Проектирование технологии производства хлопчатобумажной пряжи

ПРОЕКТИРОВАНИЕ 
ТЕХНОЛОГИИ 
ПРОИЗВОДСТВА 
ХЛОПЧАТОБУМАЖНОЙ 
ПРЯЖИ

В. О. СИМОНЯН
В. Ф. ГАЛКИН
О. Ю. ДМИТРИЕВ
В. Л. ТАРАСОВ

Москва
ИНФРА-М
2020

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Допущено к изданию редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия для подготовки бакалавров по направлению 
29.03.02 «Технологии и проектирование текстильных изделий»

Министерство образования и науки Российской Федерации
Московский государственный университет дизайна и технологии

УДК 677.022(075.8)
ББК 37.231я73
 
С37

Симонян В. О. 
Проектирование технологии производства хлопчато бумажной пряжи : учебное пособие / В. О. Симонян, В. Ф. Галкин, О. Ю. Дмитриев, 
В. Л. Тарасов. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 155 с. + Доп. материалы 
[Электронный ресурс]. — (Высшее образование: Бакалавриат). — www.
dx.doi.org/10.12737/19630.

ISBN 978-5-16-011779-9 (print)
ISBN 978-5-16-104217-5 (online)
В учебном пособии изложены основы проектирования технологии производства высококачественной хлопчатобумажной пряжи. Рассмотрены 
вопросы обеспечения качества выпускаемой пряжи, гибкости прядильных 
производств, пути снижения себестоимости производства пряжи, разработки эффективных планов прядения, выбора технологического оборудования для производства пряжи с учетом его назначения. Приведены 
основы статистического анализа и планирования экспериментов и оптимизации технологических процессов прядильного производства.
Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования последнего поколения.
Учебное пособие предназначено для подготовки бакалавров по направлению 29.03.02 «Технологии и проектирование текстильных изделий». 
Материалы, изложенные в методических указаниях, могут быть полезны 
также для обучающихся других направлений подготовки, преподавателей 
текстильных вузов и специалистов текстильной промышленности.

УДК 677.022(075.8)
ББК 37.231я73

С37

А в т о р с к и й  к о л л е к т и в:
Симонян В.О., канд. техн. наук, профессор Московского государственного университета дизайна и технологии — 1.2, 3.1, гл. 4, 5, приложения 1–4;
Галкин В. Ф., канд. техн. наук, доцент — 3.2, 3.3, приложение 6;
Дмитриев О. Ю., канд. техн. наук, доцент — гл. 6, 7;
Тарасов В. Л., канд. техн. наук, доцент — 3.4–3.6, приложение 5

Р е ц е н з е н т ы:
Никаноров П. В., канд. техн. наук, ст. науч. сотр., руководитель опытного производства Центрального научно-исследовательского текстильного института;
Смирнов А. С., канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры прядения 
Московского государственного университета дизайна и технологии 

ISBN 978-5-16-011779-9 (print)
ISBN 978-5-16-104217-5 (online)

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

© Симонян В. О., Галкин В. Ф., 
Дмитриев О. Ю., Тарасов В. Л., 2016

Материалы, отмеченные знаком 
, 
доступны в электронно-библиотечной системе Znanium.com

Введение

Мировой рынок текстиля является одним из самых крупных 

и динамично развивающихся рынков. Это понятно, потому что 
текстиль призван удовлетворить одну из первоочередных потребностей людей — потребность в одежде. Темпы роста объемов рынка 
текстиля опережают темпы роста численности населения Земли 
(рис. 1). Современный рынок текстиля — это не только текстильные 
материалы, удовлетворяющие потребности людей в одежде и быту 
(домашний текстиль), но это и материалы, широко используемые 
практически во всех отраслях промышленности (технический текстиль). Расширяется сфера использования текстильных материалов. 
Динамично развивается рынок таких текстильных материалов, 
как геотекстиль, экотекстиль, текстиль для композиционных материалов и др. Кроме того, создаются текстильные материалы, открывающие новые ниши на рынке текстиля.

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Годы

Численность населения, млрд чел.

Потребление текстиля, кг на 1 чел. в год

млрд чел.

Рис. 1. Рост численности населения и мирового потребления текстиля 

на 1 человека в год

Текстильная промышленность превратилась в стратегически 

важную отрасль, создающую базу для развития современной энергетики, других отраслей промышленности — авиационной и автомобильной промышленности, судостроения, строительства автомобильных и железных дорог и др.

В настоящее время мировое потребление текстильных мате
риалов на душу населения составляет около 10 кг в год. Разумеется, 
существует значительное расхождение уровня потребления в про

мышленно развитых и развивающихся странах мира. Уровень потребления текстильных материалов на душу населения в России 
составляет около 16 кг, более 75% потребности удовлетворяется 
за счет импорта. Поэтому одной из наиболее актуальных задач 
развития России на современном этапе является возрождение 
и развитие отечественной текстильной промышленности на базе 
технологического и технического перевооружения, развития ассортимента выпускаемой продукции, повышения ее качества 
и конкурентоспособности.

Для изготовления текстильных материалов используются нату
ральные и химические волокна. Из натуральных волокон особое 
место занимают хлопковые, что связано с уникальными комфортными потребительскими свойствами, а также высоким уровнем 
индустриальной технологии возделывания, уборки и переработки 
волокон.

Для производства текстильных материалов используются текс
тильные волокна, пряжа и филаментные нити. Согласно динамике 
темпов развития производства химических нитей и пряжи, несмотря на то, что заметно растет доля используемых филаментных 
нитей, прядение из натуральных (прежде всего из хлопковых) и химических штапельных волокон в обозримом будущем сохранит 
свою актуальность и доминирующее положение в производстве 
домашнего текстиля.

Прядильное производство представляет собой совокупность тех
нологических процессов и оборудования, обеспечивающих формирование пряжи из натуральных и штапельных химических волокон. 
В прядильном производстве вырабатывают широкий ассортимент 
пряж различного назначения.

В учебном пособии рассматриваются вопросы проектирования 

высококачественной хлопчатобумажной пряжи, которые позволят 
студентам овладеть навыками в решении следующих задач:

 
• сформулировать основные требования к показателям качества 

пряжи по статистике Устер с учетом рекомендаций для выработки пряжи для ткачества (основы и утка) или трикотажа;

 
• выбор сортировок хлопковых волокон для производства пряжи 

требуемой линейной плотности и с учетом назначения пряжи;

 
• расчет основных показателей качества смеси хлопковых во
локон, характеризующих его прядильную способность;

 
• проектирование пряжи — оценка ожидаемой квадратической 

неровноты пряжи и ее прочности;

 
• разработка технологической схемы прядильного производства 

с использованием современного оборудования;

 
• разработать план прядения;

 
• исследовать логистику прядильного производства;

 
• статистический анализ, планирование экспериментов и опти
мизация технологических процессов прядильного производства;

 
• анализ многофакторного эксперимента с использованием среды 

Маткад, в том числе:
построение регрессионной модели по матрице БОКС 3 с исполь
зованием программы «BOX_3_3.xmcd» (Mathcad версий 14—15),

построение регрессионной модели по матрице ротатабельного 

центрального композиционного эксперимента для трех факторов 
РЦКЭ 3 с использованием программы «РЦКЭ_3_13.xmcd».

Рассмотрены вопросы обеспечения качества выпускаемой 

пряжи, гибкости прядильных производств, пути снижения себестоимости производства пряжи, разработки эффективных планов 
прядения, выбора технологического оборудования для производства пряжи с учетом его назначения.

Учебное пособие подготовлено с учетом освоения студентами 

курсов лекций по механической технологии текстильных материалов, методам и средствам исследований и умения использовать 
эти знания при принятии конкретных технологических решений 
и выполнении расчетов, а также владения навыками использования 
технической и справочной литературы и современных информационных технологий.

Глава 1  

РАЗРАБОТКА ИСХОДНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ 
И ТРЕБОВАНИЙ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ 

ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА 
ХЛОПЧАТОБУМАЖНОЙ ПРЯЖИ

1.1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОКАЗАТЕЛЯМ КАЧЕСТВА 

ПРЯЖИ

Требования к показателям качества пряжи определяются 

с учетом назначения пряжи: для выработки ткани или трикотажа. 
Для этого, прежде всего, по данным о параметрах ткани или трикотажа устанавливаются система прядения — кардная или гребенная 
и способ производства пряжи — кольцевой, пневмомеханический 
и др.

При проектировании пряжи закладываются те же показатели 

качества, которые приняты при управлении качеством продукции. 
Основная задача управления качеством продукции — производство 
продукции с постоянно высоким качеством. Одним из крупных исследователей в области качества, идеи которых достаточно успешно 
используются в текстильной промышленности, является американец Филип Кросби. Эти идеи в основном сводятся к следующему:

1) качество означает, что в отношении продукта или оказания 

услуг выполнены согласованные требования;

2) действия должны быть направлены на предупреждение, 

а не на исправление дефектов;

3) целью следует считать постоянное выполнение требований, 

т.е. следует добиваться отклонений, равных нулю;

4) следует определять затраты на качество, чтобы правильно 

использовать средства и иметь возможность для достижения прогресса.

Исследования в области требований к качеству пряжи с учетом 

высокопроизводительного ткачества и высокопроизводительных 
трикотажных машин позволили сформулировать основные требования к пряже для ткачества и трикотажного производства [7].

Профиль требований к хлопчатобумажной пряже для ткачества
При высокоскоростном ткачестве требования к уточной пряже 

должны соответствовать точно таким же высоким требованиям, что 

и к основе, чтобы выдержать нагрузки на высокопроизводительных 
ткацких станках:

 
• коэффициент вариации по линейной плотности CVt по 100-ме
тровым отрезкам < 2%;

 
• относительная разрывная нагрузка > 11cN / tex;

 
• неровнота по относительной разрывной нагрузке < 10%;

 
• разрывное удлинение EFmax > 5%;

 
• неровнота по разрывному удлинению CVEFmax  < 10%;

 
• слабые места 1 на 100 км;

 
• ворсистость H. Согласовывается между партнерами в соответ
ствии с требованиями системы прокладки утка и готового продукта, например: < 50% US (менее 50% величин Uster Statistics);

 
• вариация ворсистости Н CVb < 7%;

 
• редкие утонения и утолщения (Clafssimat) < 50% U.

К этим рекомендациям следует добавить, что коэффициент ва
риации пряжи по линейной плотности для ткацкого производства 
не должен превышать уровня 50% величин Uster Statistics.

Профиль требований к трикотажной пряже

Трикотажная хлопчатобумажная пряжа (100% хлопок) должна 

удовлетворять следующим требованиям при переработке на высокопроизводительном оборудовании.

 
• коэффициент вариации по линейной плотности CVt по 100-ме
тровым отрезкам < 1,8%;

 
• коэффициент вариации по линейной плотности CVt по 10-ме
тровым отрезкам < 2,5%;

 
• крутка пряжи, метрический коэффициент крутки αм для коль
цевой пряжи 94—110 (αт = 31—36), для пневмомеханической 
пряжи до 25% выше в сравнении с кольцевой;

 
• относительная разрывная нагрузка > 10cN / tex1;

 
• неровнота по относительной разрывной нагрузке < 10%;

 
• разрывное удлинение EFmax > 5%;

 
• неровнота по разрывному удлинению CVEFmax  < 10%;

 
• парафинирование / величина трения — идеально 0,15 м;

 
• неровнота пряжи CV < 25% US (менее 50% величин Uster Sta tis tics);

 
• слабые места 1 на 100 км;

1 
Процент потери удлинения может быть компенсирован за счет повышения 
максимальной нагрузки, отнесенной к линейной плотности 2 cN / tex.

 
Понятие «слабое место» — < 60% средней максимальной нагрузки.

 
Вариация между паковками. Более высокие величины могут привести к полосатости однотонных полотен.

• ворсистость H. Согласовывается между партнерами в соответ
ствии с требованиями системы прокладки утка и готового продукта (например, < 50% US (менее 50% величин Uster Statistics);

 
• вариация ворсистости Н CVb < 7%;

 
• редкие утонения и утолщения (величины Classimat): A3 / B3 / C2 / 

D2 или большая чувствительность (пределы очистки);

 
• оставшиеся пороки (величины Classimat): A3+B3+C2+D2 < 5 

на 1000 километров пряжи.
Прочность пряжи для трикотажа в отличие от пряжи для тка
чества имеет второстепенное значение, так как механические воздействия на трикотажной машине меньше, чем на высокопроизводительном ткацком станке, но пряжа должна иметь достаточное 
удлинение и эластичность.

В качестве основных показателей качества пряжи при выра
ботке пневмомеханической пряжи могут быть приняты показатели 
качества пряжи по сертификату «Belcoro®» фирмы Schlafhorst (приложение 2) или сертификату «ComfoRo®» фирмы Riter.

Помочь в оценке степени качества полуфабрикатов технологи
ческого процесса или отдельно взятого технологического перехода 
помогут рекомендуемые опорные данные в рамках Устер Статистик, полученные при использовании систем, работающих в режиме реального времени.

Лабораторные данные, получен
ные в автономном режиме

Данные, получаемые на машине 

в режиме реального времени

Неровнота по линейной 
плотности
Неровнота по массе 0,01 м
Неровнота по массе 0,01—100 м
Разброс между паковками
Индекс неровноты
Количество дефектов:
утонений, утолщений, непсов
Ворсистость
Неравномерность 
по ворсистости
Разброс между паковками
Удлинение
Работа разрыва
Величина классимат
Число узелков в хлопковом 
волокне

Кольцепрядильная машина
Производительность, веретен / ч
Обрывность на 1000 веретен / ч
Потери производства вследствие 
обрыва пряжи
Длина пряжи без обрывов
Средняя продолжительность обрыва
Число веретен, вырабатывающих брак

Пневмомеханическая прядильная 
машина
Производительность камер в час
Частота обрыва пряжи
Средняя продолжительность обрыва
Число пороков на 1000 м

Мотальная машина
Число соединений

Учитывая изложенный профиль требований, устанавливают 

основные показатели качества пряжи по статистике Устер (Uster 
Stastistics). Методика работы с материалами статистики Устер приведена в приложении 1.

Для справки приводятся показатели первого сорта по ГОСТ 

1119—80 (или ГОСТ 6904—83).

Установленные показатели качества заносятся в табл. 1.1. и 1.2.

Таблица 1.1

Показатели качества пряжи и полуфабрикатов по статистике Устер

Линейная плотность пряжи, текс

Неровнота по линейной плотно
сти CV, 25% US (для трикотажа), 

50% US (для ткачества) 

Индекс неровноты I, 50% US

Относительное разрывное удлине
ние пряжи F, cН / текс

Неровнота по относительному раз
рывному удлинению CVF, %

Неровнота пряжи между паковками 

CVb, %

Ворсистость пряжи, %

Неровнота по ворсистости пряжи 

СVH, %

Неровнота по ворсистости пряжи 

между паковками СVHb, %

Дефекты пряжи 

на 1000 м

количество тонких мест, –50%

количество толстых мест, +50%

количество непсов, +200% 

(для кольцевой пряжи), 

+280% (для пневмомеханиче
ской пряжи)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Таблица 1.2

Показатели качества пряжи 1 сорта по ГОСТ1119–80 (или ГОСТ 6904—83)

Номинальная линейная плотность, текс 

(номер) 

Допустимые относительные отклонения кондиционной линейной 
плотности от но
минальной, %

Сорт

Относительная 
разрывная нагрузка, 
cН / текс

Коэф
фициент 
вариации 
по разрыв
ной нагрузке, %

Показатель 

качества, 
не менее

1
2
3
4
5
6

Чтобы обеспечить выполнение требований качества пряжи, 

необходимы надежные данные, позволяющие описать качество 
пряжи. Серийные испытания пряжи, проведенные во многих исследовательских институтах, позволяют судить о точности и воспроизводимости испытаний пряжи на приборах фирмы Zellweger 
Uster.

Межлабораторный разброс значений показателей качества 

пряжи составляет [7]:

Характеристики (показатели) качества
Межлабораторный разброс 

значений, %

Линейная плотность
< 1,0

Крутка
< 2,5

Неровнота по массе CVm
< 1,0

Ворсистость
< 3,5

Неровнота по ворсистости
< 3,0

Разрывная нагрузка
< 3,5

Разрывное удлинение
< 7,5

Утонения
< 10

Утолщения
< 10

Непсы
< 10

1.2. ВЫБОР СИСТЕМЫ ПРЯДЕНИЯ

Сырье на текстильные предприятия поступает спрессо
ванным в кипы (хлопковые волокна в кипах имеют объемный вес 
до 500 кг / м2, шерстяные волокна до 250 кг / м2). Такая упаковка 
волокон необходима для удобства их транспортировки и хранения 
на складах. Для выработки пряжи из таких волокон необходимо 
разрыхлить волокнистый материал, очистить от сора и примесей, 
смешать для получения однородного по составу волокнистого материала. Волокнистый материал после этого подвергается чесанию, 
в результате которого он еще лучше очищается, волокна разъединяются, из них формируется волокнистая лента, в которой волокна 
имеют возможность свободного движения для последующего утонения и выработки ленты и ровницы с распрямленными и ориентированными вдоль них волокнами. Лента и ровница имеют значительную толщину: ее следует утонить в 25—500 раз для того, чтобы 
получить пряжу нужной толщины.