Производство хлопкоподобного волокна льна и конопли

Инвест-проект: «Производство хлопкоподобного волокна льна и конопли                                                                                

 

 

Технологии механохимической переработки лубяных волокон – качество, экология, экономика.

 Данилов А.Р. (1), Морыганов А.П. (2)

1. (ООО «Геопроект», г.Иваново,  2. Институт химии растворов им.Г.А.Крестова РАН, Иваново                                                               

                                                                     

В связи с удорожанием и сокращением объемов производства импортного натурального сырья (хлопок, джут), дефицитом текстильных отходов для вторичной переработки остро встает вопрос создания отечественной платформы для обеспечения текстильной и других смежных отраслей волокном лубяных культур, в том числе котонином льна и конопли, которые хорошо растут на территории России и обладают высоким потенциалом улучшения экологии регионов. Важно отметить, что получаемое в нашей стране сырье льна и конопли значительно варьирует по своим технологическим свойствам. И нужны технологии, позволяющие унифицировать производимое сырье или получать продукт с заданными параметрами.

 

Такую технологию представляют два предприятия Ивановской области. Инвестиционный проект агропромышленного комплекса по производству хлопкоподобного волокна мощностью 4,5 тыс. т/год, разработан на базе отечественных технологий и оборудования, с использованием метода механохимической котонизации льна или конопли.

 

Организационная структура и параметры проекта

 

 Технологические регламенты и проектно-сметная документация разрабатывались по принципу: «Поле – переработка - готовая продукция», созданная с учётом целевого использования и возможности российских производителей.               Организационная структура предлагаемого производства включает:

1. Участок первичной переработки льнотресты или соломы конопли производительностью 20 тыс. т/год и выпуска высокоочищенного льноволокна в объеме 5 тыс. т/год.
2. Участок производства хлопкоподобного льноволокна методом химической котонизации модификации производительностью 4,5 тыс. т/год, с возможностью увеличения до 6 тыс. т/год.    

Категория безопасности предприятия – II кл.

Санитарно-защитная зона – 500 м.

3. Потребности в инженерной инфраструктуре:

- Электроэнергия – 2,2 МВт;

- Водоснабжение - 970 куб.м/сут;

- Водоотведение -776 куб.м/сут.; ( 32,4 м3/час)

- Газоснабжение - 672 куб.м/час;

      4. Исходные параметры проекта:

       - стоимость льнотресты (соломы конопли) - 10 руб/кг,

       - цена реализации продукции                         300 руб/кг,

       - стоимость собственного капитала                 15%

       - стоимость заёмного капитала                         15%

       - ставка ЦБ РФ для субсидирования                11%

       - ставка дисконтирования                                  15%   

5. Ключевые показатели инвестиционного проекта (табл.1).

 

Таблица 1                                                                                                                                                                                                                                

В ходе реализации проекта будет создано 218 рабочих мест (без учёта сельскохозяйственного направления)

 

Экологическая безопасность технологии

 

Важно отметить, что в стратегию экологической эффективности проекта разработчики технологии и проектанты заложили все современные методы защиты природных ресурсов, необходимые для нейтрализации отходов, полученных при переработке лубяных волокон. При этом регламенты и проектно-сметная документация пройдут государственную экспертизу, которая дает заключение и разрешение на строительство.

 

Химические реагенты, используемые для производства хлопкоподобного льноволокна, относятся к веществам   2 класса опасности и широко используются в отделочных производствах текстильных предприятий. Сточные воды (с учетом разбавления варочного раствора промывными водами и кисловочным составом) должны иметь практически нейтральную реакцию - рН в пределах 7-8.  Примерный состав производственных стоков приведен в таблице 2.                                                                                                                  

          Содержание химических реагентов в сточных водах хим. участка по производству хлопкоподобного льноволокна

Таблица 2.

 

Химические реагенты, поступающие в сточные воды участка по производству Модилена	Суммарная концентрация в сточных водах, г/л	Суммарное содержание в 1 м3 сточных вод, г/1000л
Щелочные реагенты	не более 0,1	100
2. Неионогенный ПАВ (биологическиразлагаемый)*	не более 0,01	10
3. Комплексоны	не более 0,01	10
4. Кислоты (серная, уксусная)- расходуются на нейтрализацию щелочных растворов	не более 0,01	10

 

Помимо указанных веществ в производственных стоках присутствуют взвешенные твердые вещества (примеси льняного волокна, мелкие волокна). Их удаление обеспечивается в системе отстойников и/или с использованием периодически очищаемых фильтров. Ориентировочный объем сточных вод производственного участка – 800 куб. м / сутки.  Для нейтрализации вышеуказанных веществ предусмотрены инновационные локальные очистные сооружения. Специалисты экологических служб на основании анализов химического состава сбросов и ПДК, подтверждают безопасность такого производства даже при форс-мажорных обстоятельствах.

 

Объективные показатели технологии

 

Предлагаемая технология механохимической котонизации выполнена на высоком научно-техническом уровне с привлечением высококвалифицированных сотрудников Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН - докторов и кандидатов химических и технических наук. Технология постоянно совершенствуется для улучшения качества выпускаемой продукции, создания и выпуска опытно-промышленных партий новых видов изделий и расширения областей их применения. Результаты (таб.3) подтверждены актами испытаний на предприятиях РФ.                                                             

 

   

Качественные и технологические свойства хлопкоподобного льноволокна в сравнении с другими волокнами

Таблица 3.

Показатели	Котонин механического способа получения	Хлопкоподобное химически модифицированное льноволокно (серого цвета)	Хлопок
Содержание волокон (%) по классам длин, мм 0-15,0 15,1-45,0 45,1-75,0 более 75,1	35,1 36,1 22,8 7,0	18,1 63,2 18,7 нет	12,0 88,0 нет нет
Средняя массодлина, мм	25,9	41,4	31,5
Линейная плотность, текс	1.5-2,5	0,8-1,0	до 0,2
Удельная разрывная нагрузка, сН/текс	21,4	21,0	20,0
Извитость, число изгибов/см	0	2,5-3	-
Содержание костры, %	2,5	до 1,0	-
Потери при прядении, % с хлопком с шерстью	25-30 24,0	12-18   2,5
Водопоглощение, г/г волокна	5,1	16,5	0,5
Капиллярность, мм/10 мин	0	80	0

          

Характеристика получаемых волокон

 

По технологии механохимической котонизации получают волокна с определёнными свойствами, приближающимися к хлопковым показателям и с линейной плотностью 0,8-1,0 текс. Волокно с такими характеристиками запрессовывается в кипы и отправляется на хлопкоперерабатывающие фабрики.   После предварительного прочёса при формировании ленты линейная плотность составляет 0,6-0,8 текс. Новизна химических процессов, применяемых разработчиками, базируется на принципе удаления природных полимеров.

 

Перспективность выработки пряжи, тканей и трикотажных изделий на основе хлопкоподобного химически модифицированного льноволокна (далее ХПЛВ) обусловлена рядом следующих факторов:

 

- уникальными гигиеническими свойствами льна, полностью сохраняющимися у ХПЛВ;

-  стойким и все расширяющимся спросом платежеспособных потребителей на изделия из натуральных волокон, обладающих высокой комфортностью в носке и оптимальным с позиций моды и дизайна сроком эксплуатации;

использованием отечественного волокна, полученного из отечественного льняного сырья и позволяющего в тканях нового ассортимента заменить импортируемый хлопок; при этом короткое льноволокно (являющееся сырьем для производства ХПЛВ) составляет 75-80% от общего объема получаемого в России льноволокна, а в настоящее время оно используется только для производства технических материалов, причем с рынка традиционного применения -  тарно-упаковочных материалов - вытеснено полипропиленом;

   - возможностью выработки тканей различного ассортимента и назначения (от тонких сорочечных и бельевых до одежных и мебельно-декоративных) и трикотажа, варьируя пропорции сырьевого состава смески и линейную плотность пряжи от 20-25 до   60-80 текс;

 - наличием отечественного промышленного оборудования для выработки ХПЛВ.

 

Исходя из экономических предпосылок, предпочтение следует отдать ХПЛВ в сравнении с разнообразными видами механического котонина, предлагаемых производителями, Его потери при переработке в двух- и трехкомпонентные пряжи в зависимости от системы прядения и используемого прядильного оборудования (кольцевые или пневмомеханические машины) составляют 10-18 % и являются самыми низкими по сравнению с котонинами механического способа получения (в 1,5-3 раза). Выход в угары ХПЛВ при выработке трехкомпонентных пряж состава хлопок/вискоза/ХПЛВ и хлопок/лавсан/ХПЛВ сопоставим с потерями хлопка и составляет 9,5-13 %.

 

Освоение выпуска ХПЛВ-содержащих пряж в хлопчатобумажном производстве должно основываться на рациональном выборе состава волокнистых смесок. Производственные проверки показали, что предпочтение следует отдать трехкомпонентным пряжам, содержащим, помимо хлопка и льна, химическое волокно. Добавка вискозного волокна в количестве 10-15 % в значительной степени стабилизирует технологический процесс прядения, резко снижая обрывность (до 70-100 обр./1000 камер. в час), улучшает качество получаемой пряжи и придает ей эффектный внешний вид. Переработка таких смесок не требует переналадки прядильного оборудования и существенных изменений в ходе технологического процесса.   

   

           Перспективы производства хлопкоподобного лубяного волокна

 

Оценивая экономическую целесообразность использования различных видов модифицированного льноноволокна, нельзя не принимать во внимание и затраты на процессы облагораживания льносодержащих тканей. Высокая степень очистки от примесей ХПЛВ и приданные ему в процессе получения хорошие гидрофильные свойства обусловливают возможность проведения беления льносодержащих тканей по типовым режимам хлопчатобумажных предприятий без усиления «жесткости» концентрационно-временных параметров химических обработок. Беление хлопкольняных пестротканей с поверхностной плотностью 146 г/м2 с вложением 25 % цветного ХПЛВ, полученного по совмещенной технологии химической котонизации и крашения кубовыми красителями, осуществленное в производственных условиях по однофазной щелочно-перекисной технологии, позволило получить ткань с капиллярностью 125 мм по основе и 137 мм по утку. Стоит отметить, что получение подобных показателей капиллярности по однофазной технологии беления для хлопчатобумажных тканей аналогичной поверхностной плотности - задача практически невыполнимая. Отбеливание тканей с вложением механического котонина требует существенного усиления составов варочных и белящих ванн.

 

ХПЛВ-содержащие смесовые ткани превосходят по гигиеническим свойствам хлопчатобумажные, обладают лучшей прочностью и большей длительностью в эксплуатации. Их главнейшее преимущество по сравнению с традиционными полульняными материалами - более низкая стоимость производства, поскольку прядение, ткачество и отделка осуществляются по более дешевой, чем льняная, технологии переработки хлопка. В результате ткани, содержащие модифицированный лен, при их массовом выпуске будут дешевле вырабатываемых в льняном производстве полульняных тканей. Важно подчеркнуть, что использование модифицированного льноволокна открывает перед льносодержащими тканями принципиально новые горизонты и в дизайнерском оформлении. Варьируя пропорции сырьевого состава и линейную плотность пряжи, в условиях хлопчатобумажных производств можно вырабатывать ткани от тонких сорочечных и бельевых до одежных и мебельно-декоративных. Возможности получения различных дессинаторских структур таких тканей также неограниченны: в зависимости от назначения они могут иметь как традиционный вид хлопчатобумажных полотен (но с присущими полульняным тканям свойствами), так и характерную (и очень модную в последние годы) для льняных «неровную» поверхность с эффектами утолщений, узелков, петель и пр., что достигается при использовании фасонной льносодержащей пряжи.

              

При производстве шерстьсодержащих тканей незначительные потери ХПЛВ (2-3 %), его более низкая стоимость по сравнению с вискозой и полиэфирным волокном) в совокупности со стабильностью технологических процессов изготовления пряжи, тканей и готовых швейных или трикотажных изделий, обусловливают перспективность использования его в качестве сырьевой замены искусственных и синтетических волокон. По совокупным показателям гигроскопичности, воздухопроницаемости и теплозащитным свойствам льношерстяные ткани можно отнести к группе тканей-кондиционеров, сочетающих в себе теплоту шерсти и прохладу льна. Это позволяет рекомендовать их для изготовления высококомфортной одежды детского и взрослого ассортимента.

 

Изучение пошивочных свойств таких тканей, проведенное на кафедре конструирования швейных изделий Ивановской государственной текстильной академии, а также высокая оценка их качества, которую дали ведущие модельеры г. Иванова при изготовлении коллекций одежды, убедительно доказали их пригодность к изготовлению одежды различного ассортимента (мужских и женских костюмов, платьев, пальто) в условиях массового швейного производства. Ткани хорошо формируются, экономичны при пошиве, изделия из них, вследствие стабильности линейных размеров после влажно-тепловых обработок, сохраняют придаваемую пространственную форму.

 

Возможность получения серого, отбеленного и цветного ХПЛВ расширяет диапазон его применения не только для выработки традиционных ткацких и трикотажных полотен, но и для материалов медицинского назначения - вата, нетканые полотна и изделия на их основе. Здесь модифицированный лен является достойным и сильным по всем позициям конкурентом хлопку и вискозе.

 

Все предпосылки для массового освоения производства ХПЛВ имеются:

-  наличие собственного сырья;

- многовариантность технологического процесса и его готовое промышленно-аппаратурное оформление, позволяющее переработчику выбирать наиболее подходящее для его целей волокно;

-   свободные производственные мощности промышленных предприятий в связи с  дефицитом поставок хлопка на Российский рынок;

- интерес российских покупателей к качественным отечественным товарам

- новые экспортные возможности.

   

         

Р.S. Все свойства хлопкоподобного льноволокна и продукция на его основе выпускаемые по механохимической технологии подтверждены актами испытаний в промышленных условиях на хлопко- и шерстоперерабатывающих перерабатывающих предприятиях РФ.  Конечная цель разработчиков Проекта - заменить хлопок на лубяные волокна, насколько это технологически возможно, во всех отраслях российской экономики, и к 2025 году начать выпуск 100% чистольняной пряжи номер 34, по возможности и выше, а также смесовых тканей   на её основе. О том, как добиться таких результатов, читайте в следующих материалах