Введение к работе
В настоящее время в Костромской области действует программа «Развитие льняного комплекса Костромской области на 2012-2014 годы», которая предусматривает 28-миллионные вложения в отрасль. При этом качественные показатели отечественной льняной продукции остаются намного ниже, чем у аналогичных европейских и азиатских изделий. Вырабатываемая чистольняная пряжа имеет повышенную неровноту и большое количество пороков, что значительно ухудшает внешний вид тканей.
Преодоление глубокого финансово-производственного кризиса в льняном комплексе региона и в целом России возможно только путем увеличения производства экологически чистого, конкурентоспособного ассортимента льняной пряжи, тканей и изделий.
Отмечается, что крайне необходимо вырабатывать чисто льняную пряжу высокого качества, не применяя при этом энергоемких технологий и экологически опасных компонентов на стадии химической обработки ровницы перед прядением, поскольку их использование влечет удорожание продукции и снижение рентабельности прядильного производства в целом. Поэтому в настоящее время все большее количество предприятий текстильной промышленности снижает объемы, либо вовсе отказывается от производства суровой льняной пряжи ввиду дороговизны и трудоемкости ее выработки. При этом несомненно следует продолжить выработку продукта, в котором полностью сохранены свойства уникального льняного волокна.
Для получения льняной пряжи низкой себестоимости с хорошими потребительскими свойствами необходимо использовать такие технологии, которые обеспечивали бы максимальное сохранение природных свойств льняного волокна. Химические методы облагораживания льняной ровницы хотя и позволили достичь заметных результатов, но экономические и экологические аспекты их применения в совокупности могут поставить это направление под сомнение.
Таким образом, существует необходимость разработки новых, современных, менее энергоемких и более безопасных технологий выработки чистольняной пряжи высокого качества.
В связи с этим, работа, посвященная решению указанных выше вопросов, представляется актуальной.
Цель и задачи исследования. Цель диссертационного исследования состоит в разработке энергосберегающей технологии производства высококачественной суровой льняной пряжи мокрым способом за счет применения ультразвуковой обработки ровницы.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
- проведена оценка технологии существующих способов мокрого прядения льна;
-проанализированы и классифицированы известные методы использования упругих колебаний в отраслях текстильной промышленности;
-экспериментально определено влияние ультразвука на мацерацию льняного волокна, разработано и изготовлено соответствующее лабораторное оборудование;
-обоснован выбор ультразвукового воздействия, как способа интенсификации мацерации льняного волокна при мокром способе льнопрядения;
-определены целесообразные экономические и физические режимы УЗ воздействия на льняные волокна ровницы, которые дают возможность вырабатывать высококачественную льняную пряжу при меньших энергозатратах на единицу выпускаемой продукции;
-оценена возможность использования ультразвука для выработки льняной пряжи из химически обработанной ровницы;
-экспериментально подтверждена возможность использования ультразвука для выработки высококачественной пряжи малых линейных плотностей;
-определена экономическая эффективность применения ультразвука в процессе мокрого льнопрядения.
Методы исследования. При проведении экспериментальных исследований свойств волокна и пряжи использовались стандартные методы математической статистики и текстильного материаловедения, а также необходимое лабораторное оборудование: анализатор качества пряжи и полуфабрикатов КЛА-М, разрывные машины РМП-1 и РМ-3-1, измерительная станция Uster Tensorapid. Необходимые математические вычисления, графические построения и проектирование произведены посредством программного обеспечения MathCad и Компас 3D соответственно.
Научная новизна работы. В работе впервые:
1. Проанализированы и классифицированы существующие методы использования упругих колебаний в текстильной промышленности.
2. Предложен метод интенсификации мацерации льняного волокна при мокром способе льнопрядения, основанный на ультразвуковом воздействии.
3. Экспериментально доказано положительное влияние ультразвуковых волн в водной среде на процесс мацерации льняных волокон при относительно низкой (комнатной) температуре.
4. Установлено, что при мокром прядении льна наиболее эффективным способом улучшения мацерации является использование воздействия УЗ на ровницу в водной среде прядильного корыта.
5. Доказано, что наилучшее воздействие на процесс мацерации льняных волокон оказывает ультразвуковое воздействие в форме импульсов ультразвуковых колебаний.
Практическая ценность и реализация полученных результатов. В условиях лаборатории кафедры прядения КГТУ создан лабораторный стенд для получения суровой льняной пряжи, включающий все элементы конструктивно-заправочной линии прядильной машины ПМ-88-Л8 с ультразвуковым устройством. Характеристики наработанной с помощью лабораторного стенда льняной пряжи оценивались на автоматизированном лабораторном комплексе КЛА-М и измерительной установке Uster Tensorapid. Установлено, что применение ультразвука в мокром льнопрядении позволяет снизить энергоемкость процесса и выработать более прочную и равномерную суровую льняную пряжу малой линейной плотности. Определены физические параметры УЗ поля, обеспечивающие повышение качества пряжи, вырабатываемой мокрым способом из суровой льняной ровницы. Получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель. Установлено, что влияние УЗ воздействия на качество льняной пряжи, выработанной из химически обработанной ровницы, несущественно. Технология может быть реализована в производственных условиях путем модернизации прядильных машин за счет их оснащения ультразвуковыми устройствами.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены, обсуждались и получили одобрение на: 63-й и 65-й межвузовских научно-технических конференциях молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству» (г. Кострома, 2011, 2013), научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий» («ЛЁН-2012») (г. Кострома, 2012), общероссийском научном семинаре «Технология текстильных материалов» (г. Кострома, 2013), ежегодной республиканской научно-практической конференции «Внедрение наукоемкой техники и технологии в производство» (г. Душанбе, 2013), научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» (г. Одесса, 2011).
Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 9 публикациях, в том числе 3 статьях в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», входящем в перечень ВАК РФ, 3 статьях в сборниках научных трудов, 3 материалах научно-практических конференций.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа содержит введение, 4 главы, заключение и общие выводы, библиографический список из 55 наименований. Диссертация изложена на 125 страницах, текст работы включает 43 рисунка, 4 таблицы, приложения.
