автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии порошкового крашения и металлизации швейных ниток в псевдоожиженном слое

На правах рукописи

КУЧМА АННА ЕВГЕНЬЕВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОРОШКОВОГО КРАШЕНИЯ И МЕТАЛЛИЗАЦИИ ШВЕЙНЫХ НИТОК В ПСЕВДООЖИЖЕШОМ СЛОЕ

Специальность 05.19.02 Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

1 2

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Димитровград - 2009

003483000

Работа выполнена в Димитровградском институте технологии, управления и дизайна Ульяновского государственного технического

университета

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

ПАВУТНИЦКИЙ Вячеслав Васильевич

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор КИСЕЛЕВ Александр Михайлович

Кандидат технических наук, доцент БУЗИК Сергей Иванович

Ведущая организация Кафедра «Химическая технология волокнистых

материалов». Московский государственный текстильный университет, г. Москва

Защита состоится « 08 » декабря 2009 года в 10 часов на заседании диссертационного Совета Д.212.236.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна», аудитория № 241.

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

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна».

Автореферат разослан «01» ноября 2009г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

А.Е. Рудин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. К основным проблемам отделочного производства, связанного с процессом колорирования текстильных материалов, относится длительность и большие экономические затраты на сам процесс. Кроме того, сложен и процесс приготовление красильных растворов и печатных красок, а после их использования возникает проблема очистки сточных вод, утилизации или регенерации растворов.

Поэтому для колорирования текстильных материалов предлагается использовать порошковые способы нанесения красителя, когда вместо раствора красителя или печатной краски применяют порошкообразный, легкосыпучий препарат красителя, а обрабатывающей является газообразная среда.

Подобные способы позволяют воссоздавать необходимый цвет, например, швейных ниток на месте производства швейных изделий, что особенно актуально при частой смене модной цветовой гаммы ассортимента швейных изделий, при создании многоцветных композиций вышивальными автоматами.

Использование металлических пудр для колорирования швейных ниток также позволяет получать дополнительные декоративные эффекты на швейных изделиях. Подобные способы колорирования имеют ряд преимуществ перед традиционными. К числу таких преимуществ можно отнести: упрощение или полностью исключение из технологического процесса промывки после фиксаций красителя на волокне; уменьшение расхода тепловой и электроэнергии, а иногда промывки после фиксации красителя на волокне; уменьшение расхода воды и загрязнения сточных вод; использование более простых устройств для нанесения красителя на текстильные материалы.

Однако данные способы не лишены и недостатков, к основному из которых следует отнести сильное пыление порошкообразных красителей, что затрудняет работу с ними и создает возможность загрязнения материалов.

Перспективным развитием данного направления может быть крашение и металлизация швейных ниток в псевдоожиженном слое, так как использование псевдоожиженного слоя позволяет создать условия для равномерного и регулируемого контакта частиц порошка с поверхностью волокон, образующих нить, а наносящие устройства для таких текстильных материалов довольно просты по конструкции. Кроме того, использование подобных устройств и способов колорирования позволяет осуществлять быструю смену, как цветовой гаммы наносимого красителя, так и его замену на металлическую пудру. Подобная технология предполагает значительную экономию химических препаратов, небольшие денежные затраты при внедрении разработанного устройства.

Приведенные доводы позволяют сделать вывод об актуальности темы диссертационной работы.

Цель и задачи исследования. Целью данной диссертационной работы является научное обоснование, исследование, разработка и внедрение практически значимых технологических процессов порошкового крашения и металли-

зации швейных ниток, обеспечивающих их высокие эксплуатационные качества.

Для достижения поставленной в диссертационной работе цели, планировалось решение следующих научных, технических и технологических задач: -анализ работ, выполненных в области порошкового крашения и металлизации текстильных материалов и оценка результатов использования их в текстильном производстве;

-теоретические и экспериментальные исследования процесса псевдоожижения и свойств псевдоожиженного слоя, полученного из металлических порошков и порошков органических красителей;

-разработка методики и экспериментальной установки для нанесения порошкообразных красителей и металлических порошков на швейные нитки;

-экспериментальные исследования процесса нанесения порошков дисперсных красителей на полиэфирные швейные нитки в псевдоожиженном слое; -изучение процесса фиксации дисперсных красителей, нанесенных на полиэфирные швейные нитки в виде порошка и разработка оптимальных режимов закрепления их в волокне;

-экспериментальные исследования процесса нанесения металлических порошков на швейные нитки в псевдоожиженном слое с целью металлизации последних;

-исследование возможности использования вспененных связующих веществ на основе дисперсий полимеров для закрепления металлических порошков на поверхности волокон швейных ниток;

-проведение производственной апробации разработанных технологических и технических решений и составление рекомендации по их внедрению в производство.

Объекты и методы исследования. Объектами исследований в диссертационной работе являлись: порошки дисперсных красителей; металлические пудры; высокодисперсные пены низкой и средней кратности; текстильные материалы - хлопчатобумажные, армированные и полиэфирные швейные нитки; отделочные и текстильно-вспомогательные вещества.

Теоретические и экспериментальные исследования проводились с применением методов физического моделирования, анализа размерностей, дисперсионного анализа, физико-механических испытаний, спектрофотометрических измерений. Эксперименты проводились в лабораторных условиях с использованием современной измерительной аппаратуры: спектрофотометра SP 810; ИК-влагомера ADS 100 «AXIS»; цифрового микроскопа Webbers GG50s. Обработка экспериментальных данных выполнялась с применением методов математической статистики на ПЭВМ.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: 7

- научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования псевдоожиженного слоя для металлизации и окрашивания швейных ниток;

- выявлены закономерности, характеризующие влияние скорости подачи воздуха, высоты насыпного слоя порошка, размера пор пористого элемента на псевдоожиженный слой, полученный из порошков дисперсных красителей и металлических пудр;

- получены критериальные уравнения для анализа и расчета количества нанесенных на нить порошков красителей и металлической пудры;

- определены оптимальные параметры процесса окрашивания швейных ниток с использованием псевдоожиженного слоя порошков дисперсных красителей и металлических пудр;

- новизна технических решений подтверждена двумя патентами на изобретения.

Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в разработке эффективной технологии крашения и металлизации швейных ниток с использованием псевдоожиженного слоя, реализация, которой позволит:

- в условиях отделочного производства получить окрашенные нитки требуемого качества по всем параметрам при значительном снижении себестоимости процесса на 50-60 %;

- улучшить санитарно-гигиенические условия труда в отделочных цехах и уменьшить экологические издержки текстильных предприятий в целом;

- в условиях швейного производства, получить ниточные соединения с улучшенными эстетическими показателями.

Окрашенные и металлизированные по данной технологии швейные нитки прошли производственную апробацию с положительным результатом в условиях ООО «Элегия-Д» (г. Димитровград) при пошиве изделий различного ассортимента.

Основные результаты работы внедрены в учебный процесс ДИТУД Ул-ГТУ при подготовке специалистов по специальностям - 2609.01.65 «Технология швейных изделий» и 2609.02.65 «Конструирование швейных изделий» в виде:

- лекционных курсов: «Использование газовой среды при крашении текстильных материалов», «Использование процесса псевдоожижения при металлизации текстильных изделий» при изучении дисциплин - «Химическая технология текстильных материалов» и «Химизация технологических процессов швейной промышленности»;

- лабораторных работ по заключительной отделке текстильных материалов (окрашивание швейных ниток порошками красителей в псевдоожиженном слое, металлизация швейных ниток в псевдоожиженном слое) и особенности декорирования швейных изделий металлизированными нитками.

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры швейного производства при чтении дисциплин «Химизация технологических процессов швейных предприятий», «Химическая технология текстильных материалов» и «Цветоведение».

Апробация работы. Основные материалы работы были доложены и получили положительную оценку на внутривузовской научно-технической конференции «Разработка современных технологий текстильной и легкой промышленности и исследование их экономической, экологической и социальной эффективности» (г. Димитровград - 2003 г.); на Всероссийских научно-технических конференциях «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль - 2004, 2007, 2008 г.) (г. Москва); на Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения (Техтекстиль - 2007 г.) (г. Димитровград); на расширенном заседании кафедры «Швейное производство» ДИТУД (г. Димитровград, 2009 год) и кафедры «Химическая технология и дизайн текстиля (г. Санкт-Петербург, 2009 год).

Публикации. Результаты исследований, отражающих основное содержание диссертационной работы, опубликованы в 10 печатных работах, в том числе: в 3 статьях (одна в журнале, рекомендованном ВАК), в 5 сообщениях в сборниках материалов научно-технических конференций, в 2 патентах на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из краткой характеристики работы (введения), 5 глав, 12 общих выводов, библиографического списка, включающего 121 наименование и 5 приложений.

Текст диссертации изложен на 152 страницах, включая 46 рисунков, 2 таблицы и 5 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен анализ теоретических и экспериментальных работ, отражающих современное состояние процессов порошкового крашения в нашей стране и за рубежом. Проанализированы научные подходы отечественных и зарубежных ученых к теоретическим и практическим исследованиям методов нанесения порошковых материалов (работы Яковлева А.Д., Гоца B.JI., Ратникова В.Н., Гисина П.Г. и др.).

В связи с тем, что способы порошкового крашения имеют недостаток, связанный с их сильным пылением, проанализированы способы уменьшения пыления порошков.

Рассмотрены способы нанесения порошкообразных окрашенных полимерных материалов в электрическом поле.

Проанализирован метод нанесения порошков в кипящем (взвешенном) слое, выявлены его достоинства и недостатки.

В первой главе также проанализированы основные положения теории псевдоожижения. В зависимости от того, каким путем достигается взвешенное состояние слоя порошка, различают вихревой, вибрационный и вибро-вихревой способы.

Рассмотрены возможные способы введения металла в текстильный материал: введение металлов в состав синтетических волокон и нитей; изготовление металлических и металлизированных нитей и волокон; пропитывание тканей или пряжи расплавленным металлом; металлизация готовых тканей. Также изучены способы осуществления металлизации текстильных материалов: химическая металлизация; вакуумная металлизация; металлизация способом напыления; металлизация способом окрашивания.

Анализ известных способов порошкового крашения и металлизации швейных ниток позволил сделать вывод, что наиболее перспективным является способ нанесения порошков красителей и металлов на текстильные материалы в псевдоожиженном слое.

Сформулирована цель диссертационной работы, направленная на научное обоснование, исследование, разработку и внедрение практически значимых технологических процессов порошкового крашения и металлизации швейных ниток, обеспечивающих их высокие эксплуатационные качества, и поставлены задачи, решение которых необходимо для достижения поставленной цели.

Во второй главе дана характеристика отделочных и текстильно-вспомогательных веществ, текстильных материалов, использованных в работе; описаны методы экспериментальных исследований.

Третья глава посвящена разработке устройства для порошкового крашения и металлизации швейных ниток с использованием псевдоожиженного слоя.

Предлагаемое устройство, признанное изобретением, состоит из двух основных узлов: узла для увлажнения нити (с помощью пара, водных растворов, пены) и собственно узла для псевдоожижения порошка и нанесения его на нить (рис. 1).

Устройство содержит емкость (3) для нанесения на окрашиваемую или металлизируемую нить необходимых растворов или пены, снабженную системой направляющих роликов (1), опираясь на которые нить (2) протягивается через емкость (3). По направляющему нитепроводу (4), нить подается в цилиндрический корпус (5) с выходным отверстием, снабженным эластичной манжетой (6). Внутри корпуса (5) на пористой перегородке (7)

Рисунок 1 Схема устройства для нанесения порошков красителей или металлических порошков на швейные нитки в псевдоожиженном слое

находится красящий или металлический порошок (8). В нижнюю часть корпуса через отверстие подается сжатый воздух. После прохождения корпуса (5) нить попадает в термокамеру (9).

Для проведения экспериментальных исследований по псевдоожижению порошков, уточнения технических параметров и установления технологических возможностей предлагаемого устройства, был изготовлен опытный лабораторный образец, испытания которого подтвердили правильность выдвинутых при его разработке предположений и конструктивных решений.

Анализ литературных источников показал, что к числу факторов, оказывающих существенное влияние на образование псевдоожиженного слоя, относятся: пористость перегородки, через которую продувается газ; скорость прохождения газа; высота насыпного слоя порошка; диаметр частиц порошка; плотность насыпного слоя порошка.

В качестве основного параметра, характеризующего качество псевдоожиженного слоя, была выбрана его высота с ясно выраженной верхней границей раздела с газовым потоком, прошедшим слой и отсутствием каналов.

Проведенные исследования, по выявлению характера влияния перечисленных факторов, на получение однородного псевдоожиженного слоя (без ка-налообразования) из тонкодисперсных порошков красителей и металлической пудры (алюминиевой и бронзовой) показали, что вне зависимости от диаметра пор пористого элемента и постоянной высоте насыпного слоя порошка красителя, с увеличением расхода воздуха, высота псевдоожиженного слоя увеличивается (рис. 2).

С другой стороны, диапазон скоростей начала процесса псевдоожижения и процесса уноса частиц красителя зависит от структуры пористой перегородки. При использовании пористого элемента с меньшим размером пор, образование слоя начинается при большем расходе воздуха, так же как и унос частиц.

Так же было установлено, что высота псевдоожиженного слоя, при постоянном расходе воздуха, при увеличении высоты насыпного слоя увеличивается вне зависимости от типа и марки красителя.

В целом, анализ полученных результатов показал, что стабильное состояние псевдоожиженного слоя порошков красителей, без каналообразования, сохраняется при скоростях подачи воздуха от 0,08 до 0,120 м/с, если в качестве пористой перегородки используется полимерный пористый элемент и от 0,03 до 0,07 м/с, если используется фильтр Шота.

« • ШВПХ НОШП ОИЯ

Лхшсйхи аЕйросп мпяухатха, м'с исяпчттйммшп.

Рисунок 2. Зависимость высоты псевдоожиженного слоя красителя дисперсного синего 2ПЭФ от расхода воздуха при постоянной высоте насыпного слоя

При скоростях воздуха превышающих указанные значения, псевдоожи-женный слой красителей переходит в состояние уноса частиц.

Показано, что перед началом ожижения металлической пудры, ее слой сначала расширяется до 20% от первоначального объёма, и только затем переходит в «кипящее» состояние. При этом объемная структура порошка становится более рыхлой, что, по всей вероятности, связано с чешуйчатой структурой используемых пудр и их высокой дисперсностью (25-60мкм).

Установлено, что при небольших скоростях подачи газа (0,03-0,075м/с), слой порошка металлической пудры подвергается псевдоожижению только в режиме байпасирования. С увеличением скорости подачи ожижающего агента наблюдается образование газовых пробок. Данные отрицательные явления могут быть устранены, если при подаче воздуха через пористую пластину, слой пудры, подвергать механической вибрации.

При повышении скорости воздуха до 0,092 м/с и выше, интенсивное «кипение» слоя происходит и без механической вибрации, однако при этом наблюдается унос частиц. Это характерно для бронзовых пудр Luminor 2240 и Constant 2280, а также для алюминиевой пудры 3200. Процесс псевдоожижения алюминиевой пудры РР/980 идет только при дополнительной механической вибрации слоя, что связано, как мы предполагаем, с высокой дисперсностью пудры (размер чешуек 17мкм).

Как видно из рисунка 3, при постоянной высоте насыпного слоя металлической пудры, с увеличением расхода воздуха, высота псевдоожиженного слоя увеличивается вне зависимости от марки пудры.

Сравнительный анализ полученных результатов показал, что более активно процесс псевдоожижения идет для бронзовой пудры Luminor 2240, имеющей наиболее крупные размеры частиц (60 мкм).

С учетом перечисленных выше факторов, в общем виде, функциональную зависимость можно представить следующим выражением:

hM=(p{pn,aH,ve,VH,d4,g), (1)

где ЛМ - количество красителя, нанесенного на единицу длины нити, кг/м; Рп - плотность насыпного слоя порошка красителя или металлической пудры,

кг/м3; а - удельная поверхность нити, м2/м3; V - скорость прохождения возду-

• 2мсти«шнмф смаОДо* АмомюимаЗгМ

А 3 mcoTi mawww сим 0.5о* АмоммиемяЭиЮ

• 4 мюгомсиаиог« сдм ОДсм Адммиисм* PP/JI0

Скорость подэтн »отдух* и/с озсилдшммеме РР/5М

Рисунок 3. Зависимость высоты псевдоожиженного слоя металлической пудры от расхода воздуха при постоянной высоте насыпного слоя

ха через ожижаемый слой, м/с; V - скорость подачи нити, м/с; - диаметр частиц ожижаемого порошка, м; £ - ускорение свободного падения, м/с2.

С помощью метода анализа размерностей было получено критериальное уравнение (2) для анализа и расчета количества порошка красителя или металлической пудры, при нанесении их на швейные нитки в псевдоожиженном слое.

V

Ш

РпЛч

/у V (

н

(2)

Четвертая глава. В этой главе исследована возможность использования дисперсных красителей для порошкового крашения полиэфирных швейных ниток. В результате проведенных исследований было установлено, что высота насыпного слоя, скорость прохождения воздуха через слой, а также удельная поверхность ниток в большей или меньшей степени оказывают влияние на количество частиц красителя наносимых на нить.

Установлено, что повышение высоты насыпного слоя порошка красителя приводит к увеличению количества частиц красителя, осевших на нить. Это характерно и для ниток различно-

I

© 5 ^

¡2 л

* 1 высота насыпного сдоя 0.3см

" 2 высота Еашпного СЛОЯ 1см

* 3 высота васыавого слоя 1,5см

0.035 0,06 0.085 0,11 0,135

Линейная скорость воздуха, и/с

Рисунок 4, Зависимость количества порошка дисперсного красителя, нанесенного на нитки ЛХ44 в псевдоожиженном слое, от высоты слоя и скорости прохождения через него воздуха

го волокнистого состава и для различных красителей (рис. 4).

Структурно-объемные свойства нитей и их волокнистый состав также влияют на процесс осаждения частиц красителя на поверхность нитей. Также было установлено, что количество осажденного красителя зависит не только от удельной поверхности нити, но и от развитости ее поверхности.

На (рис. 5) представлены, микрофотографии швейной нити, подвергнувшейся порошковому крашению, где отчетливо видно распределение частиц красителя на поверхности нити после прохождения ею камеры нанесения, устройства для получения псевдоожи-женного слоя.

а) б)

Рисунок 5. Микрофотографии швейной нити 35ЛЛ, подвергшаяся порошковому крашению с использованием красителя синего дисперсного марки 2ПЭФ: а) после нанесения, б) после термофиксации

Обработка и обобщение экспериментальных данных позволило конкретизировать уравнение (2), и привести его к виду, позволяющему определять, при определенных ограничениях, количество нанесенного порошка красителя на нить, при прохождении ею псевдоожиженного слоя.

При проверке адекватности уравнения (3) было установлено, что высота насыпного слоя порошковых дисперсных красителей, при которой уравнение справедливо, должна находиться в диапазоне 0,5 - 1,5см. Отклонение расчетного значения количества красителя, нанесенного на нить в псевдоожиженном слое, от экспериментального, не превышает 13%.

ш

Pnd4

-\aH-d4)

-2,85

fv > гн -2 (d4-g)

UJ 1 ve2 J

\0,75

(3)

4 икть увлахиеюоя

0 2 4 € < 10 II 14 li 11 го 22 КЬличеслюдиегероеаго цлсяная, юяеивиого на нить, мг!ч

Рисунок 6. Зависимость количества зафиксированного на нити дисперсного красителя от количества красителя, нанесенного на нить.

К факторам, оказывающим влияние на фиксацию дисперсных красителей, нанесенных на полиэфирные волокна в виде порошка, были отнесены: количество порошка красителя, нанесенного на швейную нить в псевдоожиженном слое; температура термообработки и время термообработки. Установлено что, количество зафиксированного на швейной нити дисперсного красителя находится в обратной зависимости от количества красителя нанесенного на нить (рис. 6).

Из приведенного рисунка также следует, что большое влияние на степень фиксации молекул красителя в полиэфирном волокне оказывает вид предварительной обработки швейной нити перед нанесением на нее порошка красителя в псевдоожиженном слое. Так, минимальная фиксация наблюдается на увлажненной швейной нити, а максимальная - на нити, обработанной раствором мочевины.

Проведенные эксперименты показали, что с увеличением температуры и времени термообработки количество зафиксированного в волокне красителя увеличивается, достигая практически сто процентной фиксации при температуре сублимации красителя (180°С) и времени термообработки 180 секунд. Полная фиксация дисперсного красителя в волокнах швейной нити, достигается лишь в том случае, если количество нанесенного на нить красителя не превышает 5,8% от массы волокон в нити.

Используя данные всех экспериментов и технические решения автора по устройствам для псевдоожижения порошков красителей, была разработана схема технологического процесса крашения швейных ниток в псевдоожиженном слое дисперсных красителей.

Пятая глава. В данной главе были проведены исследования, направленные на изучение возможности нанесения металлических порошков на швейные нитки, в псевдоожиженном слое, поверхность которых предварительно подвергалась обработке вспененными связующими композициями.

В качестве таких композиций, были использованы дисперсии полимеров, которые помимо высокой адгезии к различным поверхностям, обладают довольно высокой пенообразующей способностью за счет того, что поверхностное натяжение их водных систем относительно низко. Это «Акрэмос-805» и синтетический бутадиен-стиролный латекс СКС-65ГП.

Для изучения пенообразующей способности дисперсий бутадиен-стиролного латекса СКС-65ГП и акриловой дисперсии «Акремос 805» были проведены исследования по вспениванию их водных композиций, различной концентрации. С целью увеличения пенообразующей способности композиций, в них добавляли пенообразователь ПО-бТС.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что пены, полученные из композиций содержащих дисперсию полимера «Акремос 805», в отличие от вспененных композиций, на основе латекса СКС - 65ГП, характеризуются более высокой дисперсностью, однородностью и устойчивостью.

Исходя из этого, все последующие исследования проводились с использованием дисперсии полимера «Акремос 805».

Для закрепления металлических пудр на швейных нитках, последние обрабатывали вспененными (кратность 15) связующими композициями, содержащими следующие компоненты: «Акремос 805» - 20%; ПО-6ТС - 2%; глицерин-2%.

С целью уменьшения глубины проникновения связующих композиций в межволоконную структуру нити, пенообразующую жидкость готовили на основе 2,5% раствора поливинилового спирта.

Глицерин вводился в композицию для повышения эластичности пленок образованных из дисперсии полимера «Акремос 805».

Высота насыпного слоя металлической пудры в камере нанесения составляла 1,5см, а скорость движения нити через слой - Зм/мин. Термообработку швейных ниток проводили при температуре 150°С в течение 2 минут.

При изучении влияния количества нанесенной с помощью пены на нитку полимерной композиции, было установлено, что с повышением плотности наносимой пены, привес сухого остатка полимера на нитке увеличивается, что, в свою очередь приводит к увеличению жесткости нитки (рис. 7).

Кроме того, было установлено, что независимо от вида швейных ниток и типа бронзовой пудры, макси-

5 10 15

1Л/Х

шпцобрабспмнм пеной

ira

нитцвОДопннм

т

япц обработан« мной

Рисунок 7. Изменение жесткости швейных ниток от привеса полимерной композиции

мальное количество металлических частиц, закрепившихся на поверхности волокон, наблюдается при скоростях прохождения воздуха через слой от 0,055 м/с до 0,065 м/с. При этом показано, что именно при этих скоростях, средняя зона ожиженного слоя, характеризующаяся наиболее высокой и постоянной концентрацией частиц, занимает большую часть объема этого слоя.

В результате обработки и обобщения экспериментальных данных были получены расчетные уравнения, позволяющие определять массу металлического порошка, нанесенного на нить, при прохождении нитью псевдоожиженного слоя.

При проверке адекватности уравнений было установлено, что отклонения расчетных значений количества, нанесенного металлического порошка на нить в псевдоожиженном слое, от экспериментальных значений, не превышает 13%.

При установлении необходимых режимов технологии металлизации швейных ниток бронзовыми пудрами в псевдоожиженном слое, с использованием разработанного устройства, следует учитывать результаты экспериментальных исследований, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, а также предложенные критериальные уравнения.

Для обеспечения более прочного закрепления частиц металлической пудры на поверхности волокон и минимального увеличения жесткости швейных нитей, пропитку последних следует проводить пенообразующей композицией следующего состава, г/л:

Дисперсия «Акремос 805» (по сухому остатку)................25

Пенообразователь ПО-6ТС........................................20

Глицерин................................................................20

ПВС (2,5% водный раствор)........................................935

После нанесения металлического порошка с помощью псевдоожиженного слоя на обработанную пеной швейную нить, ее сушат при температуре 150°С в течение 2 минут.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований и полученных на их основе новых технических и технологических решений, разработана технология порошкового крашения и металлизации швейных ниток в псевдоожиженном слое, обеспечивающая выпуск швейных ниток с высокими эксплуатационными качествами, при снижении стоимости, за счет уменьшения энергетических затрат и повышении экологичности отделочного производства.

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему: 1.Проведен анализ теоретических и экспериментальных работ, отражающих современное состояние процессов порошкового крашения и металлизации текстильных материалов в нашей стране и за рубежом. Показано, что к основным направлениям совершенствования технологии порошкового крашения текстильных материалов относятся: снижение до минимума пыление порошков в

процессе нанесения их на материал; использование минимального количества воды для промежуточной фиксации порошка красителя на поверхности материала.

2.Установлено, что металлизация текстильных материалов способом окрашивания является наиболее простым из всех способов в технологическом отношении. Однако нанесение металлических порошков на поверхность хлопчатобумажных, шерстяных и других нитей с помощью различных лаков и пленкообразующих веществ не обеспечивает получение металлического блеска на поверхности нити, а образуемая металлизированная пленка характеризуется низкой электропроводностью.

3.Исследовано влияние высоты насыпного слоя порошка и скорости подачи воздуха на свойства псевдоожиженного слоя. Установлено, что высота насыпного слоя, скорость прохождения воздуха через слой, а также удельная поверхность ниток в большей или меньшей степени оказывают влияние на количество частиц металлического порошка или красителя наносимых на нить.

4.Установлено, что скорость подачи воздуха, при которой начинается процесс псевдоожижения, зависит от структуры пористой перегородки. При использовании пористой перегородки с меньшим размером пор, образование псевдоожиженного слоя начинается при большем расходе воздуха.

5.Предложено критериальное уравнение для анализа и расчета количества порошка красителя или металлической пудры, при нанесении их на швейные нитки в псевдоожиженном слое.

6.Разработано устройство для порошкового крашения и металлизации швейных ниток с использованием псевдоожиженного слоя.

7.Исследовано влияние структурно-объемных свойств нитей и их волокнистого состава на осавдение частиц красителя на поверхности нитей. Показано, что количество осажденного красителя зависит не только от удельной поверхности нитей, но и от развитости ее поверхности. Так, на более тонкие полиэфирные нити, наносится красителя несколько меньше чем на хлопколавса-новые нитки, характеризующиеся большей удельной поверхностью.

8.Показано, что при скорости подачи воздуха в диапазоне 0,08-0,1 м/с, достигается максимальное осаждение красителей как на чисто полиэфирные, так и на смесовые нитки. При этом с увеличением скорости подачи воздуха, количество частиц красителей, осевших на нить, снижается, что объясняется тем, что при увеличении расхода воздуха уменьшается плотность псевдоожиженного слоя. Получены расчетные уравнения, позволяющие определять массу дисперсных красителей, нанесенных на нить, при прохождении нитью псевдоожиженного слоя.

9.Проведены экспериментальные исследования по изучению факторов, оказывающих влияние на фиксацию дисперсных красителей, нанесенных на полиэфирные волокна в виде порошка. Показано, что с увеличением температуры и времени термообработки количество зафиксированного в волокне красителя увеличивается, достигая практически сто процентной фиксации при

температуре сублимации красителя (180°С) и времени термообработки 180 секунд.

Ю.Исследована возможность использования бутадиен-стиролного латекса СКС-65ГТ1 и акриловой дисперсии «Акремос 805» в качестве вспененных связующих композиций, обеспечивающих закрепление металлических порошков, нанесенных на поверхность швейных ниток с помощью псевдоожиженного слоя. Установлено, что пены, полученные из композиций содержащих дисперсию полимера «Акремос 805», в отличие от вспененных композиций, на основе латекса СКС - 65ГП, характеризуются более высокой дисперсностью, однородностью и устойчивостью, что позволяет использовать их в качестве связующих веществ для закрепления металлических частиц в процессе металлизации швейных ниток.

11.Установлено, что независимо от вида швейных ниток и типа бронзовой пудры, максимальное количество металлических частиц, закрепившихся на поверхности волокон, наблюдается при скоростях прохождения воздуха через слой от 0,055 м/с до 0,065 м/с. При этом показано, что именно при этих скоростях, средняя зона ожиженного слоя, характеризующаяся наиболее высокой и постоянной концентрацией частиц, занимает большую часть объема этого слоя. Получены расчетные уравнения, позволяющие определять массу металлического порошка, нанесенного на нить, при прохождении нитью псевдоожиженного слоя.

12.Предложены схемы технологических процессов крашения и металлизации швейных ниток в псевдоожиженном слое. Разработаны рекомендации дня выбора необходимых режимов технологии металлизации швейных ниток бронзовыми пудрами в псевдоожиженном слое, с использованием разработанного автором устройства.

Публикации, отражающие основное содержание работы

1.Кучма А.Е. Вывод критериального уравнения для анализа и расчета количества порошка красителя, нанесенного на швейные нитки в псевдоожиженном слое. / А.Е. Кучма, В.В. Павутницкий // Швейная промышленность. - 2008. -№1.- С.50-52.

2.Патент № 2003132005/12 РФ. Устройство для крашения хлопчатобумажной пряжи и нити порошковыми красителями в смеси с гидротропными веществами. II Павутницкий В.В., Кормильцина А.Е. - заявлен 31.10.2003. Опубл. 10.11.2004. Бюл. №31.

3.Патент № 2282691 Cl РФ, МПК D06B 1/02. Устройство доя крашения хлопчатобумажной пряжи и нити порошковыми красителями в смеси с гидротропными веществами в псевдоожиженном слое. // Павутницкий В.В., Кучма А.Е. - Опубл. 27.08.2006. Бюл. № 24

4.Кучма А.Е. Фиксация дисперсных красителей, нанесенных на швейные нитки в псевдоожиженном слое. / А.Е. Кучма, C.B. Павутницкая, В.В. Павут-

ницкий И Сб. материалов Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2008). - Москва: МГГУ имени А.Н. Косыгина,- 2008.- С. 152-153.

5.Кучма А.Е. Вывод критериального уравнения для анализа и расчета количества порошка красителя, нанесенного на текстильный материал. / А.Е. Кучма, В.В. Павутницкий, О.С. Цимбалюк // Сб. материалов Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2007). - Москва: МГТУ имени А.Н. Косыгина.-2007.-С. 175-176.

бЛСучма А.Б. Металлизация текстильных материалов в псевдоожиженном слое. / А.Е. Кучма, В.В. Павутницкий // Сб. материалов Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения» (Техтек-стиль-2007).- Димитровград: ДИТУД УлГТУ.- 2007.- С. 181-182.

7.Кучма А.Е. Вывод критериального уравнения для анализа и расчета количества порошка красителя, нанесенного на текстильный материал. / А.Е. Кучма, В.В. Павутницкий // Вестник ДИТУД УлГТУ.- 2006. - №4(30). - С. 25-27.

8.Павутницкий В.В. Подготовка порошкообразных красителей к нанесению на текстильный материал. / В.В. Павутницкий, А.Е. Кормильцина // Вестник ДИТУД УлГТУ.- 2003. - №2(14). - С. 21-22.

9.Павутницкий В.В. Нанесение порошкообразных красителей на текстильный материал. / В.В. Павутницкий, А.Е. Кормильцина // Сб. материалов научно-технической конференции «Разработка современных технологий текстильной и легкой промышленности и исследование их экономической, экологической и социальной эффективности».- Димитровград: ДИТУД УлГТУ.-2003.- С. 95.

Ю.Кормильцина А.Е. Получение пен с различными свойствами и нанесение их на текстильный материал. / А.Е. Кормильцина, В.В. Павутницкий // Сб. материалов Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности». - Москва: МГТУ имени А.Н. Косыгина.- 2004.- С. 164-165.

КУЧМА АННА ЕВГЕНЬЕВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОРОШКОВОГО КРАШЕНИЯ И МЕТАЛЛИЗАЦИИ ШВЕЙНЫХ НИТОК В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 27.10.09. Формат 60x90/16. Бумага писчая. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,1. Тираж 80 эю. Заказ 16139.

Дгаопроырадский институт технологии, управления и дизайна Ульяновского государственного технического университета Редакционно-издательскин отдел 433510, Димитровград, ул. Куйбышева, 294.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СПОСОБОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПОРОШКОВОГО КРАШЕНИЯ И МЕТАЛЛИЗАЦИИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.1. Анализ способов нанесения порошков на текстильные материалы.

1.1.2. Основные положения теории псевдоожижения.

1.2. Современное состояние и перспективы развития металлизации текстильных материалов.

1.2.1. Химическая металлизация.

1.2.2. Вакуумная металлизация.

1.2.3. Металлизация методом напыления.39 '

1.2.4. Металлизация способом окрашивания.

1.3. Обобщение результатов анализа, определение цели диссертационной работы и постановка задач для её достижения.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Объекты исследований.

2.1.1. Швейные нитки.

2.1.2. Порошковые красители.

2.1.3. Металлические пудры.

2.1.4. Пена.

2.1.5. Диметилформамид.

2.1.6. Трихлорэтилен (трихлорэтен).

2.1.7. Карбамид (мочевина).

2.1.8. Пенообразователь ПО-6ТС.

2.1.9. Полимерная дисперсия «Акрэмос - 805».

2.1.10. Латекс СКС 65 -ГП (ГОСТ 10564-75).

2.1.11. Спирт поливиниловый (ПВС).

2.1.12. Моноэтанол амин (МЭА).

2.1.13. Прочие химические вещества.

2.2. Методы исследований.

2.2.1. Приготовление водных растворов пенообразующих композиций.

2.2.2. Приготовление водных растворов ПВС.

2.2.3. Определение агрегативной устойчивости высоко дисперсной пены.

2.2.4. Дисперсионный анализ пен.

2.2.5. Определение удельной поверхности швейных ниток.

2.2.6. Определения плотности порошкообразных химических продуктов.

2.2.7. Определение линейной скорости воздуха.

2.2.8. Получение псевдоожиженного слоя порошкового продукта.

2.2.9. Нанесение пены на швейную нить.

2.2.10. Нанесение металлической пудры на швейную нить.

2.2.11. Определение количества порошкообразного продукта, нанесенного на швейную нить.

2.2.12. Определение жесткости ниток на изгиб.

2.2.13. Определение устойчивости металлизированного покрытия швейных ниток к истиранию швейной иглой.

2.2.14. Определение концентрации дисперсных красителей на окрашенной швейной нити.

2.2.15. Методы обработки результатов экспериментальных исследований.

2.2.15.1 Математическая обработка результатов непосредственных измерений.

2.2.15.2 Метод анализа размерностей.

2.2.15.3 Проверка адекватности уравнений.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ И ПОРОШКОВ КРАСИТЕЛЕЙ.

3 Л. Разработка устройства для нанесения металлических порошков и порошков красителей на текстильные нити в псевдоожиженном слое.

3.2. Исследование факторов, влияющих на образование равномерного псевдоожиженного слоя из порошков красителей и металлической пудры.

3.3. Вывод критериального уравнения для анализа и расчета количества порошка красителя, нанесенного на швейные нитки.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КРАШЕНИЯ ШВЕЙНЫХ НИТОК ДИСПЕРСНЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ. 4.1 Исследование процесса нанесения дисперсных красителей на швейные нитки в псевдоожиженном слое.

4.2. Исследование процесса фиксации дисперсных красителей, нанесенных на полиэфирные швейные нитки в виде порошка. 4.3. Разработка технологии крашения швейных ниток в псевдоожиженном слое дисперсных красителей.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОКРАШИВАНИЯ ШВЕЙНЫХ НИТОК МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ПОРОШКАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ И ПЕНЫ.

5.1. Исследование пенообразующей способности дисперсий полимеров и факторов, влияющих на устойчивость и дисперсность пены.

5.2. Исследование возможности использования вспененных связующих композиций для окрашивания швейных ниток металлическими порошками.

5.3. Нанесение металлического порошка и фиксация его на нити.

5.4. Конкретизация критериального уравнения для расчета количества металлического порошка, наносимого на швейные нитки.

5.5. Исследование физико-механических свойств металлизированных швейных ниток.

Известно, что применение порошков красителей для отделки текстильных материалов получило широкое распространение в печатании последних. Это связано с тем, что данные способы колорирования тканей имеют ряд преимуществ перед традиционными. Однако эти способы могут быть использованы и для крашения швейных ниток, в связи с тем, что они позволяют воссоздавать необходимый цвет ниток на месте производства швейных изделий, что особенно актуально при частой смене модной цветовой гаммы ассортимента швейных изделий, при создании многоцветных композиций вышивальными автоматами.

Использование металлических пудр для колорирования швейных ниток также позволяет получать дополнительные декоративные эффекты на швейных изделиях.

Поэтому важной технологической задачей отрасли является изыскание новых прогрессивных способов окраски швейных ниток с целью расширения их цветовой гаммы в условиях производства швейных изделий, и упрощения самого процесса окраски швейных ниток.

В настоящее время, для повышения качества окраски швейных ниток помимо разработки новых видов оборудования, исследователи предпринимают попытки создания новых способов окраски, в которых обрабатывающей является газообразная среда. Кроме того, проводятся исследования по колорированию ниток и других текстильных материалов металлическими пудрами.

Однако, применение данных способов сталкивается с рядом трудностей, а, именно: необходимостью установки специального сложного оборудования; большими энерго затратами; повышением потребления технологической воды; и т.д.

Поэтому, наиболее эффективным решением данной задачи является колорирование швейных ниток, непосредственно, в сфере швейного производства.

Перспективным развитием данного направления может быть крашение и металлизация швейных ниток в псевдоожиженном слое, так как использование псевдоожиженного слоя позволяет создать условия для равномерного и регулируемого контакта частиц порошка с поверхностью волокон, образующих нить, а наносящие устройства для таких текстильных материалов довольно просты по конструкции. Кроме того, использование подобных устройств и способов колорирования позволяет осуществлять быструю смену, как цветовой гаммы наносимого красителя, так и его замену на металлическую пудру. Наряду с этим, как описано в многочисленных работах (Яковлева А.Д., Гоца B.JL, Ратникова В.Н., Гисина П.Г. и др.), подобная технология предполагает значительные энерго- и ресурсосбережения, экономию химических препаратов, небольшие денежные затраты при внедрении разработанного устройства.

Актуальность данной работы заключается в разработке нового способа колорирования швейных ниток, снижающего до минимума затраты на использование воды в красильном производстве, а также на очистку сточных

ВОД.

Целью данной диссертационной работы является научное обоснование, исследование, разработка и внедрении практически значимых технологических процессов порошкового крашения и металлизации швейных ниток, обеспечивающих их высокие эксплуатационные качества.

Для достижения поставленной в диссертационной работе цели, планировалось решение следующих научных, технических и технологических задач: анализ работ, выполненных в области порошкового крашения и металлизации текстильных материалов и оценка результатов использования их в текстильном производстве; теоретические и экспериментальные исследования процесса псевдоожижения и свойств псевдоожиженного слоя, полученного из металлических порошков и порошков органических красителей; разработка методики и экспериментальной установки для нанесения порошкообразных красителей и металлических порошков на швейные нитки; экспериментальные исследования процесса нанесения порошков дисперсных красителей на полиэфирные швейные нитки в псевдоожиженном слое; изучение процесса фиксации дисперсных красителей, нанесенных на полиэфирные швейные нитки в виде порошка и разработка оптимальных режимов закрепления их в волокне; экспериментальные исследования процесса нанесения металлических порошков на швейные нитки в псевдоожиженном слое с целью металлизации последних; исследование возможности использования вспененных связующих ве- ' ществ на основе дисперсий полимеров для закрепления металлических порошков на поверхности волокон швейных ниток. проведение производственной апробации разработанных технологических и технических решений и составление рекомендации по их внедрению в производство.

Объектами исследований в диссертационной работе являлись: порошки дисперсных красителей; металлические пудры; высокодисперсные пены низкой и средней кратности; текстильные материалы — хлопчатобумажные, армированные и полиэфирные швейные нитки; отделочные и текстильно-вспомогательные вещества.

Теоретические и экспериментальные исследования проводились с применением методов физического моделирования, анализа размерностей, дисперсионного анализа, физико-механических испытаний, спектрофотометри-ческих измерений. Эксперименты проводились в лабораторных условиях с использованием современной измерительной аппаратуры: спектрофотометра SP 810; ИК-влагомера ADS 100 «AXIS»; цифрового микроскопа Webbers GG50s. Обработка экспериментальных данных выполнялась с применением методов математической статистики на ПЭВМ.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждалась теоретическими решениями и экспериментальными данными, полученными при выполнении работы и не противоречащими известным положениям, нашедшим отражение в исследовательских работах отечественных и зарубежных ученых.

Научная новизна работы заключается в следующем: научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования псевдоожиженного слоя для металлизации и окрашивания швейных ниток; выявлены закономерности, характеризующие влияние скорости подачи воздуха, высоты насыпного слоя порошка, размера пор пористого элемента на псевдоожиженный слой, полученный из порошков дисперсных красителей и металлических пудр; получены критериальные уравнения для анализа и расчета количества нанесенных на нить порошков красителей и металлической пудры; определены оптимальные параметры процесса окрашивания швейных ниток с использованием псевдоожиженного слоя порошков дисперсных красителей и металлических пудр; новизна технических решений подтверждена двумя патентами на изобретения.

Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в разработке эффективной технологии крашения и металлизации швейных ниток с использованием псевдоожиженного слоя, реализация, которой позволит: в условиях отделочного производства получить окрашенные нитки требуемого качества по всем параметрам при значительном снижении себестоимости процесса на 50-60 %; улучшить санитарно-гигиенические условия труда в отделочных цехах и уменьшить экологические издержки текстильных предприятий в целом; в условиях швейного производства, получить ниточные соединения с улучшенными эстетическими показателями.

Окрашенные и металлизированные по данной технологии швейные нитки прошли производственную апробацию с положительным результатом в условиях ООО «Элегия-Д» (г. Димитровград) при пошиве изделий различного ассортимента.

Основные результаты работы внедрены в учебный процесс ДИТУД УлГТУ при подготовке специалистов по специальностям - 2609.01.65 «Технология швейных изделий» и 2609.02.65 «Конструирование швейных изделий» в виде: лекционных курсов: «Использование газовой среды при крашении текстильных материалов», «Использование процесса псевдоожижения при металлизации текстильных изделий» при изучении дисциплин - «Химическая технология текстильных материалов» и «Химизация технологических процессов швейной промышленности»; лабораторных работ по заключительной отделке текстильных материалов (окрашивание швейных ниток порошками красителей в псевдоожйжен-ном слое, металлизация швейных ниток в псевдоожиженном слое) и особенности декорирования швейных изделий металлизированными нитками.

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры швейного производства при чтении дисциплин «Химизация технологических процессов швейных предприятий», «Химическая технология текстильных материалов» и «Цветоведение».

Диссертационная работа включает в себя введение, пять глав, общие выводы, список использованной литературы и приложения.

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

1. Проведен анализ теоретических и экспериментальных работ, отражающих современное состояние процессов порошкового крашения и металлизации текстильных материалов в нашей стране и за рубежом. Показано, что к основным направлениям совершенствования технологии порошкового крашения текстильных материалов относятся: снижение до минимума пыле-ние порошков в процессе нанесения их на материал; использование минимального количества воды для промежуточной фиксации порошка красителя на поверхности материала.

2. Установлено, что металлизация текстильных материалов способом окрашивания является наиболее простым из всех способов в технологическом отношении. Однако нанесение металлических порошков на поверхность хлопчатобумажных, шерстяных и других нитей с помощью различных лаков и пленкообразующих веществ не обеспечивает получение металлического блеска на поверхности нити, а образуемая металлизированная пленка характеризуется низкой электропроводностью.

3. Исследовано влияние высоты насыпного слоя порошка и скорости подачи воздуха на свойства псевдоожиженного слоя. Установлено, что высота насыпного слоя, скорость прохождения воздуха через слой, а также удельная поверхность ниток в большей или меньшей степени оказывают влияние на количество частиц металлического порошка или красителя наносимых на нить.

4. Установлено, что скорость подачи воздуха, при которой начинается процесс псевдоожижения, зависит от структуры пористой перегородки. При использовании пористой перегородки с меньшим размером пор, образование псевдоожиженного слоя начинается при большем расходе воздуха.

5. Предложено критериальное уравнение для анализа и расчета количества порошка красителя или металлической пудры, при нанесении их на швейные нитки в псевдоожиженном слое.

6. Разработано устройство для порошкового крашения и металлизации швейных ниток с использованием псевдоожиженного слоя.

7. Исследовано влияние структурно-объемных свойств нитей и их волокнистого состава на осаждение частиц красителя на поверхности нитей. Показано, что количество осажденного красителя зависит не только от удельной поверхности нитей, но и от развитости ее поверхности. Так, на более тонкие полиэфирные нити, наносится красителя несколько меньше чем на хлопколавсановые нитки, характеризующиеся большей удельной поверхностью.

8. Показано, что при скорости подачи воздуха в диапазоне 0,08-0,1 м/с, достигается максимальное осаждение красителей как на чисто полиэфирные, так и на смесовые нитки. При этом с увеличением скорости подачи воздуха, количество частиц красителей, осевших на нить, снижается, что объясняется тем, что при увеличении расхода воздуха уменьшается плотность псевдоожиженного слоя. Получены расчетные уравнения, позволяющие определять массу дисперсных красителей, нанесенных на нить, при прохождении нитью псевдоожиженного слоя.

9. Проведены экспериментальные исследования по изучению факторов, оказывающих влияние на фиксацию дисперсных красителей, нанесенных на полиэфирные волокна в виде порошка. Показано, что с увеличением температуры и времени термообработки количество зафиксированного в волокне красителя увеличивается, достигая практически сто процентной фиксации при температуре сублимации красителя (180°С) и времени термообработки 180 секунд.

10. Исследована возможность использования бутадиен-стиролного латекса СКС-65ГП и акриловой дисперсии «Акремос 805» в качестве вспененных связующих композиций, обеспечивающих закрепление металлических порошков, нанесенных на поверхность швейных ниток с помощью псевдоожиженного слоя. Установлено, что пены, полученные из композиций содержащих дисперсию полимера «Акремос 805», в отличие от вспененных композиций, на основе латекса СКС - 65ГП, характеризуются более высокой дисперсностью, однородностью и устойчивостью, что позволяет использовать их в качестве связующих веществ для закрепления металлических частиц в процессе металлизации швейных ниток.

11. Установлено, что независимо от вида швейных ниток и типа бронзовой пудры, максимальное количество металлических частиц, закрепившихся на поверхности волокон, наблюдается при скоростях прохождения воздуха через слой от 0,055 м/с до 0,065 м/с. При этом показано, что именно при этих скоростях, средняя зона ожиженного слоя, характеризующаяся наиболее высокой и постоянной концентрацией частиц, занимает большую часть объема этого слоя. Получены расчетные уравнения, позволяющие определять массу металлического порошка, нанесенного на нить, при прохождении нитью I псевдоожиженного слоя.

12. Предложены схемы технологических процессов крашения и металлизации швейных ниток в псевдоожиженном слое. Разработаны рекомендации для выбора необходимых режимов технологии металлизации швейных ниток бронзовыми пудрами в псевдоожиженном слое, с использованием разработанного автором устройства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований и полученных на их основе новых технических и технологических решений, разработаны технологии порошкового крашения и металлизации швейных ниток в псевдоожиженном слое, обеспечивающих высокие потребительские и эксплуатационные свойства последних.

1. Mach G. Rationelle Farbung und Musterung von Stoffbahnen durch Auftragenpulverformiger Farbstoffe. Textiltechnik, 1983, bd.33, №5, s.295-2983. Заявка ФРГ DT-OS 2515105

2. Cotton Art neues Reaktiv-Transferdruckverfahren fur Cellulosefasern // Text. - Prax. Int. - 1992. - 47, №2 - c. 142. - Нем.

3. Лившиц М.И., Моисеев В.М. Электрические явления в аэрозолях и их применение. М. Л.: Энергия, 1965. 224с.

4. Гоц В.Л., Ратников В.Н., Гисин П.Г. Методы окраски промышленных изделий. М.: Издательство «Химия», 1975 - 264 с.

5. Pech G. Elektrostatisches und Elektrophoretisches Beschichten IV. Dresden, 1969.175 S.

6. Лакокрасочные покрытия в машиностроении. Под ред. М.М. Гольдберга, М. Машиностроение, 1974. 576 с.

7. Яковлев А.Д. Полимерные порошковые материалы и покрытия на их основе. М. - Л.: Химия, 1971. 256 с.

8. Гельперин Н. И., Айнштейн В. Г., Кваша В. Б., Основы техники псевдоожижения. М., 1967

9. Е. И.Андрианов. Методы определения структурно-механических характеристик порошкообразных материалов. М.: Химия, 1982. - 256 с.

10. Левич В.Г., Физико-химическая гидродинамика. -М.: Физматгиз, 1959.

11. Лева М., Псевдоожижение. -М.: Гостоптехиздат, 1961

12. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -, М.: Издательство «Химия», 1971 784 с.

13. Расчеты аппаратов кипящего слоя, под ред. И. П. Мухленова, Б. С. Сажина, В.Ф. Фролова. Л., 1986

14. Урьев Н.Б., Потанин А.А. Текучесть суспензий и порошков. М.: Химия, 1992, 256 с.

15. Уилкинсон У.Л., Неньютоновские жидкости. Гидромеханика, перемешивание и теплообмен. М: «Мир», 1964

16. Псевдоожижение, под ред. И. Дэвидсона, Д. Харрисона, пер. с англ. М., 1974

17. Куний Д., Левеншпиль О., Промышленное псевдоожижение, пер. с англ., М., 1976

18. Салтыков В.А., Бунина Н.А. /Тезисный доклад Всесоюзной Научной конференции «Проблемы модификации природных и синтетических волокнообразующихихся полимеров», 29-30 окт., 1991/Московский текстильный институт. М., 1991.-СЛОЗ-106.-Рус.

19. Катц Н.В. Металлизация тканей. (Изд. 2-е, испр. и доп.) М.: Легкая индустрия, 1972, 144 с.

20. Металлизация текстильных изделий // В мире оборудования. -2002. № 9 с.25.

21. Metallbeschichtete Fasern: Eigenschaften /Einsafzgebiete. Marchini F., Massa V. «Chemietas. Textilind.», 1988, 38/90, №3, T5, T8, T10 (нем.)

22. Conductive acrylic /ОЕ Report. -1992. -16, №92. -C.3-4. -Англ.

23. Салтыков B.A., Бунина Н.А./Модифицированные волокна и волокнистые материалы со специальными свойствами/ Московская Государственная Текстильная академия имени А.Н.Косыгина. М.: 1992. -С. 102-105. -Рус.

24. Electron metallized materials /Afr Text. . -1992. -№Apr. May. -C.54. -Англ.

25. Neu metallisierte Materiakien fitrdie EMI/REI Abshirmung /DeTemmerman L. //Chemiefas. - Textilind. 1991.-41, Sonderausg.-C. Т120.-Нем.

26. Yarns and tows comprising high strength metal coated fibers, process for their production, and articles made therefrom: Пат. 4909910 США, МКИ С 25 D 7/06/ Morin Louis G.; American Cyanamid. -№216707; Заявл. 07.07.88;0публ. 20.03.90; НКИ 204/28

27. Method of coating fibers with metal or ceramic material: Пат. 5021258 США, МКИ В 05 D 3/06/McGarry Frederick J.; The Dow Chemical. Co. -№564485; Заяв. 08.08.90; Опубл. 04.06.91; НКИ 427/35

28. Color bearing textile product: Пат. 4927683 США, МКИ В 32 В 7/00/Tsutsui Masatoshi; Toyoda Gosel. Co., Ltd. -№122437; Заяв. 19.11.87; Опубл. 22.05.90; Приор. 13.12.86, №61-297240 (Япония); НКИ 428/90

29. Чкалова О.В., Гефтер П.Л. //Текстильная промышленность. 1989. №7. -С.48.-Рус.

30. Металлизация текстильных изделий // В мире оборудования. -2002. № 8 с.27.

31. Specialist antistatic fibres for dry filtration// Mater.+Manuf. -1992. -9, №. -c. 4-6.- Англ.

32. Мията Йосинобу.-№ 63-150205; Заявл. 20.06.88; Опубл. 27.12.89// Кокай токе кохо. Сер. 3(5).-1989 ю-45 ю-с. 467-469.-Яп.

33. Металлизация синтетических текстильных материалов. // В миреIоборудования.- 2005. № 8. с. 30.

34. Забежанский Ю.Б. О применении «совмещенных» растворов для активации текстильных материалов перед химической металлизацией. -М.: ЦИНТЭИЛегпром, 1970

35. Розовский Г.И., Вашкялис А.И. Химическое меднение. Вильнюс, 1966

36. Ротрекл Б., Дитрих 3., Тамхина И. Нанесение металлических покрытий на пластмассы. М.: Химия, 1968

37. Карролл-Порчинский Ц., Материалы будущего. М.: Химия, 1966I

38. Векшинский С.А. Новый метод металлографического исследования сплавов. М.: Гостехиздат, 1944

39. Катц Н.В. и др. Металлизация распылением. М.: Машиностроение, 1966

40. Катц Н.В., Качура С.Т. Металлизация тканей для технических целей, Научно-исследовательские труды МТИ, сб.21, Легкая индустрия, 1968

41. Крняк Р. Металлизация распылением. М.: Профиздат,1956

42. Патент №2003132005/12 РФ. Устройство для крашения хлопчатобумажной пряжи и нити порошковыми красителями в смеси с гидротропными веществами. // Павутницкий В.В., Кормильцина А.Е. -заявлен 31.10.2003. Опубл. 10.11. 2004. Бюл. №31.

43. Патент № 2282691 С1 РФ, МПК D06B 1/02. Устройство для крашения хлопчатобумажной пряжи и нити порошковыми красителями в смеси с гидротропными веществами в псевдоожиженном слое. // Павутницкий В.В., Кучма А.Е. Опубл. 27.08.2006. Бюл. № 24

44. Павутницкий В.В., Кучма А.Е. Вывод критериального уравнения для анализа и расчета количества порошка красителя, нанесенного на швейныенитки в псевдоожиженном слое.// Швейная промышленность. 2008. №1, с.50-52.

45. Справочник химика, 2-е издание, под ред. Никольского Б.Н., Григорова О.Н., и др. М.: Химия, 1964

46. Химическая энциклопедия, под ред. Зефирова Н.С., Кулова Н.Н. и др. -М.: Большая Российская Энциклопедия, 1998

47. Химический энциклопедический словарь, под ред. Кнунянц И.Л., Вонского Е.В. -М.: Советская энциклопедия, 1983

48. Градус Л.Я. Руководство по дисперсионному анализу методом микроскопии. М.: Химия, 1979 - 232с.

49. Шубина В.В. Канд. Дисс., ДИТУД УлГТУ, 2008

50. Тудиярова И.В. Канд. Дисс., ДИТУД УлГТУ, 2008

51. Павутницкая С.В. Цветоведение. Учебное пособие Димитровград: ДИТУД УлГТУ, 2006

52. Лабораторный практикум по химической технологии волокнистых материалов. Под редакцией Корчагина М.В., Соколовой И.М., М: Легкая индустрия, 1976

53. Гухман А. А., Введение в теорию подобия. М.: Высшая школа, 1963

54. Тихомиров В.Б., Планирование и анализ эксперимента (при проведенииисследований в легкой и текстильной промышленности). М.: Легкаяиндустрия, 1974.- 262 с.

55. Воюцкий С.С., Курс коллоидной химии,- М.: Химия, 1976

56. Кругляков П.М., Хаскова Т.Н., Физическая и коллоидная химия. М.: Высшая школа, 2007

57. Кругляков П.М., Ексерова Д.Р., Пена и пенные пленки. М.: Химия, 1990

58. Меркин А.П., Таубе П.Р., Непрочное чудо. М.: Химия, 1983

59. Лабораторный практикум по применению красителей. Под редакцией проф. Мельникова Б.Н. М.: Легкая индустрия, 1972

60. Кукин Г.Н., Соловьев А.Н., Кобляков А.И., Текстильное материаловедение (волокна и нити), М: Легпромбытиздат , 1989. 352 с.

61. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности. Под редакцией проф. Жихарева. М: Академия, 2004

62. Verfahren und Vorrichtung zum Transfereines Musters auf Textilien: Заявка 10013983 Германия, МПК7 D 06 P 7/00.

63. Method and apparatus for modifying fibers and fabric by impaction with particles: Пат. 5404625 США, МКИ6 В 06 С 11/00 № 190694, опубл. 11.4.95

64. Способ нанесения жидких, пастообразных или пластических веществ и устройство для его осуществления: Заявка 4020420 ФРГ, МКИ3 В 05 D1/28; Опубл. 02.01.92

65. Способ нанесения на текстильные полотна порошкообразных искусственных веществ и устройство для его осуществления. Пат. 612818, Швейцария. Заявл. 3.05.77, № 5494/77, опубл. 15.04.86. МКИ D 06 М 17/00, В 05 D 1/28

66. Романков П. Г., Фролов В.Ф., Массообменные процессы химической технологии. Л., 1990, с. 75-78

67. Катализ в кипящем слое, под ред. И. П. Мухленова. Л., 1971

68. Аэров М.Э., Тодес О.М., Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. М.: Химия, 1968I

69. Андросов В.Ф., Крашение синтетических волокон. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984

70. Кричевский Г.Е., Диффузия и сорбция в процессах крашения и печатания.1. М., 1980

71. Мельников Б.Н. и др., Физико-химические основы процессов отделочного производства. М., 1982

72. Садов Ф.И., и др. Химическая технология волокнистых материалов. -М.,1968

73. Хархаров А.А., Предтеченская И.А., Подготовка и крашение волокнистых материалов. Л., 1979.

74. Хархаров А.А., Старикович Е.Е., Крашение синтетических волокон. Л., 1960.

75. Мельников Б.Н., Морыганов П.В., Применение красителей. М., 1971.

76. Мельников Б.Н., Морыганов П.В., Теория и практика интенсификации процессов крашения. М., 1969.

77. Забашта В.Н., Основы интенсификации крашения ПЭ волокон. Л., 1981

78. Дндросов В.Ф., Голомб Л.М., Синтетические красители в текстильной промышленности. М., 1968.

79. Щоллингер Г., Химия азокрасителей. Л.: ГХИ, 1960.

80. Иванова А.И., Кащеева Е.С., Красители для химических волокон. Киев: ИТИ, 1962.

81. Андросов В.Ф., Фель B.C., Крашение синтетических волокон. М.: Легкая индустрия, 1965.

82. Андреева Л.Г., Беленький Л.И. // Известия вузов «Технология текстильной промышленности» 1964. № 3(40).

83. Каторжнов Н.Д., Воителев Ю.А., Распознавание химических и природных волокон. М.: Легкая индустрия, 1966.

84. Г.Е. Кричевский, М.В. Корчагин, А.В, Сенахов, Химическая технология текстильных материалов. М.: Легпромбытиздат, 1985.

85. Carbonell J., Egli Н., Perrig М //Melliand Textilber.- 1977, 58, № 5, pp. 350,416-419.

86. Koch Robert / Harntoffzusatze beim Druck mit Reaktivfarbstoffen./ Melliand Textilber. 1992 - 73, №12 - c. 962-964 - Нем.

87. Сарибекова Ю.Г. / Технический прогресс в развитии ассортимента и качества изделий легкой промышленности. Всесоюзная научно-техническая конференция молодых ученых, 13-15 мая, 1987. Тезисыдокладов/Иваново, 1987, 118-119 ( рус.)

88. Кушко А. А., Морозова Л.Н. Разработка ресурсосберегающих и малоотходных технологий отделки текстильных материалов. / Херсонский индустриальный институт. М.3 1992 - с. 15-18. - Рус.

89. Peduction of urea in reactive printing / Int. Text. Bull. Dyeing, Print., Finish. -1994 40, № 2 - c. 73-74 - Англ.

90. Moryganov Andrei, Baranov Alexander, Gubina Svetlana, Mesnik Oleg / New composite preparation for the improvement of textiles. Bui. Inst, politehn. Lasi. Sec. 8 1992 - 38, № 1-4 - c. 95-102 - Англ.; рез. Рум.

91. Балашова Т. Д., Булушева Н. Е., Т. С. Новорадовская, С. Ф. Садова.

92. Краткий курс химической технологии волокнистых материалов. М.:

93. Легкая и пищевая промышленность, 1984. 200 с.

94. Ashkenazi В. //Colourage. -1988, 35, № 16, р. 27-29.104.:Мельников Б.Н., Кириллова М.Н., Морыганов А.П. Современное состояние и перспективы развития технологии крашения текстильныхматериалов. М.: Легкая и пищевая ромышленность,1983.

95. Имаева Л.В., Николаенкова Н.А., Давыдова А.Ф. Прогрессивная техника и технология, системы управления и автоматизированного проектирования в текстильной и легкой промышленности. М., 1990. -с.48-49. - Рус.

96. Krychevsky G.E., Movshovitsh J.M. Use of Methods Heterogeeneous Chemical Kinetiks for the Quantitative Evaluation of the rate of Fixation // Text. Res. J. 1970. №9. c. 793-802.

97. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике.- М., 1967.

98. Gahr F., Lehr Т. Reduction in urea use in reactive printing. // Text. Technol. Dig. 1995 - 52, №6 - c.59 - Англ.

99. Verfahren zum Ubertragen von auf einem Motivfrager mittels Farbe aufgebrachten Motiven auf einen anderen Trager, insbesondere Textilien : Заявка 3732489 ФРГ, МКИ4 D 06 В 1/10, В 41 F 17/00 ; опубл. 06.04.89

100. Винюкова Г.Н. Химия красителей. М.: Химия, 1979. - 296 с.

101. Олтаржевская Н.Д. Применение мочевины для интенсификации процессов крашения и печатания тканей // Текстильная промышленность в СССР: Э. И. М., 1977. Вып.28

102. Bertoniere Noelie R., King Walter D. Distribution of Crosslinks in DMDHEU-Treated Fabrics from Measurements on Warp and Fill Yarns. "Text. Res.J.",1985, 55, №2, 77-84 (англ.)

103. Кучма А.Е. Вывод критериального уравнения для анализа и расчета количества порошка красителя, нанесенного на текстильный материал. /

104. А.Е. Кучма, В.В. Павутницкий, О.С. Цимбалюк // Сб. материалов Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2007). Москва: МГТУ имени А.Н. Косыгина.- 2007.- С. 175-176.

105. Кучма А.Е. Вывод критериального уравнения для анализа и расчета количества порошка красителя, нанесенного на текстильный материал. / А.Е. Кучма, В.В. Павутницкий // Вестник ДИТУД УлГТУ.- 2006. №4(30). -С. 25-27.

106. Павутницкий В.В. Подготовка порошкообразных красителей к нанесению на текстильный материал. / В.В. Павутницкий, А.Е. Кормильцина // Вестник ДИТУД УлГТУ.- 2003. №2(14). - С. 21-22.

107. Веселов В.В., Колотилова В.Г. Химизация технологических процессов швейных предприятий: Учебник. Иваново: ИГТА, 1999, - 424с.: ил.

108. Павутницкий В.В. Развитие теории и практики получения и применения низкократных пен в технологических процессах текстильного производства. Дис. Докт. Техн. Наук. СПб., 2004. 489 с.

109. Тудиярова И.В., Павутницкий В.В. Использование высокодисперсных пен для отделки швейных ниток // Швейная промышленность 2007 - №2. -С.41-42.

110. Для порошкового крашения и металлизации швейных ниток использовали устройства, разработанные на кафедре швейного производства ДИТУД УлГТУ.

111. В результате проведенных испытаний установлено следующее:

112. Зам. директора учр^рюй работе .А. Саган 2009 г.1. АКТо внедрении (использовании) результатов кандидатской диссертации1. КУЧМА АННЫ ЕВГЕНЬЕВНЫ1. Комиссия в составе:

113. Председатель декан технологического факультета Кузнецова Т.А.

114. Использование указанных результатов в учебном процессе позволит повысить уровень подготовки специалистов для текстильной и легкой промышленности и внедрять качественно новые технологии в производственную сферу.

115. Председатель комиссии Члены комиссии:1. Т.А. Кузнецова

116. В. Павутницкий Г.В. Семенченко С.В. Павутницкая С.А. Гоголева1.41.,ч