Исследование технологических параметров модифицированного низкономерного льноволокна различных способов получения

А.А. Гребенкин

Исследование технологических 
параметров модифицированного 

низкономерного льноволокна различных 

способов получения

Москва

Инфра-М

2015

А.А. Гребенкин

Исследование технологических 
параметров модифицированного 

низкономерного льноволокна различных 

способов получения

Автореферат

Москва

Инфра-М; Znanium.com

2015

Гребенкин, А.А.

Исследование 
технологических 
параметров 
модифицированного 

низкономерного льноволокна различных способов получения: автореферат / 
А.А. Гребенкин. – М.: Инфра-М; Znanium.com, 2015. – 16 с.

© А.А. Гребенкин, 2005, 2015

Работа 
выполнена 
в 
Государственном 
образовательном 
учреждении 
высшего 

профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет 

технологии и дизайна» на кафедре механической технологии волокнистых материалов

дль~гг>р технических н?.ук, профессор

Труевцев Николай Николаевич

Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор 

Агапов Валерий Алексеевич

кандидат технических наук, доцент 

Г ригорьев Виктор Никандрович

Ведущая организация:
ООО «Институт технических сукон» 

(Санкт-Петербург)

Защита состоится 1 ноября 2005 года в 16 часов на заседании диссертационного Совета 

Д 
212.236.01 
при 
Государственном 
образовательном 
учреждении 
высшего 

профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет 

технологии и дизайна» в аудитории № 241.

Адрес: 191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 18

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 30 сентября 2005 г.

Ученый секретарь

.диссертационного совета

А. Е. Рудин

I. Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время текстильная промышленность РФ 

испытывает существенную нехватку сырья. При этом рынок требует дальнейшего 

расширения ассортимента выпускаемых экологически чистых изделий из натуральных 

волокон. Этого можно достичь, в частности, за счет более глубокой переработки 
имеющегося льняного сырья. Поэтому в последние годы во всем мире возрос интерес к 

модифицированному 
льняному 
волокну 
(котонину), 
получаемому 
различными 

способами из обычного низкономерного льняного волокна.

Целью модификации льняного волокна является его адаптация для переработки в 

пряжу различными способами в чистом виде и в смесях (чаще всего с хлопком или 

химическими волокнами). Использование модифицированного льняного волокна в 

промышленности является очень перспективным, вследствие его невысокой стоимости и 

хороших прядильных свойств, позволяющих получать, в частности, смешанную пряжу 

из 
смеси 
хлопкового, 
льняного 
и 
химических 
волокон 
на 
стандартном 
хлопкопрядильном оборудовании. Это приводит к существенной экономии импортного 

хлопка, снижению стоимости получаемой пряжи и, следовательно, удешевлению 

будущего текстильного полотна при сохранении уникальных потребительских свойств, 

характерных для льноволокна.

В настоящее время имеются противоречивые сведения о том, какой из способов 

механической модификации (штапелкрование или разрыв) наиболее эффективен при 
подготовке низкономерного льняного волокна к прядению. Кроме того, несмотря на то. 

что изучением свойств модифицированного льняного волокна занимаются многие 
исследователи, 
в 
настоящее 
время 
не 
существует 
единой 
методики 
оценки 

эффективности различных способов модификации волокнистого льняного сырья. 

Отсутствие такой оценки затрудняет выбор оптимальных с экономической точки зрения 
способов модификации и разработку технологии совместной переработки разнородных 

хлопкольняных и шерстольняных смесей.

Целью диссертационной работы является выбор и обоснование способа 

модификации льняного волокна и оценка влияния способа модификации на 

технологические параметры льняного волокна и свойства смешанной пряжи из смеси 

хлопкового, льняного и химических волокон. Для достижения этой цели необходимо 

решение следующих задач:

1. 
Изучить степень влияния различных способов модификации льняного волокна 

на его основные технологические параметры.

2. 
Выбрать 
и 
обосновать 
методы 
оценки 
технологических 
параметров 

модифицированного льняного волокна.

3. 
Обосновать выбор ультразвукового способа модификации льняного волокна.

4. 
Используя выбранный способ модификации, получить модифицированное 

льняное волокно, пригодное к смесовому прядению.

5. 
Изучить влияние различий в технологических параметрах па прядильную 
способность волокна и качество смешанной пряжи из смеси хлопкового, 
льняного и химических волокон.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы были 

выполнены теоретические и экспериментальные исследования. Основываясь на 

современных представлениях о строении и свойствах лубяных волокон, рассмотрены 

особенности химического строения и надмолекулярной структуры волокна льна.

При проведении экспериментальных исследований свойств волокна и пряжи 

использовались стандартные методы текстильного материаловедения, 
а также 

автоматизированные приборы STATIGRAF-L, MICROCOLOR, MICRONAIR, WIRA. 

Исследования молекулярной структуры проводились с использованием метода ИК- 

спектроскопии на спектрофотометре UR-20 и спектрофотометре Specord IR-75. 

Производственные испытания по получению пряжи были проведены на базе ОАО 

«Советская Звезда», а также на установке «Шерли» (СПГУ'ГД). Статистическая 

обработка экспериментальных данных проведена на основе методов корреляционного 

анализа и интерпретации данных при доверительной вероятности 95%. При этом 
использовались ПЭВМ и пакеты программ Statgraphics, ORIGIN, Excel.

Научная новизна. Впервые получены следующие результаты:

1. Проведен сравнительный анализ различных способов модификации 

льняного волокна и произведена их сравнительная экономическая оценка, 

показавшие, что модификация с использованием ультразвуковых полей 

является наиболее перспективной.

2. Показана возможность применения метода «воздушного потока» для 

оценки линейной плотности модифицированного льняного волокна.

3. Проведено сравнительное микроскопическое исследование поверхности

модифицированного 
льняного 
волокна, 
полученного 
различными 

способами, 
показавшее, 
что 
льняное 
волокно, 
механически

модифицированное 
методом 
штапелирования 
непригодно 
для 
модификации комбинированным способом.

4. Выявлен характер взаимосвязи между энергетическими затратами на 
модификацию льняного волокна и его линейной плотностью.

Практическая значимость работы:

1. Проведены производственные испытания двух- и трехкомпонентной 

смешанной пряжи из смеси хлопкового, льняного и химических волокон с 
использованием льняного волокна, модифицированного механическим 
способом методами штапелирования и вероятностного разрыва.

2. Проведена оптимизация в лабораторных условиях способа модификации 

льняного волокна с использованием ультразвуковых нолей. Получено 
волокно, пригодное к смешанному прядению, на основе которого 
изготовлены опытные образцы лыюсодержашей пряжи.

3. Разработана 
методика 
определения 
'линейной 
плотности 
модифицированного льняного волокна на приборе MICRONAIR и даны 
рекомендации по ее применению.

4. Разработана методика определения средней длины модифицированного 
льняного волокна на приборе WIRA и даны рекомендации по ее 
применению.

Апробация раГюты. Основные положения диссертационной работы доложены, 

обсуждены и получили положительную оценку на следующих конференциях: научно- 

практической конференции «Интенсификация экономики на основе индикативного 

стратегического планирования» (Санкт-Петербург. 2000 г.), международной научно- 

технической конференции «Новое в технике и технологии текстильной и легкой 

промышленности» (Витебск, Беларусь, 2000 г.), научно-практической конференции 

«Современные технологии производства и переработки льна» (Смоленск, 2001 г.), 

межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Дни науки 

СПГУТД» (г. Санкт-Петербург, 1999, 2000. 2001, 2002, 2003), международной научно- 
практической конференции «NATO - Improving the performance of flax blended yams 

prodneed on cotton and woo! spinning system» (Санкт-Петербург, 2004 г.).

Некоторые этапы работы проводились в рамках федеральной программы «Лен в 

товары России» и международной программы «Наука ради Мира» (Проект NATO SfP - 

№ 973658 -  Improving the performance of flax blended yams produced on cotton and wool 

spinning system).

Публикации. По результатам проведенных исследования опубликовано 14 
печатных работ, из них 5 статей и 9 докладов на международных и всероссийских 

научно-технических конференциях.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа 
содержит 120 страниц и состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 108 

наименований, 5 приложений.

2. Основное содержание работы.

13о введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее научная 

новизна и практическая значимость. Сформулированы цели и задачи исследования, 
отражена работа по внедрению результатов, их научная и практическая значимость.

Первая глава посвящена анализу литературных источников, в которых 

рассматриваются различные аспекты строения и свойств льняного волокна, вопросы, 
связанные с проблемой модификации льняного волокна с целью получения 

волокнистого продукта, пригодною к прядению в смеси с хлопком и химическими 
волокнами, приводятся результаты некоторых исследований по изучению влияния 

технологических параметров модифицированного льняного волокна на качество 

получаемой пряжи.

Установлено, что решением этих вопросов занимались многие отечественные и

зарубежные j mciii.ic. 1 !пежде всего, следует отменить работы российских исследогттл-т

И. В. Крагельского. А. Г. Архангельского, В. II. Добычи на, В. С. Клубова, Е. А. Санкова. 
Л. Н. Гинзбурга, А. И. Рыжова, Е. Л. Пашина, А. Н. Иванова, Н. Н. Труевцева. А. Н. 

Гребенкина, а также зарубежных -  таких как Р. Козловский (Польша), Р. Вульфхорет 
(Германия). Л. Осборн (США) и др.

Показано, что существует целый ряд проблем в области улучшения прядильной 

способности модифицированного лубяного волокна и разработки современных методов 

определения его свойств, которые необходимы для объективной оценки эффективности 
различных способов модификации.

Обозначена 
перспективность 
разработки 
экспресс 
- 
методов 
оценки 
технологических параметров модифицированного льноволокна.

В конце главы сформулирован перечень задач, которые необходимо решить для 
достижения поставленной в работе цели, среди которых важнейшей является изучение 

влияния различных технологических параметров па прядильную способность и качество 

смешанной пряжи из смеси хлопкового, льняного и химических волокон.

Вторая глава посвящена характеристике объектов и методов исследования. Для 
корректного, с научной точки зрения, обоснования тех или иных выводов сравнивалось 

лубяное сырье различных районов произрастания, но одинакового селекционного сорта, 

полученное на разных льноперерабатывающих предприятиях по одинаковой технологии 
и на оборудовании одного типа.

Из анализа данных о свойствах сырья можно сделать вывод о том, что его 

качество заметно ниже (по разрывной нагрузке и закостренности), чем это 

предусматривается действующими стандартами. Это можно объяснить низки’* уровнем 

технического 
оснащения 
указанных 
льнозаводов 
и 
общей 
изношенностью 

технологического оборудования.

С другой стороны, выбранное в качестве объекта исследования низкономерное 
модифицированное льноволокно №2 и №3 имеет невысокую стоимость, что позволяет 

снизить затраты на проведение испытаний.

Описаны выбранные для исследования современные приборы таких фирм как 

Mesdan-Lab (Италия), Textechno (Германия), Keisokki (Япония), а также методы 

изучения структуры и технологических параметров модифицированного волокна (в 
частности, метод ИК - спектроскопии) и свойств смешанной пряжи из смеси 

хлопкового, льняного и химических волокон.

Указаны методы, с помощью которых производилась математическая обработка 

результатов эксперимента.

Третья глава посвящена вопросам изменения свойств льняного волокна в 
результате модификации различными способами. Рассмотрены различные способы 

модификации, 
такие 
как: 
механическая, 
механо-химическая, 
биологическая,

ультразвуковая, а также методы комбинированной модификации. Показано, что 
наиболее перспективными являются способы комбинированной модификации с 
применением ультразвуковых полей.

6

Изучена возможность использования метода «воздушного потока» для оценки 
жнейкой плотности модифицированного льняного волокна. 11а основании результатов 

испытаний разработана методика оценки линейной плотности модифицированного 

льняною волокна на приборе MIORONAIR фирмы Keisokki (Япония) и даны 

рекомендации по се применению. Результаты, полученные при использовании 
различных 
методов исследования линейной плотности 
волокон, 
подвергнутых 

модификации различными способами, представлены на рис. 1.

7

Механический 
Мех эн о- 
Механо- 
биологический 
Химико
кстгокин 
химический 
химический 
котонин 
биологический 
котонин 
котонин (с 
котонин

отбе^ой)

а Линейная плотноеть (стандартная 
методика), такс

■ Линейная плотность (MCRDNAIR), текс !

□ Линейная плотность (упрощенная 
методика), текс

Рис. 1. Линейная плотность волокон льна, подвергнутых модификации 

различными способами

Линейная 
плотность 
волокна, 
определенная 
по 
стандартной 
методике 

оказывается выше той, что получается при использовании других методик. Это 

объясняется, прежде всего, различиями в подготовке образцов для испытаний. 
Результаты, полученные при использовании различных методик коррелируют между 

собой.

Проведено 
сравнительное 
микроскопическое 
исследование 
поверхности 

модифицированного 
льняного 
волокна, 
полученного 
различными 
способами. 

Поверхность исходного низкономерного льняного волокна загрязнена остатками 
пектиновых веществ и срединных пластинок. Модификация частично расщепляет 

технические волокна и очищает поверхность. Показано, что наибольший эффект с точки 
зрения расщепления и очистки поверхности дает применение смешанной модификации 

г использованием ультразвуковых (УЗ) полей (рис. 2).

s

Рис. 2. Поверхность льняного волокна, модифицированного с использованием 

ультразвуковых полей.

Схема установки по ультразвуковой модификации представлена на рис. 3. 1 2 3 4 5

1 - УЗГ ультразвуковой генератор;
2 обрабатываемое волокно;
3 магиитострикционный преобразователь:
4 - охлаждающая жидкость;
5 - водная среда.

Рис. 3. Принципиальная схема установки для модификации льняного волокна в 
ультразвуковом поле

Показано, что механические свойства модифицированного льняного волокна 

разных способов получения (рис. 4) изменяются весьма незначительно.