книги из ГПНТБ / Кулагина, М. И. Новые способы прядения шерстяных и химических волокон

1

М. И. КУЛАГИНА

НОВЫЕ

СПОСОБЫ

ПРЯДЕНИЯ

ШЕРСТЯНЫХ И ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

МОСКВА «ЛЕГКАЯ ИНДУСТРИЯ:

1974

6П9.23 К 90

УДК 677.31.021/.022-

Рецензент капд. техн. наук Г. О. Лежебрух

Кулагина М. И.

К 90 Новые способы прядения шерстяных и химиче­ ских волокон. М., «Легкая индустрия», 1974.

144с.

Вкниге дана классификация новых способов прядения, изложены некоторые теоретические вопросы формирования пряжи новыми спо­ собами, описаны принципиально новые прядильные машины зарубеж­ ных фирм для производства шерстяной пряжи, сформулирована сущ­ ность тех новых способов, которые пока ие применяются для прядения

шерстяных волокон.

Наиболее подробно проанализированы преимущества и недостатки, технологические особенности и технико-экономические аспекты приме­

нения центрифугальных машин и машин для производства самокрученой пряжи, находящихся на уровне промышленного освоения.

Книга предназначена для инженерно-технических работников тек­ стильных предприятий, НИИ и конструкторских бюро, а также может быть полезна студентам вузов и учащимся техникумов.

31602—046

036(01)—74

(£) Издательство «Легкая индустрия», 1974 г.

ВВЕДЕНИЕ

Директивами XXIV съезда КПСС предусматривается в 1971 — 1975 гг. дальнейшее повышение благосостояния советского народа. В связи с этим текстильная промышленность должна значительно увеличить объем производства, в том числе выпуск тканей до

10,5—11 млрд. м2.

Реализация этих задач потребует резкого увеличения выпуска пряжи не только за счет введения новых мощностей, но и за счет реконструкции действующих предприятий путем замены устарев­ шего прядильного оборудования новыми высокопроизводительны­ ми машинами.

Одновременно в текущем пятилетии ставится задача увеличе­ ния производительности труда в легкой промышленности на 34°/о при сохранении высокого качества пряжи, а по определенному ас­ сортименту (в частности, по трикотажному) при улучшении ка­ чества пряжи.

«Повышение производительности труда составляет одну из ко­ ренных задач, ибо без этого окончательный переход к коммунизму невозможен» —- писал В. И. Ленин *.

В текущем пятилетии широко ведутся работы по созданию и внедрению автоматизированных поточных линий во всех отделах производства, внедряется новое высокопроизводительное оборудо­ вание с целью получения наибольшей эффективности производства и максимальной отдачи на каждый рубль затраченных средств.

За последние 10 лет средний уровень скоростей на большинст­ ве переходов камвольного прядильного производства увеличен до 50—100 м/мин, и только заключительный процесс прядения на кольцевых прядильных машинах осуществляется со скоростями- 10—20 м/мин. В то же время масса паковки на кольцевых пря­ дильных машинах мала, а обрывность велика.

В связи с этим наибольший удельный вес по затратам труда

впрядильном производстве падает именно на процесс прядения. Известно, что резервы повышения производительности кольце­

вых прядильных машин в основном исчерпаны. Повышение ско­ ростей по отношению к максимально достигнутым при существую­ щей конструкции узла веретено — кольцо — бегунок возможно не более чем на 10—20% за счет улучшения качества изготовления машин, усовершенствования конструкции веретен и применения по­ лиамидных бегунков.

* Ленин В. И. Поли. собр. соч. Изд. 5-е, т. 38, с. 97.

3

Высвобождение рабочей силы благодаря снижению обрывности пряжи, усовершенствованию технологии прядения и оснащению машин автосъемннкамн также не может дать большого прироста производительности труда. По данным японских специалистов, сни­ жение затрат труда за счет внедрения автосъемников составляет не более 5—10% в зависимости от линейной плотности пряжи. К такому же выводу пришли итальянские специалисты, исследуя эффективность применения автосъемннков на кольцевых крутиль­ ных машинах (экономия 3—5% при выработке пряжи малой ли­ нейной плотности и 8—11% — при выработке пряжи большой ли­ нейной плотности).

Кроме того, автосъемники значительно удорожают стоимость прядильных машин — на 20—30% в зависимости от типа и конст­ рукции автосъема. Число отказов в работе автосъемннков еще велико, и в настоящее время полная автоматизация кольцевых прядильных машин в широких производственных масштабах пока не решена.

На данном этапе создание высокоэффективного автоматизиро­ ванного прядильного производства с требуемой сопряженностью переходов зависит от внедрения новых высокопроизводительных прядильных машин, скорость выпуска пряжи на которых будет не менее 35—50 м/мин.

В современной мировой практике текстильного машиностроения стремление повысить производительность прядильного оборудова­ ния связано с поисками принципиально новых способов прядения. Основная цель этих поисков — исключить баллон нити при форми­ ровании пряжи. Развитие всех отраслей техники позволило реаль­ но осуществить ряд идей, запатентованных в конце прошлого и в начале нынешнего столетия, в результате чего появились принци­ пиально новые прядильные машины, на которых отсутствовал тра­ диционный узел веретено — кольцо — бегунок, сдерживающий по­ вышение скоростей на кольцевых прядильных машинах. В 1960 г. на японской выставке в Москве была показана центрифугальная прядильная машина для получения камвольной пряжи, в после­ дующие годы на Международных выставках наряду с усовершен­ ствованными образцами центрифугальных прядильных машин ста­ ли появляться стенды новых пневмомеханических прядильных машин.

В настоящее время работы над созданием оборудования для новых способов прядения во всем мире развиваются бурными тем­ пами. Разработанная чешскими и советскими специалистами в прошлом десятилетии машина БД-200 имела революционизирую­ щее значение для техники и технологии прядения. Она не только вызвала глубокий интерес в текстильном мире, но и послужила толчком для широкого развития научно-исследовательских и опыт­ но-конструкторских работ по новым способам прядения во многих странах. Начиная с 1967 г. в текстильных журналах мира опубли­ ковано много статей, дающих описание и оценку работы машины БД-200. На Международной выставке в Париже ITMA-71 было

4

ТРЕБОВАНИЯ К НОВЫМ СПОСОБАМ ПРЯДЕНИЯ И АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОГО ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ПРЯЖИ

Цель процесса прядения — формирование из разрозненных во­ локон пряжи различной длины — целостного, прочного, непрерыв­ ного продукта с малыми поперечными размерами и высокими упруго-эластичными свойствами.

Прочность пряжи обеспечивается распрямленностыо волокон и наличием поверхностных контактов между ними, в результате чего возникают силы трения, препятствующие сдвигу волокон относи­ тельно друг друга.

Следовательно, независимо от способа прядения требования к этому процессу остаются прежними: обеспечение таких условий формирования пряжи, при которых сохранилась бы максимальная распрямленность волокон и достигалось максимальное их сбли­ жение, уплотнение волокнистого продукта в сечении пряжи.

Поскольку требуется сохранить распрямленность волокон при любом способе прядения, к волокну необходимо приложить растя­ гивающее усилие, т. е. обеспечить натяжение волокон, а следова­ тельно, и пряжи при формировании. Натяжение не только поддер­ живает волокна в распрямленном состоянии, но и способствует сближению волокон, их частичному уплотнению в поперечном 'се­ чении пряжи.

Однако большое натяжение может привести к увеличению об­ рывности пряжи, поэтому при разработке новых способов пряде­ ния необходимо соблюдать основное требование: максимальное уплотнение волокон в поперечном сечении пряжи при минимально возможном натяжении нити.

Прежде чем приступить к уплотнению волокон, т. е. к созданию междуволоконных связей, необходимо сформировать прядильную мычку, или прядь, количество волокон в которой определялось бы заданной линейной плотностью пряжи. На кольцевых прядиль­ ных машинах это осуществляется при вытягивании, которое обес­ печивает не только заданное количество волокон в поперечном сечении пряжи, но и достаточную их распрямленность. Многие новые способы прядения основаны на классической подготовке прядильной мычки, и используется лишь принципиально новый способ уплотнения, т. е. сближения волокон. Другие, наоборот, имеют принципиально новый способ подготовки прядильной мыч­ ки и классический способ уплотнения (скручиванием).

6

Известны следующие способы уплотнения волокон при форми­ ровании пряжи: скручивание волокнистой пряди, ссучивание волок­ нистой пряди, сжатие волокон и склеивание волокнистой пряди.

Если раньше для этих целей применялись механические средст­ ва, то в настоящее время ученые и конструкторы стремятся все шире использовать физико-химические и комбинированные средст­ ва. Наиболее распространенным является способ механического скручивания волокнистой пряди.

Все методы кручения волокнистого продукта подразделяют в зависимости от числа и расположения зон-кручения на однозонные и двухзонные [1]. Схема кручения волокнистого продукта дана на

момент прикладывается, как правило, в плос­ кости его формирования, фиксация крутки осуществляется силами

трения, развивающимися при соприкосновении вращающихся по­ верхностей с волокнами (ссучивание).

Поскольку направление крутящего момента в / и II зонах про­ тивоположное, то при продольном перемещении продукта действи­ тельные кручения, сообщенные волокнам, будут взаимно уничто­ жаться и выходящий продукт, хотя и несколько уплотнится, будет иметь нулевую крутку. Следовательно, при действительном двух­ зонном кручении и движении продукта в одном направлении имеет место явление ложной крутки. Чтобы получить продукт с действи­ тельной круткой при двухзонном кручении, необходимо вывести пряжу из зоны кручения в направлении, противоположном входу (в этом случае сообщается двойное число кручений одного на­ правления), либо зафиксировать крутку полностью, чтобы предот­ вратить раскручивание пряжи.

7

тывания готовой нити осуществляются последовательно разными механизмами. Получение, передача и сообщение крутящего мо­ мента волокнам может осуществляться без операции наматывания.

Скручивание волокон всегда связано с потерей их распрямлен­ ное™, вследствие чего использование прочности волокна в пряже уменьшается. Поэтому в последнее время все шире используют, например, способ склеивания волокон, известный как способ полу­ чения пряжи с нулевой круткой. Прочность пряжи, полученной склеиванием волокон, зависит не столько от междуволоконных сил трения, сколько от сил связи волокон со склеивающим веществом (которые имеют чисто химический характер) и сопротивляемости деформациям самого склеивающего вещества. Чтобы придать пря­ же округлое сечение, иногда используют ссучивание или неболь­ шое подкручивание волокнистой пряди с помощью вьюрков. В этом случае новые способы получения пряжи рассматривают как комбинированные. Механизмы кручения и наматывания пря­ жи всегда разделены, так как нет необходимости в создании дей­ ствительной крутки.

Таким образом, для всех новых способов прядения можно сформулировать одинаковые технологические требования:

1) обеспечение максимальной распрямленное™ волокон (ко­ эффициент распрямленное™ должен стремиться к 1);

2)образование прядильной мычки с числом волокон, соответ­ ствующим заданной линейной плотности пряжи;

3)обеспечение максимальной плотности волокнистого продук­ та при минимальном натяжении пряжи;

4)наматывание готовой пряжи с максимально возможным на­

тяжением, обеспечивающим плотность наматывания 0,40— 0,60 г/см3.

При изготовлении пряжи новыми способами в зависимости от используемых средств для формирования пряжи практически соз­ даются разные условия прядения и структура получаемой пряжи может отличаться от структуры обычной пряжи. Поскольку натя­ жение нити стремятся уменьшить по сравнению с натяжением на кольцевых прядильных машинах, то при одинаковом количестве волокон в поперечном сечении пряжа, получаемая любым из но­ вых способов, будет отличаться геометрическими параметрами от обычной пряжи (в первую очередь увеличится ее диаметр).

Вследствие этого пряжа будет иметь иную структуру и физико­ механические показатели при одной и той же линейной плотности.

Для волокнистого продукта, получаемого способом кручения любыми средствами ^механическими, аэродинамическими, гидрав­ лическими и др.), может быть применена теория геометрического строения пряжи, согласно которой волокна, в той или иной мере распрямленные и ориентированные в одном направлении, в про­ цессе скручивания располагаются по винтовым линиям усреднен­ ной спирали, обвиваясь вокруг оси и обвивая друг друга.

Основными параметрами геометрического строения пряжи яв­ ляются радиус средней спирали, или диаметр пряжи, шаг винтовой

9