CC BY
20
• 7universum.com
UNIVERSUM:
, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_март. 2022 г.
DOI - 10.32743/UniTech.2022.96.3.132 72
ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ СВОЙСТВ ВОЛОКОН В ПРОЦЕССЕ ПРЯДЕНИЯ
И ОПТИМИЗАЦИЯ ЧЕСАНИЯ
Тожимирзаев Санжар Турдиалиевич
PhD
Наманганский инженерно-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Наманган E-mail: Sanjar. tojimirzaev@gmail. com
Мурадов Адхам
магистр Наманганский инженерно-технологический институт,
Республика Узбекистан, г. Наманган
Матхошимова Наргиза
магистр Наманганский инженерно-технологический институт,
Республика Узбекистан, г. Наманган
STUDY OF CHANGES IN THE PROPERTIES OF FIBER IN THE PROCESS OF SPINNING
AND OPTIMIZATION OF CARDING
Sanjar Tojimirzaev
PhD
Namangan Institute of Engineering and Technology,
Uzbekistan, Namangan
Adkham Muradov
Master student
Namangan Institute of Engineering and Technology,
Uzbekistan, Namangan
Nargiza Mathoshimova
Master student
Namangan Institute of Engineering and Technology,
Uzbekistan, Namangan
АННОТАЦИЯ
В данной статье исследованы и рассмотрены изменение основных физико-механических свойств волокон и степени их очистки в технологическом процессе прядения. Основной целью исследования является определение оптимальных технологических параметров процесса прядения для производства качественной пряжи с использованием волокон, которые оцениваются по нормативам системы Uster®.
Средневолокнистый хлопок I-сорта, 4 -типа, селекции «Порлок-4» использовался для получения пряжи со средним номером Ne 30/1, которая была выработана на кольцепрядильной машине Zinser 72.
Пряжа, полученная из полуфабрикатов, собранных при различных технологических параметрах по переходам прядильного процесса проявляет переменные свойства. Изучение всех этих параметров играет важную роль для достижения более качественных подходов прядильного процесса.
ABSTRACT
In this article, the change in the basic physical and mechanical properties of fibers and the degree of their purification in the technological process of spinning are investigated and considered. The main goal of the study is to determine the optimal technological parameters of the spinning process for the production of quality yarn using fibers that are evaluated according to the standards of the Uster® system.
Medium-fiber cotton I-grade, 4-type, selection "PORLOQ-4" was used to obtain yarn with an average count of Ne 30/1, which was produced on a Zinser 72 ring spinning machine.
Yarn obtained from semi-finished products collected at different technological parameters along the transitions of the spinning process exhibits variable properties. The study of all these parameters plays an important role in achieving better approaches to the spinning process.
Ключевые слова: качество, дефекты, чесание, непс, тонкие места, толстые места, ворсистость, прочность, пряжа.
Библиографическое описание: Тожимирзаев С.Т., Мурадов А., Матхошимова Н. ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ СВОЙСТВ ВОЛОКОН В ПРОЦЕССЕ ПРЯДЕНИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ ЧЕСАНИЯ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 3(96). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/132 72
№ 3 (96)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
март, 2022 г.
Keywords: quality, defects, carding, neps, thin place, thick place, hairiness, strength, yarn.
I. Введение
«Что прочешешь то и выпрядешь» - это известная поговорка, широко используемая среди текстильщиков во всем мире [1]. Прядение является важной основой всей текстильной промышленности. Чесание считается сердцем прядильного процесса. Процесс чесания оказывает большое влияние на конечный продукт, то есть на качественные показатели пряжи такие как: равномерность, дефекты (IPI) и чистота.
Параметры производственных скоростей чесания должны быть оптимизированы для улучшения качества продукции и достижения производительности. Любые вращающиеся механизмы или детали чесальной машины влияют на качество получаемого продукта; ленты, пряжи. Параметр скорости чесальной машины изменяет поведение волокна в последующих процессах; вытягивании, предпрядении и в прядении.
Немного про истории чесания, Льюис Пол изобрел чесальную машину с ручным приводом в 1748 году. Ричард Аркрайт усовершенствовал эту машину и в 1775 году получил патент на новый двигатель. Чесальная машина чрезвычайно развилась с момента ее создания [2].
С 1965 года производительность увеличилась примерно с 5 кг/ ч до 180 кг/ч [3]. Чесальные машины нынешнего поколения очень сложны со многими функциями, датчиками регулирования, мониторинг узелков-neps, операции с микропроцессорным управлением, настройки с сервомотором, интегрированные шлифовальные системы (IGS)-фирмы Rieter [4], тройным приёмным барабаном, неподвижными шляпки-сегментами, с увеличенным площадью чесания и автоматическим сбором отходов, точки всасывания для извлечения пуха и удобный для обслуживания дизайн машины. А последним прорывом на чесальных машинах совершила фирма «Trutzschler» усовершенствовав свои предыдущие чесальные машины с самонастраиваемыми функциями (T-CON, GAP Optimization) новой модификации TC-19i [5]. Эти особенности чесальных машин помогают достигнуть более высокого темпа производства качественной
ленты, и минимального времени простоя машины для операций по техническому обслуживанию.
Сегодня для достижения наилучшего производства и качества поставляемого материала необходимо оптимизировать скоростные параметры чесальной машины, такие как скорость приёмного барабана, скорость главного барабана, скорость шляпок и скорость съёмного барабана. Изменение качественных параметров чесальной ленты приводит к сбоям в последующих процессах; вытягивания, предпрядения и прядения [6].
Оптимизация означает определение нормативов для материала, производимого с определенным количеством и скоростью. Скорость приёмного барабана влияет на удаление сорных примесей, а также может привести к повреждению волокна; частота вращения главного барабана влияет на индивидуализацию волокон; скорость шляпок отвечает за очистку и удаление коротких волокон и не влияет на равномерность продукта. Изучение всех этих параметров играет важную роль в достижении наилучшего качества при производстве чесальной ленты.
Суть процесса чесания заключается в отделении волокон друг от друга, она заключается в оптимизации и удаление в них мелких и вредных сорных примесей, а также волокна с пороками, приведении волокон в частично параллельное состояние [7].
II. Материалы и методы
Отобраны образцы волокна, по переходам с текучими материалами методом случайной выборки. Образцы хлопка селекции «ПОРЛОК-4» который на сегодняшний день является единственным сортом сельскохозяйственных растений, созданный применением технологии генной инженерии, обладающим уникальными свойствами -высокой урожайностью, скороспелостью и высоким качеством волокна подвергались испытаниям на лабораторном оборудовании по системе AFIS [8] при лабораторных комнатных условиях [9]. Исследуемые свойства образца хлопка приведены на таблице 1.
Таблица 1.
Качественные параметры волокнистого материала
Ставка Порлок-2
Length/масса длина, мм 29.36
Micronaire value/микронейр 4.42
Maturity ratio/ зрелость 91.0
Strength, G/tex/ прочность 33.8
Rd,% / белизна 80.3
+b /отражение желтизны 8.8
Elongation,%/ эластичность 7.2
SFI, % / индекс коротких волокон 6.4
№ 3 (96)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
март, 2022 г.
Хлопковое волокно обрабатывалось на трепальном цехе для разрыхления, очистки и последующей подачи на чесание. Полуфабрикаты были отобраны из 3-х различных технологических параметров процесса прядения. Где применялось технологическое оборудование фирмы TrutzscЫer [11]: модельТС-15 чесальная машина с производительностью 70 кг/час. Хлопковое волокно смешиваясь обрабатывался от приготовительного цеха до прядения. Чесальная
лента была обработана на ленточной машине первого перехода модели TD-9 и второго перехода ленточной машины модели TD-8, а затем ленточная лента перерабатывалась на ровничной машине модели Zinser 5М и на кольцепрядильной машине модели Zinser 72, обычно кольцепрядильная машина работала со средней скоростью вращения веретена 17000 мин-1. Пряжа с номинальным номером № 30 (Кш50) была выпрядена в при постоянной крутке 775 на метр.
Таблица 2.
Параметры качества хлопкового волокна в процессе прядения по переходам (данные по AFIS)
Total NepCnt [Cnt/g] общее кол-во узелков Fiber Nep Cnt [Cnt/g] Волоконные узелки SCNep Count [Cnt/g] Узелки с кожицы семян SFC(w) % 0.5in Короткие волокна SFC(n) % 0.5in Короткие волокна 5% L(n) [in] Длинна волокна Fineness [mtex] Тонина Maturity Ratio Зрелость IFC [%] Мертвые волокна
Uster Statistics-2018 5% 103 97 4.7 2.8 13,2 33/34 177 0,96 3.7
25% 160 151 8.7 4.3 16.4 33/34 170 0,92 4.7
50% 237 224 13 5.7 19.7 33/34 162 0,89 5.8
BDT 019/2300 217 200 17 6,4 19,3 33,2 172 0,9 5,7
CL-P /предварительный очиститель 252 230 22 6,3 19,3 33,3 167 0,9 5,4
CLEANOMAT CL-U /универсальный очиститель 308 280 28 6,8 20,4 33,5 169 0,92 4,9
CARDSHUTFEED / питатель бункер дочесания 325 309 16 6,5 20 33 165 1 5
CARDING, TC-15/ лента с чесания 68 58 9 7 19 34 172 1 4
CLEANING EFFI-CIENTY, %/ эффективность очистки 79 81 77 - - - - - 80
TD-9/ лента с 1-го перехода ленточной машины 65 58 7 6,1 18,2 34,6 180 0,94 4,8
TD-8 /лента со 2-го перехода ленточной машины. 66 60 5 6,0 17,5 34,6 181 0,95 4,5
На таблице 2, показаны изменения качественного показателя волокон, которые были использованы для данного исследования. Из таблицы видно, что в процессе разрыхления и очистки в волокнах увеличивается улелки-пер8 и укорачиваются волокна. Это можно объяснить тем, что в процессе разрыхления и очистки волокна подвергаются воздействию механизмов машин что, приводит увеличению узелков. Эти узелки могут создать основную проблему в
готовой пряже, что повлияет на увеличение значения IPI [10]. И этот феномен способствует ещё большему вниманию исследователей к этому разделу процесса прядения.
III. Технологическая часть
На таблице 3 приведены параметры технологических процессов по переходам:
• 7universum.com
UNIVERSUM:
. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_март. 2022 г.
Таблица 3.
Параметры технологических процессов по переходам в процессе прядения
Тип процесса 1 2 3
Чесание TRUTZSCHLER CARD TC-15
Номер ленты (Ne) 0.110 0.100 0.092
Скорость приёмного барабана. мин-1 1000 1100 1200
Скорость гл. барабана, мин-1 520 530 540
Скорость шляпок, мм/мин-1 200 250 300
Скорость съёмного барабана, м/мин 220 200 180
Плотность снабжающей массы, g/m 500-600 500-600 500-600
Производительность, kg/h 70 70 70
1-переход ленточная TRUTZSCHLER DRAW FRAME TD-9
Номер выходящей ленты (Ne) 0.115 0.115 0.110
Задняя вытяжка 1.31 1.31 1.57
Общая вытяжка 6.9 6.9 9.56
Скорость выпуска, м/мин-1 650 650 650
Сложение 6x6 6x6 8x8
Разводки между цилиндрами A-46: B-40 A-46: B-40 A-49: B-42
2 - переход ленточная машина TRUTZSCHLER DRAW FRAME TD-8
Номер выходящей ленты (Ne) 0.120 0.120 0.115
Задняя вытяжка 1.24 1.24 1.24
Общая вытяжка 8.35 6.26 6.26
Скорость выпуска, м/мин-1 550mpm 550 mpm 550 mpm
Сложение 8x8 6x6 6x6
Разводки между цилиндрами A-44: B-40 A-49: B-42 A-49: B-42
Ровничная SPEED FRAME ZINSER 5M
Номер ровницы(№) 0.85 0.80 0.80
Скорость рогульки, мин-1 1200 1200 1200
Крутка в дюймах 1.0/1.20 0.96/1.16 0.96/1.16
Уплотнитель Black Black Black
Общая вытяжка 7.08 6.66 7.08
Задняя вытяжка 1.14 1.14 1.14
Уплотнитель 12 mm 12 mm 12 mm
Прядение RING FRAME ZINSER 72
Общая вытяжка 35.3 37.5 37.5
Задняя вытяжка 1.16 1.19 1.19
Уплотнитель White White White
Разводки между цилиндрами 44/54 44/54 44/54
Тип бегунка 4/0 Zh/Sh Lion brand 4/0 Zh/Sh Lion brand 4/0 Zh/Sh Lion brand
Скорость веретена, мин-1 17000 17000 17000
Крутка 775 775 775
IV. Результат и обсуждение Uster-Tester 5 и на приборе для определения прочности
„ _ и удлинения Uster-Tenzojet-4, данные результатов Выработанные пряжи из трех разных технолог г- г- г- тестирования приведены ниже: гических параметров прядильного процесса были
протестированы на лабораторном оборудовании
№ 3 (96)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
март, 2022 г.
Таблица 4.
Сравнительное исследование различий качественных параметров пряжи, разработанной по 3-м различным параметрам процесса прядения
Номинальный номер Пряжа кольцевая кардная, трикотажная № 3081
Тип процессов 1 2 3
Отклонение по номеру СУ, % 1,35 1,22 1,18
и% / неровнота 11,8 11,2 10,72
СУи%/ коэффициент вариации по неровноте 14.85 14.09 13.36
ТЫп/утонение (-)50% 18 12 3
ТЫск/утолщение (+)50% 130 111 62
Neps/узелки (+) 200% 300 264 116
1Р1/общие дефекты 448 387 181
Нашпе88/ворсистость,0% 5,8 5,2 4,7
ЯКМ/относительная прочность, Сн/текс 14,99 15,34 15,8
Е1оп§а11Юп/удлинение при разрыве,% 4,87 4,89 5,11
1) Влияние типов технологических параметров прядильных процессов на равномерность пряжи, (U%)
Рисунок 1. Влияние 3-х разных технологических параметров прядильного процесса
на равномерность пряжи
Из рисунка 1 можно наблюдать динамику изменения качества пряжи по неравномерности. Как видно из трех различных технологических параметров, приведенных в последнем третьем технологическом процессе результаты испытаний дали положительный эффект. Значительное изменение наблюдается на равномерности пряжи. Это можно объяснить тем, что из трех различных технологических параметров на 3-м процессе изменили (увеличили) плотность чесальной ленты и таким образом была достигнута компенсация рабочей площади чесальной машины
волокнистым материалом. Поскольку новые чесальные машины увеличены в ширину, их рабочая площадь также увеличилась (от 1,28 м до 1,5 м). Скорость съемного барабана также была снижена (от 200 м/мин до 180 м/мин) за счет увеличения плотности чесальной ленты, но производительность чесания не менялся. Интенсивность чесания была улучшена за счет увеличения скорости шляпок (от 200 мм/мин до 300 мм/мин). Очевидно, что снижение скорости выпуска и увеличение скорости шляпок дали положительный результат, где и было достигнуто уменьшения неравномерности пряжи.
№ 3 (96)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
март, 2022 г.
2) Влияние типа технологических параметров прядильных процессов на дефекты пряжи
Рисунок 2. Влияние различных типа параметров на дефекты (1Р1) пряжи
Дефекты пряжи включают в себя тонкие-толстые места и узелки-neps обозначают как IPI (Imperfection). На рисунке 2 показано, что при увеличении частоты вращения главного барабана с 520 до 560 оборотов мин-1 происходит непрерывное уменьшение дефектов пряжи. При более высокой скорости главного барабана чесальной машины, приводит к уменьшению общего IPI пряжи. Более высокая скорость шляпок дает хороший результат улучшения эффективности удаления узелков. За счет эффективного удаления узелков и короткого волокна, эффективно снижается ворсистость пряжи. Если увеличить скорость съёмного барабана, IPI пряжи увеличится из-за плохого перехода волокна из главного барабана
на съёмный барабан и дополнительной генерации узелков [12].
3) Влияние типа технологических параметров на ворсистость
На рисунке 3 показано влияние различных типов технологических параметров на ворсистость пряжи. Было замечено по мере увеличения скорости чесания незаметно меняется ворсистость пряжи. Что касается ворсистого покрова на теле пряжи, то в нем нет никаких существенных изменений. Ворсистость на пряже увеличивается по мере увеличения скорости главного барабана, из-за высокого разрыва волокна и в итоге образования коротких волокон.
Рисунок 3. Влияние 3-х разных типа технологических параметров на ворсистость
№ 3 (96)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
март, 2022 г.
Разделение волокон друг от друга происходит по большей мере, когда скорость главного барабана ниже. Ворсистость оптимальна при оптимальной скорости съёмного барабана, потому что более высокая скорость съемного барабана разрывает волокно, в связи с этим короткое волокно увеличивается, следовательно, увеличивается ворсистость [13]. Хотя в
нашем эксперименте мы увеличили скорость главного барабана и шляпки, но есть способ уменьшить скорость съемного барабана. Следовательно, здесь также можно сказать, что влияние скорость производительности чесания не является значительной для ворсистости пряжи.
4) Влияние разных типа технологических параметров на прочность одиночной нити (Rkm)
Рисунок 4. Влияние 3-х разных типа технологических параметров на прочность одиночной нити (Rkm)
Скорость приёмного барабана увеличили для достижения более эффективной очистки волокнистого материала, удаления сорных примесей и короткого волокна. Снижение содержания короткого волокна на чесальной ленте увеличивает показатель прочности пряжи (ЯКМ, сНЛех). Прочность пряжи увеличивается с увеличением скорости шляпок.
По мере того, как скорость шляпок увеличивается, эффективность очистки чесания также увеличивается, за счет этого увеличивается показатель ЯКМ на пряже. На нашем примере мы также можем предположить, что с увеличением скорости приемного барабана, так и шляпок RKM пряжи значительно увеличивается.
5) Влияние технологических параметров на удлинение пряжи
Рисунок 5. Влияние разных типа технологических параметров на удлинение пряжи
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
На рисунке 5 показано влияние технологических параметров на удлинение пряжи. Можно предположить, что увеличение скорости главного барабана, шляпок и приемного барабана улучшает интенсивность расчесывания волокон в процессе чесания, что влияет на их ориентацию, в результате чего при разрыве увеличивается удлинение пряжи.
V. Выводы
Увеличение скорости производства чесальной машины, влекущее за собой неправильное прочесывание, приводит к увеличению неравномерности чесальной ленты и снижению эффективности удаления непсов, что напрямую влияет на неравномерность и дефекты (толстые, тонкие и непсы) пряжи.
Наряду с более высокой ворсистостью пряжи для более высокой скорости кардочесания указывает на
март, 2022 г.
меньшую интеграцию волокон с телом пряжи. Более высокая неравномерность, более высокие дефекты и более низкая интеграция волокон в пряжу приводят к снижению прочности пряжи.
При изменении производительности чесания от 180 до 220 м/мин повышается эффективность удаления непсов на чесальной машине, уменьшается неравномерность (ит% и CVm%) ленты и прочность пряжи, дефекты (утолщения, утонения и непсы) и ворсистость пряжи увеличивается.
Скорость выпуска чесальной машины 180 м/мин показывает лучшую эффективность удаления непсов, лучшую неравномерность ленты и пряжи, а также наименьшие дефекты.
Поэтому в рамках оптимизации процесса скорость кардочесания следует выбирать в зависимости от качества ткани, которая будет изготовлена из соответствующей пряжи.
Список литературы:
1. Leifeld F./ New features of a high-tech card // Melliand Textilberichte International Textile Reports, 10: 75, 1994.
2. Mahmoudi M.R., Lawrence C.A., Dehghani A.A., Greenwood B.D. / The effect of fixed flats on yarn quality // Journal of the textile institute. 93(2000) 197-209.
3. Sanjar Tojimirzaev, Muhammad Sadikov, Shokhruh Rasulov, Javohir Mirzaahmedov, A.F.Plekhanov / Observation of Damage of Cotton Fiber in the Processes of Blowing, Cleaning and Carding // E3S Web of Conferences 320, 03009 (2021) ESEI 2021, https://doi.org/10.1051/e3scontf202132003009
4. Rieter Card C 75, The Concept for Excellence, Rieter Machine Works Ltd., Winterthur, Switzerland, http:/ / www.ri-eter.com/ en/ Wikipedia/ articles/ fiber-preparation/ the-card/ the-operating-zones-of-the-card/ feed-device-to-the-licker-in/ . https://www.rieter.com/products/systems/fiber-preparation/card-c-75
5. https://www.truetzschler-spinning.de/en/products/card/detailed-information/card-tc-19i/
6. Vasudevan, P. / An investigation into the effect of licker-in design on carding performance // PhD thesis, The University of Leeds, Leeds, U.K., April 2005.
7. Artzt, P., Short staple spinning: Quality assurance and increased productivity. ITB—International Textile Bulletin 49(6): 10, 2003.
8. Uster® statistics-2018, https://www.uster.com/en/service/uster-statistics/
9. ASTM D1776:2004. Standard practice for conditioning textiles for testing.
10. Bogdan J.F. and Feng I.Y.T. / Neps and how to control them // Textile World 102(5): 91, 1952.
11. Card TC 15- Brochure, Trutzschler Spinning,Trützschler GmbH & Co. KG Textilmaschinenfabrik, Mönchengladbach, Germany. https://www.truetzschler-spinning.de/en/products/card/technical-highlights/
12. Cripps H. / High speed revolving flats: An enhancement to card performance // Proceedings of Beltwide Cotton Conference, San Antonio, TX, 1995, p. 1389.
13. V.D Chaudhari, Prafull P Kolte, A.D. Chaudhari / Effect of card delivery speed on ring yarn quality // International Joutnal on Textile Engineering and Process, Vol. 3(4), 2017, 13-18.
