані, одержані лабораторним шляхом та описані в опублікованих працях. Запропонована технологія шліхтування є перспективною, дає скорочення видатків на допоміжний процес шліхтування у розмірі 73 грн. на 1000 м. сурової тканини. Очікуваний економічний ефект впровадження цієї технології становить 29 тис. грн. на рік у цінах 2008 р.



ВИСНОВКИ

1. На основі проведених досліджень фізико-хімічних властивостей полісахаридів (крохмалю) та неорганічних сполук алюмінію було теоретично обґрунтовано, промислово випробувано і підтверджено енерго- та ресурсоощадну технологію шліхтування бавовняних основ, яка дає змогу:

- зменшити кількість використання продуктів харчування (крохмалів) на 20-25%, що дає економію коштів 45-80 грн. на 1 т. шліхти;

- виключити зi складу шліхти додатки спеціального призначення, а саме, розщепники, піногасники, антистатики, змочувачі;

- підтримувати практично сталу вологість основ в процесі ткацтва;

- зменшити пиловиділення і, таким чином, покращити санітарно-гігієнічні умови праці в ткацькому виробництві;

- зменшити забруднення стічних вод шляхом використання екологічно чистих речовин, що піддаються біологічному розкладу;

- підвищити продуктивність процесу ткацтва за рахунок зниження обривності у 2,0-2,1 разу.

2. Проведено лабораторні дослідження фізико-хімічних та реологічних властивостей запропонованих складів шліхти на основі крохмалів та неорганічних речовин. Встановлено, що введення до складу крохмальної шліхти каоліну чи алюмокалієвих квасців у кількості 0,5% від маси крохмалю:

- не погіршує в'язкісні характеристики шліхти та сприяє підвищенню ступеня тиксотропного відновлення структури гелів шліхтувальних складів на 10-15%, що збільшує міцність плівок шліхти на нитках;

- дозволяє одержувати на нитці основи необхідні величини приклею при зменшенні кількості крохмалю на 20-25% та збільшенні величини адгезії плівки до волокна на 10-15%;

- забезпечує стабільність гігроскопічних характеристик шліхтувальних плівок, що сприяє ефективному переробленню шліхтованих основ у ткацтві.

3. Проведено лабораторні дослідження фізико-механічних та реологічних властивостей основ, ошліхтованих за розробленою технологією. Оброблення ниток запропонованими складами шліхти у порівнянні із традиційними призводить до:

- підвищення розривної міцності на 20-25%;

- збільшення величини відносного видовження нитки на 50-65%;

- збільшення величини повільнооборотної складової повної деформації на 40% та зменшення її залишкової складової на 29%;

- зниження коефіцієнта тертя нитки при роботі на ткацькому обладнанні на 19-50%.

4. Запропонована методика математичного моделювання залежності зусилля розтягу шліхтованої нитки від її видовження, яка ґрунтується:

- на введенні параметра непружних властивостей шліхтованої нитки, що є базовим для опису процесу деформування нитки розтягом;

- параметр непружних властивостей шліхтованої нитки визначається на основі експериментально одержаних залежностей “навантаження-видовження” шліхтованих за розробленою технологією ниток за один повний цикл навантаження і має цілком виражений фізичний зміст;

- застосування параметра непружних властивостей нитки дозволяє з достатньо високою точністю аналітично описати процес “навантаження - видовження” нитки як при одноцикловому, так і при багатоцикловому навантаженні без введення жодних емпіричних коефіцієнтів, що не мають фізичного змісту; шліхтування ткацтво текстильний

- одержані аналітичні залежності можуть бути використані для визначення пружних та дисипативних властивостей нитки при будь-яких навантаженнях розтягом.

5. Проведено оптимізацію розробленої технології шліхтування бавовняних основ крохмальною шліхтою і встановлено оптимальний склад компонентів шліхти: крохмаль кукурудзяний - 45 г/л-1, гігіроскопічні додатки - 0,5% від маси крохмалю, пластифікатор - 0,8% від маси крохмалю;

6. Збільшення величини адгезії шліхтувальної плівки до волокна не перешкоджає, а сприяє легкому видаленню шліхти та ефективному розшліхтовуванню тканини завдяки потенціалутворювальному шарові йонів амфотерних сполук алюмінію, а також сприяє одержанню сурової тканини із комплексом високих технологічних показників;

7. Розроблену технологію шліхтування апробовано на Херсонському ВАТ “ХБК”. Одержано зниження обривності основ у процесі ткацтва у 2,0-2,1 разу в порівнянні з основами, які шліхтовані традиційною крохмальною шліхтою. Очікуваний економічний ефект впровадження запропонованої технології становить 73 грн. на 1000 м. сурової тканини або 29 тис. грн. за рік на один артикул тканини у цінах 2008 р.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Ткачук Г.С. Реологічні властивості крохмально-каолінових систем / Г.С. Ткачук, В.Ю. Щербань // Легка промисловість. - 2009. - №1. - С. 30-31.

2. Ткачук Г.С. Поверхневі явища та гігроскопічні властивості нових шліхтувальних композицій / Г.С. Ткачук, В.Ю. Щербань // Східно-Європейський журнал передових технологій. - 2009. - №2/5. - С. 10-14.

3. Ткачук Г.С. Сучасний стан та перспективи розвитку технології шліхтування основ у текстильній промисловості / Г.С. Ткачук // Вісник Хмельницького національного ун-ту. - 2007. - Т. 1. - №6. - С. 87-93.

4. Ткачук Г.С. Розробка технології шліхтування целюлозовмісних основ / Г.С. Ткачук, В.Ю. Щербань // Вісник Хмельницького національного університету. - 2006. - Т. 1. - №2. - С. 107-110.

5. Ткачук Г.С. Фрикційні властивості целюлозовмісної пряжі при взаємодії з напрямними / Г.С. Ткачук // Вісник технологічного університету Поділля. - 2002. - №5. - С. 89-93.

6. Ткачук Г.С. Закономірності та характеристики деформування лляної пряжі розтягом / Г.С. Ткачук // Вісник технологічного університету Поділля. - 2002. - Т. 1. - №4. - С. 85-87.

7. Щербань В.Ю. Математичне моделювання розривних характеристик целюлозовмісної пряжі / В.Ю. Щербань, Г.С. Ткачук // Вісник технологічного університету Поділля. - 2003. - №1. - С. 85-89.

8. Ганзюк Л.І. Застосування гігроскопічних речовин в технології шліхтування целюлозної пряжі / Л.І. Ганзюк, І.В. Дехтярук, Г.С. Костогриз (Ткачук) // Вісник технологічного університету Поділля. - 1998. - Т. 1. - №4. - С. 114-116.

9. Ганзюк Л.І. Фізико-хімічні передумови економії енерговитрат в ткацькому виробництві / Л.І. Ганзюк, В.А. Венгржановський, І.В. Дехтярук, Г.С. Костогриз (Ткачук) // Вісник 1998. - Спец. випуск. - С. 84-86.

10. Ганзюк Л.І. Застосування гігроскопічних сполук в технології шліхтування луб'яної основної пряжі Л.І. Ганзюк, Л.Д. Семенюк, Г.С. Костогриз (Ткачук) // Межвузовский журнал. Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2000. - №3. - С. 54-56.

11. Ганзюк Л. Фізико-хімічне обґрунтування та розробка енерго-ощадних препаратів для шліхтування основної пряжі із целюлозних волокон / Л. Ганзюк, Л. Семенюк, Г. Ткачук, А. Ганзюк, О. Березюк // Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка”. - 2002. - №452. - С. 126-128.

12. Деклар. пат. 10218 Україна, С09J4/06. Шліхтувальна композиція для целюлозних основ / Г. Ткачук, Л. Ганзюк, В. Щербань, В. Гнідець. - патентовласник Хмельницький національний ун-т, заявл. 14.03.2005, опубл. 15.11.2005, Бюл. №11 (І ч.).

13. Ткачук Г.С. Реологічні властивості шліхти для бавовняних основ / Г.С. Ткачук, В.Ю. Щербань // Materiaіy V Miкdzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji “Europejska nauka XXI powiek№- 2009”. - 7-15 maja 2009. - Volume 13. - Przemyњl: Nauka i studia. - S. 34-36.

14. Ткачук Г.С. Реологічні властивості каолінових систем / Г.С. Ткачук, В.Ю. Щербань // Materiбly V Mezinбrodnн vedecko-praktickб konference “Dny vedy - 2009”. - 27 bшezen - 5 dubna 2009. - Dнl 15. - Praha: Publishing House “Education and Science” s.r.o. - S. 46-48.

15. Ткачук Г.С. Властивості нових шліхтувальних композицій / Г.С. Ткачук, В.Ю. Щербань // Матеріали за V международна научна практична конференция “Найновите научни постижения - 2009” 17-25 март 2009 г. - Т. 21. - София: “Бял ГРАД-БГ” ООД. - С. 18-21.

16. Ткачук Г.С. Нова шліхтувальна композиція / Г.С. Ткачук, О. С. Єжевська // Материали за IV международна научна практична конференция “Наука и образование-2008” 3-15 януари 2008 година. - Т. 14. - София. - С. 32-37.

17. Костогрыз А.С. (Ткачук). Особенности экспериментального определения параметра пластичности текстильной нити / А.С. Костогрыз // У збірнику тез доповідей Всеукраїнської науково-технічної конференції “Фізико-хімічні принципи створення новітніх технологій в текстильній та легкій промисловості”. - Хмельницький: вид-во ТУПу. - 1996. - С. 13.

18. Костогриз Г.С. (Ткачук). До питання про моделювання процесу розтягу та обриву ниток в текстильному виробництві / Г.С. Костогриз // У збірнику “Технологічний університет в системі реформування освітньої та наукової діяльності Подільського регіону”. - Хмельницький: вид-во Хмельницького технологічного університету. - 1995. - 343 с.

19. Ганзюк Л. Фізико-хімічне обґрунтування та розробка адгезивних систем на основі поліпептидів та полісахаридів / Л. Ганзюк, Л. Семенюк, Г. Костогриз (Ткачук) // Тези доп. VIII наукової конференції “Львівські хімічні читання 2001” 24-25 травня 2001 р. - Львів. - С. 34.

Размещено на Allbest.ru

...