Производство пряжи из смесей лубяных волокон и шерсти на камвольном оборудовании

УДК 677.0                                       

В последние годы в Казахстане активизируются работы по расширению сырьевой базы текстильной промышленности за счет возделывания лубяных культур, в частности масличного льна и промышленной конопли. Основные посевные площади сосредоточены в северных регионах страны [1,2].

Основные посевные площади масличного льна и промышленной конопли в Республике Казахстан сосредоточены преимущественно в северных и северо-восточных регионах страны, что обусловлено благоприятными природноклиматическими условиями, включая умеренноконтинентальный климат, достаточное увлажнение и наличие природных почв [3, 4]. К числу ведущих регионов по возделыванию данных культур относятся Костанайская, Северо-Казахстанская, Акмолинская и Павлодарская области.

При этом Костанайская область занимает лидирующие позиции по посевным площадям масличного льна, в Северо-Казахстанской области отмечается стабильное развитие льноводства и формируются предпосылки для расширения посевов промышленной конопли, тогда как в Акмолинской и Павлодарской областях активно развиваются посевы масличных культур [5].

Следует отметить, что лён масличный занимает значительно большую долю посевных площадей по сравнению с промышленной коноплёй, которая в настоящее время находится на стадии ограниченного внедрения и развития в аграрном секторе Казахстана.

Концентрация посевов в северных регионах обусловлена биологическими особенностями данных культур, в частности их потребностью в умеренных температурных условиях в период вегетации, чувствительностью к засушливым условиям, особенно характерной для льна [5], а также необходимостью достаточного уровня влагообеспечения, способствующего формированию волокна с высокими технологическими свойствами [6, 7].

Содержание волокна в стеблях казахстанского льна и конопли составляет 20-30 % [8].

Одновременно наблюдается дефицит тонкой качественной овечьей шерсти для отечественных текстильных предприятий, поскольку значительная часть мериносовых овец заменена грубошерстными породами овец [9].

Смешанная пряжа на основе льняного, пенькового и шерстяного волокон представляет собой перспективное направление развития текстильного производства, направленное на расширение сырьевой базы и получение материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками [10,11,12]. Совмещение данных волокон в одной пряже позволяет частично компенсировать их недостатки и усилить положительные свойства каждого компонента.

Льняные и пеньковые волокна обеспечивают высокую прочность и износостойкость пряжи. Шерсть придает эластичность, извитость и улучшает прядильную способность смеси. Совмещение этих компонентов позволяет компенсировать недостатки каждого из них [13]. При этом соотношение волокон оказывает существенное влияние на качество и структуру пряжи. Избыточное содержание лубяных волокон может снижать равномерность и технологичность переработки. Оптимизация состава и режимов прядения обеспечивает получение пряжи с заданными физико-механическими свойствами.

В связи с этим актуальной задачей является разработка технологий рационального использования местных лубяных волокон, в том числе путем их переработки на действующем шерстопрядильном оборудовании.

Настоящее исследование является продолжением ранее выполненных работ по получению смесовой камвольной пряжи на основе лубяных волокон [14,15].

Цель работы — разработка технологии производства пряжи из смесей льняного и пенькового волокон с шерстью на камвольном оборудовании и оценка свойств полученной пряжи.

Задачи исследования:

• 1 .Оценить технологические свойства короткого льняного и пенькового волокна при переработке на шерстяном оборудовании.

• 2 .Разработать технологический режим получения льно-шерстяной и пенько-шерстяной пряжи.

• З .Провести сравнительный анализ физикомеханических показателей пряжи.

Материалы и методы исследования

В качестве исходного сырья использовали: топс из короткого льняного волокна, дегуми-рованное пеньковолокно, подвергнутое кардочесанию и гребнечесанию, топс из тонкой мериносовой шерсти казахстанского производства.

Определение линейной плотности. Линейную плотность волокон определяли согласно ГОСТ 10213.1–2002 «Волокно штапельное и жгут химические. Методы определения линейной плотности».

Определение длины волокон. Среднюю длину и коэффициент вариации по длине определяли по ГОСТ 427 с использованием измерительной линейки длиной 1 м. Измерению подвергались 600 волокон каждой пробы.

Технология переработки

Подготовка смесей

Смешивание льняного или пенькового топса с шерстяным топсом осуществляли в соотношении 80/20 на ленточной машине. Экспериментальная переработка льняного волокна производилась по следующей технологии. В качестве сырья были использованы следующее сырье: топс из льна короткого, пеньковолокно дегумированное и подвергнутое кардо- и гребнечесанию, топс из мериносовой казахстанской шерсти. Основные свойства волокон представлены в таблице 1.

Таблица 1. Физико-механические свойства волокон

Наименование показателей	Показатели
	Льноволокно	Пеньковолокно	Шерстяное волокно
1. Линейная плотность волокна	0,5 текс	0,3 текс	23 микрона
2. Средняя длина волокна	64 мм	55 мм	66 мм
3. Максимальная длина волокон	170 мм	202 мм	116 мм
4. Минимальная длина	45 мм	35 мм	22 мм
5.Коэффициент вариации по длине	42%	49%	45%

После двух переходов ленточной машины смесь подвергали гребнечесанию на машине Textima (модель 1603).

Основные параметры гребнечесания:

• -    скорость — 140 уд/мин;

• -    номер прямого гребня — 25;

• -    длина питания — 7 мм;

• -    зона сортировки — 40 мм;

• -    развес ленты на питании — 16 г/м;

• -    развес выходящей ленты — 20 г/м.

После гребнечесания ленту дважды вытягивали на ленточной машине.

Прядение осуществляли по следующей схеме:

• -    вытягивание на ленточных машинах Cognetex SC400;

• -    получение ровницы на машине Cognetex FRC300;

• -    прядение на машине Cognetex FL7;

• -    перемотка на мотальной машине М-150.

План прядения приведен в таблице 3.

Таблица 3. План прядения

Наименование переходов	Развес входящей ленты, г/м	Число сложений	Вытяжка	Развес выходящей ленты, г/м	Скорость, м/мин
Ленточная машина	20,00	6	8	14,58	100
Ленточная машина	14,58	4	6	9,72	100
Ленточная машина	9,72	4	6	6,48	100
Ровничная машина	6,48	1	9	0,72	50
Прядильная машина	0,72	1	16	45 текс	5000 об/мин

Результаты и их обсуждение

Полученные смешанные пряжи пенька/ шерсть и лен/шерсть показали следующие физико-механические показатели:

Таблица 4. Физико-механические показатели пряжи

Наименование показателей	Единица измерения	Показатели пряжи
		Пенька/шерсть	Лен/шерсть
Фактический метрический номер	NM	21,2	23,0
Крутка пряжи	Кручений/м	550	550
Разрывная нагрузка относительная	сН/текс	10,8	12,6

Обрывность в прядении для пряжи пенька/шерсть составила 270 обрывов на 1000 веретено-часов, для пряжи лен/шерсть – 148. Основные обрывы были вызваны по следующим причинам:

• -    обрыв ровницы - 34%

• -    обрыв на кольце- 36 %

• -    захлесты - 11%

• -    обрыв у вытяжного цилиндра - 19 %.

Основная причина обрывов для пряжи пенька/шерсть-неровнота волокон по длине и неоптимальное замасливание в прядении. Волокна пеньки были очень скользкие, то есть очень низкий коэффициент трения. Поэтому была повышенная обрывность ровницы. Так же короткая средняя длина лубяных волокон приводила к снижению контроля за движением. В целом процесс прядения пряжи из смеси льноволокна и шерстяного волокна происходил более оптимально по сравнению с пряжей из пеньковолокна.

Получали пряжу линейной плотности 45

текс при крутке 550 кр/м.

Сравнительный анализ показал, что льношерстяная пряжа обладает более высокими прочностными характеристиками (12,6 сН/ текс) по сравнению с пенько-шерстяной (10,8 сН/текс).

Обрывность в процессе прядения составила:

• -    270 обрывов/1000 веретено-часов — для смеси пенька/шерсть;

• -    148 обрывов/1000 веретено-часов — для смеси лен/шерсть.

Основными причинами обрывов являлись:

• -    обрыв ровницы — 34 %;

• -    обрыв пряжи на кольце — 36 %;

• -    захлесты пряжи — 11 %;

• -    обрыв мычки у вытяжного цилиндра — 19 %.

Повышенная обрывность пенько-шерстяной пряжи обусловлена значительной неров-нотой волокон по длине и низким коэффи- циентом трения пенькового волокна, что ухудшает контроль в вытяжном приборе. Более короткая средняя длина волокон также снижает стабильность процесса.

В целом процесс переработки льношерстяной смеси характеризовался большей технологической устойчивостью.

Выводы

• 1 .При соответствующей подготовке лубяных волокон возможно получение камвольной пряжи при введении не менее 20 % шерстяного волокна.

• 2 .Для обеспечения стабильности процесса необходимо максимально приблизить параметры лубяных волокон к характеристикам тонкой шерсти:

• -    линейная плотность — 0,3–0,5 текс;

• -    средняя длина — 65–80 мм;

• -    коэффициент вариации по длине — не более 50 %.

• 3 .Рекомендуется применение замасливающих препаратов, повышающих коэффициент статического трения.

• 4 .Целесообразно включение перехода обработки ленты на ленточно-разрывной машине.

• 5 .При сухом способе прядения на камвольном оборудовании возможно получение пряжи линейной плотности до 40 текс.