Разработка способа текстурирования ацетилцеллюлозных нитей с использованием пластификаторов и создание ассортимента текстурированных и фасонных нитей на их основе

Главной задачей одиннадцатой пятилетки в свете решений ХХУ1 съезда КПСС является обеспечение дальнейшего роста благосостояния советских людей на основе устойчивого, поступательного развития народного хозяйства, ускорения научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, более рационального использования производственного потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшения качества работы.

Поэтому, естественно то особое внимание, которое уделялось на ХХУ1 съезде вопросам расширения выпуска и существенного повышения качества товаров народного потребления, в том числе изделий текстильной и легкой промышленности, общий выпуск которых должен возрасти к 1985 году на 18−20 $$. В решениях ноябрьского /1982г./ Пленума ЦК КПСС со всей остротой ставится задача: обеспечить соответствие между денежными доходами населения и товарным предложением предметов потребления. Причем, речь идет не просто о механическом увеличении выпуска тех или иных изделий /одежды, обуви, тканей/- а, именно, о все более полном удовлетворении платежеспособного спроса населения, что предусматривает мобильное изменение структуры выпускаемого ассортимента, основанного на научном прогнозировании все возрастающих запросов советских людей. Не может быть далее терпимым такое положение, когда часть продукции предприятий текстильной и легкой промышленности из-за низкого качества, несоответствия моде и т. п. причин не может найти покупателя.

Значительную долю среди предметов одежды как повседневного использования, так и модных изделий, пользующихся повышенным спросом, занимают трикотажные изделия. Выпуск их в 1985 г. должен быть доведен до 2,06 млрд.штук. В качестве сырья трикотажная промышленность широко использует различные виды химических нитей, тем более, что благодаря огромному вниманию, которое уделяли партия и правительство ускоренному развитию этой отрасли химической промышленности, в нашей стране за последние десятилетия освоено многотоннажное производство практически всех известных видов химических волокон и нитей. В 1985 году общий выпуск их составит 1,6 млн.т.

Однако, здесь следует отметить, что «золотая пора», когда у впервые открывающихся магазинов «Синтетика» выстраивались очереди покупателей, уже прошла. Повышенным спросом пользуются предметы одежды изготовленные из натуральных волокон, несмотря на такие явные преимущества изделий, в том числе и трикотажных, из химических волокон, как высокая прочность, износостойкость, нес-минаемость. Причины такого изменения спроса видятся в низкой «комфортности» изделий из химических волокон — их электризуемос-ти, низкой гигроскопичности, высокой теплопроводности и т. п.

Поскольку шансы на удовлетворение потребности в одежде без использования химических видов волокон с каждым годом уменьшаются — рост потребности в расчете на душу населения сопровождается и ростом населения во всем мире, — единственным выходом является улучшение гигиенических свойств химических волокон.

С точки зрения спроса, среди всех видов трикотажных изделий из химических нитей наиболее неудовлетворительная ситуация складывается для изделий из диацетатных комплексных нитей. Это объясняется тем, что диацетатные нити обладая /хотя и в несколько меньшей степени/ всеми теми недостатками гигиенических свойств характерными в общем для синтетических нитей /электризуемостью, малой гигроскопичностью и т. п./ в тоже время значительно уступаJ ют последним /капроновым, лавсановым и др./ по физико-механическим показателям — разрывной нагрузке, усталостной прочности, износостойкости.

Однако, в нашей стране созданы и действуют ряд предприятий значительной мощности по выпуску диацетатных нитей, — Киро-ваканский, Каунасский, Ферганский, Серпуховский заводы и производство на Энгельсском п.о." Химволокноя суммарным объемом выпуска почти 45 тыс. тонн в год. Поскольку использование этих нитей для производства трикотажных изделий возможно лишь при резком улучшении их качества, приобретают черезвычайяуга актуальность исследования по созданию новых текстильных структур на базе ацетатных комплексных нитей с целью обновления ассортимента изделий из них за счет улучшения гигиенических показателей, художественно-колористического оформления и т. п., что как раз в полной мере отвечает задаче более рационального использования производственного потенциала страны, выдвинутой на ХХУ1 съезде КПСС.

Кроме того, общая тенденция последних лет, выражающаяся, с одной стороны, в некотором сужении невосполнимой сырьевой базы синтетических нитей /нефти, природного газа/-а, с другой стороны, в расширении использования этих /обладающих высокими механическими свойствами/ нитей в технике- - очевидно потребует частичной замены капроновых и лавсановых нитей в ассортименте тканей и трикотажа, предназначенных для одежды. В этой связи ацетатные нити новых структур вполне могут стать таким заменителем.

Одним из путей наиболее удачного изменения гигиенических свойств /влажности, комфортности носки и т. п./ химических комплексных нитей является текстурирование. Однако, широкое примеяение диацетатных текстурированных нитей сдерживается тем, что полученная в результате текстурирования извитая форма элементарных нитей неустойчива во времени и исчезает в процессе эксплуатации изделий на их основе, особенно при влажно-тепловой обработке. Причина в том, что на существующем оборудовании для текстурирования,/из-за близости температурных областей размягчения и термического разложения такого жесткоцепного полимера, как диацетат целлюлозы/ задаваемый в термокамере тем-пературно-силовой режим воздействия на нить приводит всего только к вынужденной высокоэластической деформации элементарных нитей, которая впоследствии исчезает в результате различного рода релаксационных процессов. Очевидно поэтому доля текстурированных нитей составляет в настоящее время лишь около 6% от общего выпуска ацетатных нитей.

Устойчивая извитая форма элементарных волокон получается лишь в том случае, если в процессе текстурирования реализуется режим вязкого течения для волокнообразующего полимера, что для такого полимера, как ацетилцелшолоза, возможно только лишь при воздействии температуры на предварительно пластифицированную нить, причем эффект пластификации должен быть «временным» и не проявляться в процессе эксплуатации изделий.

Таким образом, разработка принципиально нового процесса текстурирования предварительно пластифицированных нитей целлюлозного происхождения позволит резко улучшить качество ацетатных текстурированных нитей за счет придания им извитости, устойчивой к влажно-тепловым обработкам, что, в свою очередь, позволит расширить использование этих нитей в трикотажной промышленности. Обновление ассортимента на базе натурподобных по внешнему виду нитей как раз и отвечает современным вкусам покупателей.

Необходимо отметить, что из-за малой разрывной нагрузки • ацетатные текстурированные нити, как правило, используются в изделиях не в чистом виде, а в сочетании с синтетическими нитями, которое осуществляется как на стадии получения комбинированных нитей, так и непосредственно при вязании. Но уж если производить комбинированные нити /для чего необходимо введение дополнительных технологических переходов, оборудования и т. п./-то целесообразнее не ограничиваться одной только задачей «укрепления» ацетатной нити, а одновременно преследовать и цели улучшения художественно-колористического оформления изделий из такой нити. Таким требованиям вполне отвечают фасонные нити. Тем более, что наблюдаемый сейчас во всем мире столь повышенный интерес к изделиям из фасонных нитей, позволяет говорить о «втором рождении» этого ассортимента. В связи с этим ощущается явный недостаток экспериментальных исследований по разработке оптимальных параметров получения этих нитей, учитывая еще и то обстоятельство, что по сравнению с прошлым пиком в производстве фасонных нитей, изменились, как технологические возможности в целом, так и компоненты, входящие в фасонную нить. Если ранее это была, в основном, пряжа, то теперь, в качестве компонентов используют химические комплексные и текстурированные нити.

Необходимо отметить, что вопрос о возможности применения в фасонных нитях текстурированной диацетатной нити ранее практически не исследовался.

Таким образом, комплексное решение как проблемы устойчивости текстурных свойств ацетатных нитей, так и создание фасонных нитей на основе ацетатных нитей для выпуска изделий, отвечающих современным направлениям моды, позволяет не просто улучшить качество какого-то узкого ассортимента товаров народного потребления, но и предложить пути кардинального изменения сложившейся в настоящее время диспропорции между наличием мощной, развитой сырьевой базы /заводов химического волокна, производящих ацетатную комплексную нить/, с одной стороны, и все уменьшающимся спросом населения на изделия из традиционных видов ацетатных нитей, с другой.

Поэтому целью данной работы являлось:

— изучить принципиально новый процесс и разработать основные требования к аппаратурному оформлению текстурирования с предварительным пластифицированием нити на однопроцессных машинах ложного кручения вьюркового и фрикционного типов.

— разработать оптимальные технологические параметры текстурирования ацетатных нитей с применением, в качестве пластификатора, умягченной воды.

— определить оптимальные, — с точки зрения качества трикотажного полотна, структуры фасонных нитей на базе ацетатных в том числе и текстурированных нитей.

— разработать оптимальные технологические режимы получения фасонных нитей на однопроцессных машинах с горизонтальными полыми веретенами типа" Преномити, с оценкой влияния основных параметров на свойства нитей и устойчивость процесса кручения.

Работа проводилась на кафедре переработки химических волокон Московского текстильного института, Энгельсском п.о." Химво-локно" и в опытно-механическом заводе и лабораториях ВНИИТП.

Выводы.

1.Проведены испытания машины «Преномит» /производство НРБ/ в условиях трикотажного предприятия, составлены рекомендации и оказано техническое содействие /разработаны чертеж на отдельные детали и т. п./ по промышленному освоению машины на опытно-механическом заводе при ВНИИТП.

2.Для обеспечения потребности машины «Преномит» в закрепительных нитях был создан специальный намоточный стенд / на базе уточно-перемоточного автомата УА-300/ под нестандартную дюралюминиевую паковку.

3.Реализация двух матриц планирования эксперимента позволили определить область существования «нехудших» значений технологических параметров производства фасонных нитей на машине «Преномит». Окончательный выбор оптимального варианта проводился путем экспертной оценки образцов трикотажа из «нехудших» вариантов фасонных нитей.

4.Была разработана необходимая нормативно-техническая документация для организации промышленного выпуска комбинированных капроацетатных фасонных петлистых нитей. При составлении технических условий на эту нить значения качественных показателей нормировалось не в абсолютных, а в относительных величинах,-коэффициентах вариации.

5.Организован промышленный выпуск изделий со знаком «Н» из комбинированных капроацетатных фасонных петлистых нитей.

6.Бельевые трикотажные полотна и изделия из гидротекстурированных нитей тагитэн в сочетании с хлопчатобумажной пряжей имеют вполне удовлетворительные гигиенические свойства, хороший внешний вид.

7.Анализ результатов переработки опытно-промышленных партий гидротекстурированных нитей агитэн и тагитэн показал, что наиболее рациональной областью их использования является изготовление бельевых полотен в сочетании с хлопчатобумажной пряжей. Учитывая недостаточную устойчивость к истиранию из таких полотен целесообразно изготовлять трикотажные изделия подвергающиеся незначительным истирающим воздействиямфуфайки, майки с печатным рисунком и т. п.

ОБЩИЕ ВЫВОда И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Для изменения сложившейся диспропорции между наличием мощной сырьевой базы по производству ацетатных нитей и уменьшающимся спросом населения на трикотажные изделия из них, необходимо создание нового ассортимента ацетатных текстурированных нитей с устойчивой извитостью и фасонных нитей на их основе.

2. Образование устойчивой извитости элементарных нитей происходит лишь в том случае, если в термокамере при текстури-ровании комплексных нитей реализуется режим вязкого течениячто для такого жесткоцепного полимера, как ацетилцеллюлоза, возможно только при его предварительной обработке пластификатором.

3. Разработана система классификации способов получения фасонных нитей, основанная на сочетании методов «нарушения» «дестабилизации» технологического процесса с конкретным видом текстильного оборудования, на котором такая «дестабилизация» реализуется.

4. Установлено, что наиболее перспективными, как с точки зрения производительности, так и универсальности, по части создаваемых эффектов, являются способы фасонного кручения с помощью «полого» веретена.

5. На этапе «предпланирования» цель исследования была, представлена в виде структурной модели, состоящей из двух, последовательно или параллельно соединенных," черных ящиков" ,-представляющих соответственно процессы текстурирования и фасонного кручения, подсоединенных в свою очередь к выходному блоку — процессу вязания. Не являясь непосредственно объектом исследования, трикотажная переработка определяет вектор-функцию выходных параметров всего исследования через качество готового трикотажного полотна /рис.2.1./.

6. В качестве наиболее целесообразной стратегии постановки и проведения исследований /из-за множественности и неоднозначности критериев оптимизации/ был выбран метод случайного поиска, каждый из последовательных шагов которого строился с использованием приемов математического планирования эксперимента.

7. В качестве статистической характеристики устойчивости нити к истирающим воздействиям вместо средней арифметической использовался гамма-процентный ресурс, рассчитываемый на основании эмпирических параметров распределения Вейбулла. Для облегчения обработки результатов испытаний составлена программа расчета для ЭЦВМ «Наири-2» /приложение I/.

8. Была создана лабораторная установка на которой опробованы несколько видов пластификаторов, что позволило получить качественную картину поведения пластифицированных ацетилцеллю-лозных нитей и, в сочетании с поисковыми экспериментами на машине ФТ-250-И выявить оптимальный пластифицирующий агент, -умягченную воду.

9. Проведение исследования надмолекулярной структуры нитей до и после текстурирования с использованием рентгеноструктурно-го анализа, электронной микроскопии поверхности, радиотермолю-минисцентного анализа и инфракрасной спектроскопии подтверждают наличие необратимых деформаций /режима вязкого течения/ при гидротекстурировании искусственных нитей.

10.С помощью методов математического планирования эксперимента получены зависимости свойств текстурированной нити /разрывной нагрузки, удлинения, устойчивости к истиранию, устойчивости к влажно-тепловым обработкам/ от основных технологических параметров гидротекстурирования на машине ФТ-250-Искорости' нити и температуры в термокамере.

11. Испытаны три типа устройств для нанесения воды на машинах фрикционного и вьюркового типаразработано техническое задание для проектирования наиболее оптимальной конструкции, -устройства погружного типа для машин и ТК-500.

12. На реконструированной секции машины в условиях Энгельсского п.о." Химволокно" наработаны опытно-промышленные партии триацетатных гидротекстурированных нитей /тагитэн/ 22 текс и ацетатных гидротекстурированных нитей /агитэн/ 16 текс с улучшенными эластическими свойствами и перерабатывающей способностью за счет контролируемой вытяжки в зоне термообработки — кручения.

13. Опытная носка бельевых трикотажных изделий из гидротекстурированных нитей тагитэн в сочетании с хлопчатобумажной пряжей, проведенная институтом гигиены детей и подростков показала, что они имеют вполне удовлетворительные гигиенические свойства, сохраняют хороший внешний вид после влажно-тепловых обработок.

14. При поиске оптимальных структур ацетатных фасонных нитей была успешно реализована стратегия случайного поиска в сочетании с математическими методами планирования конкретных экспериментов /например, BIB-схемой и т. п./.

15. Получены основные формулы и разработаны методики расчета настройки многозвенного механизма привода планки с улитками машины Текстима 3112 в зависимости от задаваемого ассортимента узелковых нитей.

16. На основании известных в механике нити решений для критерия локальной устойчивости баллона получен критерий технологической устойчивости выработки фасонных нитейучитывающий силу аэродинамического сопротивления эффектов и связывающий технологические параметры кручения со структурными характеристиками петлистых нитей.

17. Комплексные испытания опытных партий фасонных петлистых нитей с машины Текстима 3112, включающие их переработку на трикотажном оборудовании и опытную носку готовых изделий, позволили уточнить требования, предъявляемые к фасонным нитям.

18. Реализация двух матриц планирования эксперимента позволили определить области существования «нехудших» значений технологических параметров получения фасонных нитей на машине с полым веретеном «Преномит» /НРБ/, что в сочетании с экспертной оценкой внешнего вида образцов трикотажа помогло выбрать оптимальную структуру нитей и параметры производства.

19. Для намотки закрепительной нити на специальные дюралюминиевые патроны для машины «Преномит» создан намоточный стенд на базе уточно-перемоточного автомата УА-300 /разработаны чертежи узлов и деталей/.

20. При составлении технических условий на фасонные нити значения всех качественных показателей целесообразно нормировать не в абсолютных, а в относительных величинах, — коэффициентах вариации.

21. Разработана нормативно-техническая документация для организации промышленного выпуска комбинированных фасонных петлистых нитей, из которых на опытно-механическом заводе организован выпуск изделий со знаком «Н» /приложение 9/.