Диплом - Комплексная оценка качества хлопкольняной пряжи
Подождите немного. Документ загружается.
11
1. Аналитический раздел
Исполнитель___________________________Кобзарева Ю.В.
Руководитель_________________________доц. Плеханова С.В.
12
1.1. СЫРЬЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ХЛОПЧАТОБУМАЖНОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ В РОССИИ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ
Конец XX века ознаменован льняным бумом: во всем мире люди
тянутся к экологически безупречным товарам. Так случилось, что у нас в
России лен в одночасье стал основным источником натурального
растительного сырья для текстильной индустрии.
Распад СССР и потеря собственной сырьевой базы хлопководства,
кризис 90-х годов, связанный с переходом к рыночной экономике, привели к
резкому сокращению производства в России как льняных, так и
хлопчатобумажных тканей. Хлопчатобумажная промышленность Российской
Федерации осталась без отечественного сырья. Обострение экологической
обстановки в мире и рост требований к экологически чистой продукции, с
одной стороны, и резкая дифференциация доходов населения, с другой
стороны, изменили структуру спроса на текстильные изделия [1].
Наряду с этими причинами анализ сегодняшней ситуации в мире
наглядно иллюстрирует непрерывное и широкое развитие важнейшей отрасли
современной химической промышленности – производства химических
волокон и нитей. Общая тенденция производства и потребления химических
волокон ясно дает понять, что использование химических волокон является
сегодня одним из факторов подъема экономики текстильной
промышленности. Улучшение эксплуатационных свойств изделий и
повышение их конкурентоспособности напрямую связаны с использованием
новых видов модифицированных химических волокон. Однако следует
сказать, что производство химических волокон пагубно влияет на
окружающую среду и к тому же требует немалых затрат.
Из растительного сырья в нашей стране, способного полноценно
заменить хлопок и обеспечить стратегическую и финансовую независимость
страны может льняное волокно. При этом лен, в отличие от нефти и газа,
ежегодно восполняемый сырьевой ресурс, не оказывающий никакого
негативного влияния на экосистему. Более того, посадка льна может улучшить
13
экологическую обстановку за счет аккумулирования льном тяжелых металлов
(кадмия, свинца, меди и др.) из почвы. В России этот прием может быть
весьма эффективным в регионах, связанных с разработкой полезных
ископаемых, в которых земля загрязнена тяжелыми металлами [2].
В отличие от хлопка, лен является полифункциональной
целлюлозосодержащей культурой. Это сырьевой материал не только для
текстильной промышленности, но и стратегически важное сырье, используемое во
многих отраслях экономики: для композитов, отвечающих современным
экологическим требованиям и применяемых в различных областях; его
древесина – сырье для мебельной промышленности; лигносульфонаты
льна – вспомогательные материалы для процессов шлихтования в
текстильной промышленности, льняное масло – сырье для косметики,
фармацевтической и пищевой промышленности; отходы (пух, костра) –
сырье для композиционных материалов автомобилестроения и
строительного комплекса.
В наше время появилась задача увеличения производства и
эффективного использования отечественного льна, и при этом создание
модной конкурентоспособной продукции – льносодержащих тканей и
трикотажа, а также снижения стоимости льносодержащих изделий.
Правительством Российской Федерации была утверждена федеральная
целевая программа ―Развитие льняного комплекса России на 1996-2000 годы―.
Она ориентирует как на максимальное увеличение производства и повышение
качества исконно русского, экологически чистого льняного волокна, так и на
разработку технологий его эффективного использования. Если из чесаного
льна следует изготавливать тонкие чистольняные, дорогие бытовые ткани для
потребления элитарной и зажиточной частью населения, белье в дорогих
отелях, скатерти, салфетки для ресторанов и т.д., то отходы трепания и
чесания, которые составляют почти 90% льняного волокнистого сырья, надо
пускать не на потерявшие конкурентоспособность мешки и шпагат, которые
уже давно во всем мире делают из полипропилена или дешевого джута, а для
14
высококачественных и модных и относительно недорогих тканей и трикотажа.
Встает вопрос о разработке методов модификации льняного волокна,
содержащегося в этих отходах, для выработки изделий из него в смеси с
натуральными и химическими волокнами на уже высокопроизводительном
хлопчатобумажном (кольцевом и пневмомеханическом) оборудовании. При
этом также решается вопрос об обеспечении промышленности отечественным
сырьем и увеличении занятости населения. Сейчас стоит задача не только
производить конкурентоспособную, модную полезную и доступную одежду,
но обеспечить медицину и оборону продукцией, экономически независимой от
импортного сырья [1].
Использование отходов в хлопчатобумажной промышленности
Решение проблемы сырья в хлопчатобумажной промышленности может
быть достигнуто производством хлопчатобумажной пряжи с добавлением
отходов производства или выработка пряжи из отходов хлопкопрядильного
производства без добавления в смесь хлопковых волокон.
На сегодняшний день многие текстильные предприятия используют
отдельные виды отходов. Они добавляют их в сортировку с хлопком в
определенных условиях и пропорциях, другие сначала дополнительно
обрабатывают отходы отдельно, а затем вводят в сортировку, а в
большинстве случаев отходы используют для производства нетканых
материалов или ваты.
Новой на сегодняшний день является технологическая линия, которая
была достигнута путем глубоких технологических проработок, по
переработки и выработки хлопчатобумажной пряжи из 100% отходов
хлопкопрядильного производства, так называемая безотходная технология.
Затраты на сырье при производстве хлопчатобумажной пряжи
составляют около 80%. Если при переработке 1000 тонн смеси в месяц
отходы составляют 10% или 100 тонн, то из этих отходов можно получить
15
40-50тонн прядомого волокна, которое пригодно для переработки как в
составе типовой сортировки, так и в составе самостоятельной смеси [3].
Отходы, получающиеся в прядении хлопка, разделяют на возвратные и
невозвратные. К возвратным относятся обраты – рвань холстов, ленты и
ровницы, не нуждающиеся в расщипывании. Обраты по своим свойствам
близки к хлопковому волокну, входящему в состав сортировки, и поэтому их
можно возвратить в свою сортировку. Кроме того, к возвратным относят
отходы, выделяемые в основном при очистке, то есть при разрыхлении,
трепании, кардочесании и гребнечесании. Те отходы, которые после очистки
и подготовки можно повторно использовать в прядении, называют
прядомыми. К прядомым отходам относятся орешек, получаемый при
переработке хлопкового волокна высоких сортов, очесы кардные и
гребенные, перегонную и тонкую ровницу, колечки, мычку. Такие отходы
после соответствующей обработки для очистки, разрыхления или
расщипывания не возвращают в сортировку, из которой они получены, а
используют в более низких сортировках для получения пряжи большей
линейной плотности.
К непрядомым, или ватным, отходам относят орешек и пух
трепальный, получаемый при переработке хлопкового волокна низших
сортов (IV, V, VI), пух с чистительных валиков и обтирочные концы. Эти
отходы используют для выработки ваты, а также в сортировках,
перерабатываемых в пряжу большой линейной плотности.
Невидимые или невозвратные, отходы – это влага и пыль,
выделяющиеся при переработке хлопкового волокна [4].
Однако очень большую долю в отходах занимает короткое волокно и
пух – до 15-20%, а также содержание сора и примесей в них может
колебаться в процентном содержании во времени. Пряжа их отходов
хлопкопрядильного производства является новым видом такого рода
продукции. Она уступает по своим свойствам пряже стандартной
сортировки, но, тем не менее, ее использование целесообразно для
16
производства текстиля определенного назначения (технического,
мебельного, декоративного) [3].
Переработка смесей хлопкового волокна с химическими
волокнами на хлопчатобумажном оборудовании
Химические штапельные волокна в смеси с натуральными волокнами
можно перерабатывать по любой из систем прядения, используемой для
прядения того или иного натурального волокна.
Наиболее экономично получать пряжу из химических
штапелированных волокон по кардной системе прядения хлопка. На
обычном хлопкопрядильном оборудовании можно успешно перерабатывать
химические штапельные волокна длиной резки на 38-40 мм и их смеси с
хлопковым волокном, а химические штапельные волокна длиной резки 65-75
мм перерабатывают на универсальном оборудовании, созданном на основе
новейших машин хлопкопрядильного производства и приспособленном к
переработке не только относительно короткого, но и длинного волокна [5].
Так как свойства химических штапельных волокон отличаются от
свойств хлопкового волокна, то эти различия необходимо учитывать при
выборе параметров заправки технологического оборудования.
С целью экономии натурального сырья в смеси с хлопковым
волокном добавляют искусственные волокна (вискозное, ацетатное).
Изделия, выработанные из этой пряжи, имеют свойства, очень близкие к
свойствам изделий, выработанных из чистого хлопка.
Большим недостатком вискозных волокон является значительная
потеря прочности в мокром состоянии (до 50%). Для изделий из вискозного
волокна характерна большая усадка, сминаемость, слабая устойчивость к
действию микроорганизмов и низкая устойчивость к воздействию водно-
щелочных обработок. Чтобы устранить указанные недостатки, химическая
промышленность в последнее время стала выпускать модифицированные
вискозные волокна: полинозные и высокомодульные.
17
Полинозные волокна имеют высокую относительную прочность (от
30 до 52 сН/текс), что значительно превосходит относительную прочность
обычных вискозных волокон и хлопкового. Кроме того, полинозным
волокнам присуща малая потеря прочности в мокром состоянии, высокое
удлинение (близкое у удлинению хлопкового волокна) и большие
эластические деформации, которые обеспечивают стабильность форм и
размеров изделий, в результате чего уменьшается их сминаемость.
Высокомодульные (высокопрочные) волокна характеризуются еще
более высоким модулем упругости в мокром состоянии, чем полинозные
волокна. Относительная прочность высокомодульных волокон в сухом
состоянии составляет 72 сН/текс, а в мокром – 63 сН/текс.
Из смесей хлопкового волокна с вискозным штапельным волокном
(10-30%) вырабатывают хлопковискозную пряжу различной линейной
плотности для изготовления сорочечных, бельевых, платьевых и костюмных
тканей, фланели и медицинской марли, меланжевых костюмных,
декоративных и мебельных тканей и др.
Опыт работы предприятий показывает, что целесообразно заменять
хлопок низких сортов вискозным волокном. Так при введении в смесь 15-
20% вискозного волокна взамен хлопкового волокна III и IV сортов
улучшается чистота прочеса и снижается обрывность на 20% [4].
Также для смешивания с хлопковым волокном используют
синтетические волокна, к которым относятся полиамидные, полиэфирные,
полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные, полипропиленовые волокна.
Синтетические волокна обладают рядом свойств, которыми не обладают
натуральные волокна. Основные из этих свойств следующие:
- высокая прочность в сухом и мокром состоянии и малая объемная
плотность, позволяющие изготавливать прочные и легкие изделия;
- малая гигроскопичность, обеспечивающая легкую стирку и быструю
сушку изделий;
18
- хорошая формоустойчивость и малая сминаемость изделий, дающая
возможность реже гладить изделия при носке;
- высокая устойчивость изделий к изгибу и истиранию, что значительно
повышает износостойкость изделий;
- высокая устойчивость к воздействию химических реагентов,
микроорганизмов и насекомых.
К примеру, в смеси хлопка с капроновым волокном прочность пряжи
уменьшается, что объясняется неодновременностью разрыва волокон
(капронового и хлопкового) из-за различного их удлинения. Однако,
несмотря на снижение прочности пряжи, износостойкость изделий
возрастает. При введении в смесь 20% капронового волокна износостойкость
ткани и трикотажных изделий увеличивается в 2-2,5 раза [5].
Вместе с тем недостатком синтетических волокон является их
электризация в процессе механической обработки. Кроме того,
синтетические волокна отдельных видов плохо окрашиваются, имеют малую
термосветостойкость и склонны к образованию пиллинга. Некоторые
синтетические волокна, в том числе полиэфирные и полиакрилонитрильные,
обладают плохой гигроскопичностью, что затрудняет их окрашиваемость и
повышает электризуемость при отделке. Последнее приводит к тому, что
волокна притягивают пыль, сажу и другие примеси из воздуха, поэтому
изделия быстро загрязняются. Также немаловажным фактором является цена
на подобного вида волокна.
Использование льна в России
Еще одним решением проблемы становится использование льняного
волокна. Современная переработка льна является областью критических
технологий прежде всего в силу широкой сферы применения продуктов
переработки льна и необычайной их ценности.
В России лен известен со второго тысячелетия до нашей эры. Лен -
традиционное натуральное отечественное сырье для производства продукции
19
текстильной, медицинской и оборонной отраслей промышленности. У льна
есть перспективы в качестве сырья и в пищевой и в фармацевтической
промышленности. Уникальная отечественная разработка позволит
перерабатывать отходы в абсолютно экологически чистые строительные и
отделочные материалы [6].
Исследования последних десяти лет создали принципиально новые
направления комплексной переработки льна, позволяющие получать
продукцию, конкурентоспособную на мировом рынке и выявили медико-
гигиенические свойства льна, способствующие снижению риска хронических
и онкологических заболеваний, болезней сердечно-сосудистой системы. Так,
например, проведенные в последнее время исследования в ФГУП ЦНИИЛКА
позволили установить, что причиной уникальных медико-гигиенических
свойств текстильных изделий из льна является наличие во льне в
определенных количествах и соотношениях микроэлементов, которые лечат
и оказывают положительное действие на многие жизненные органы
человека.
Продукты переработки льна являются хорошим сырьем для получения
нетканых материалов. Эти материалы вырабатываются из малоценных
волокон или отходов. Диапазон их применения – от мебели до геотекстиля
для укрепления насыпей, склонов, берегов водоемов путем создания
травяных матов. Газонные маты с семенами травы могут производиться из
отходов переработки льна [2].
Выращивание и переработка льна связаны с большими трудозатратами,
потреблением значительного объема других материально-технических и
энергетических ресурсов. Следовательно, лен обеспечивает работой и
средствами для жизни не только сотни тысяч сельских жителей, но и
работников легкой, пищевой, медицинской, текстильной,
машиностроительной, химической промышленности, топливно-
энергетического комплекса и других отраслей экономики, работающих на
переработке льносырья или поставляющих технику, удобрения, горюче-
20
смазочные материалы и другие ресурсы, необходимые для производства
льноволокна.
В настоящее время льном занимается более 2500 крупных и средних
предприятий сельского хозяйства, текстильной, легкой, медицинской и
оборонной промышленности, машиностроения, строительной индустрии,
торговли и сферы услуг, расположенных в 36 регионах страны. Россия
располагает производственными мощностями, способными переработать все
производимое в стране льняное сырье, а также высоким научно-техническим
потенциалом отраслевой и вузовской науки и огромным рынком потребления
продукции из льна. Возросло внимание к льну и за рубежом. Так, появилась
возможность объединить интересы России и льноводческих стран СНГ-
Белоруссии и Украины в области производства и переработки льна, создания
сырьевой и материально-технической базы, расширения товарных рынков.
Развитие такого сотрудничества будет экономически выгодно для всех [1].
Создание современного ассортимента товаров изо льна и
технологических процессов их производства «нейтрализует» возникший
после распада бывшего СССР недостаток хлопка [1].
Различают три типа льна:
1. Долгунец, имеющий слабо ветвящийся только у вершины стебель и
используемый в основном для получения текстильного волокна;
2. Кудряш, культивируемый на семена (масличный лен), имеет пучок
ветвящихся стеблей, низкорослый (30-50 см), произрастает в южных
районах, имеет в 20 раз больше семенных коробочек, чем долгунец;
3. Межеумок, занимающий по своему строению промежуточное
положение, имеет ветвящийся стебель (50-70 см), его волокно может
использоваться для производства грубых тканей и шпагата.
В России для получения волокна для текстильной промышленности
возделывают лен-долгунец, имеющий соцветия синего цвета. Длина его
стебля составляет 80-120 см, диаметр 1-3 мм. Вдоль стебля на расстоянии 15