автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Модификация нетканных клееных материалов швейной и обувной промышленности высокочастотной плазмой пониженного давления

На правах рукописи

ИБРАГИМОВ РУСТЭМ ГАРИФОВИЧ

МОДИФИКАЦИЯ НЕТКАНЫХ КЛЕЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ ШВЕЙНОЙ И ОБУВНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ПЛАЗМОЙ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ

05.19.01 - Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань - 2004

Работа выполнена на кафедре технологии кожи и меха Казанского государственного технологического университета

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Защита состоится 2004 года в /У часов на за-

седании диссертационного совета К 212.080.03 в Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

доктор технических наук, профессор Абдуллин Ильдар Шаукатович

доктор технических наук, профессор Меликов Ерванд Хоренович доктор химических наук, профессор Нефедьев Евгений Сергеевич

Закрытое Акционерное Общество «Альтон», г. Казань

ХаяХ},* 2004 г.

Автореферат разослан »

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук

2006-4 1195

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При изготовлении швейных изделий и обуви важную роль играет правильный выбор пакета материалов. При выборе пакета материалов для одежды и обуви особое место отводят нетканым клееным материалам.

В обувной и швейной промышленности применяются нетканые клееные материалы различной структуры, в том числе с применением химических волокон. Структура нетканых полотен в значительной степени определяется способом производства. При этом использование нетканых клееных материалов сдерживаются рядом объективных причин. Отечественные нетканые клееные материалы по ряду показателей свойств не соответствуют мировым аналогам. Часть нетканых клееных материалов не обладает достаточной жесткостью, упругостью, прочностью и драпируемостью, что приводит к снижению эксплутационных свойств изделия. При их использовании усложняется процесс дублирования, обнаруживаются различные дефекты, после химчистки пакет теряет свои физико-механические свойства, это отрицательно сказывается на внешнем виде изделия. Применение же импортных материалов приводит к повышению себестоимости готового изделия. Одним из наиболее эффективных методов достижения заданных свойств нетканых клееных материалов являются различные способы их модификации.

Однако традиционные методы модификации нетканых клееных материалов имеют ряд недостатков - высокая трудоемкость процессов и их относительно небольшая эффективность. Кроме того, подобные методы модификации позволяют улучшать свойства нетканых клееных материалов в ограниченных пределах.

В настоящее время для модификации материалов различной физической природы все шире применяется плазма высокочастотных разрядов пониженного давления.

Плазменная обработка позволяет изменять эксплуатационные свойства объекта, не меняя при этом химического состава и структуры материала. Эффект воздействия низкотемпературной плазмы определяется химической природой, строением обрабатываемого материала и параметрами плазмы.

*В руководстве научной работой принимал участие д.т.н. Н.Ф. Кашапов

3

РОС I-^ •

гоо£ г

ИЛЬНАЯ

<~КА

Работа направлена на решение актуальной проблемы создания нетканых клееных материалов для обувной и швейной промышленности с улучшенными физико-механическими свойствами за счет обработки готовой композиции высокочастотной плазмой пониженного давления.

Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете в рамках научно-исследовательской работы при поддержке гранта Министерства образования России по фонду исследования в области технических наук Т 02-10.3-796 по теме «Применение НТП в технологии изготовления обуви», гранта 1.01.03Д по теме «Взаимодействие высокочастотного разряда капиллярно-пористыми структурами» 2003 г. и при поддержке гранта АН РТ № 06-6.4-113 и № 06-6.4-299 по теме «Высокочастотная плазменная струйная обработка твердых тел сплошной и капиллярно-пористой структур» 2002 -2005 г.

Цель работы. Целью работы является создание нетканых клееных материалов на базе коллагенсодержащих и целлюлозосодер-жащих природных полимеров, обладающих улучшенными физико-механическими свойствами, за счет одновременного воздействия на матрицу и связующую составляющую в готовой композиции плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления.

Методы исследований. В работе для решения поставленных задач использовались современные и стандартные методики.

В качестве объектов исследования для изготовления обуви выбраны нетканые клееные материалы - картоны марки СЦМ, С, ЗМ-1, ЗМ-1 (партия 118), ЗМ-1 (партия 186), в качестве нетканых клееных материалов для швейных изделий - прокламелин и группа костюмных тканей типа «Сютинг», «Ревьера», «Твил», а также картон марки МП, применяемый в автомобилестроении.

Изучение характеристик модифицированных материалов включало исследование их структуры, а также физико-механических свойств. С целью установления влияния высокочастотной плазмы пониженного давления на структуру нетканых клееных материалов использовалась сканирующая электронная микроскопия (SEM) с применением микрозондового рентгеноспектрального анализа (X-ray electron probe analysis) на электронном микроскопе XL-30 ESEM TMP, со-

вмещенном со спектрометром энергетической дисперсии фирмы EDAX.

Для установления закономерностей изменения характеристик свойств материалов применялись лабораторные методы исследования структуры, состава, физико-механических свойств материалов и тестированные методы испытаний. Определяли истираемость обувного картона во влажном состоянии, жесткость при статическом изгибе, предел прочности и относительного удлинения обувного картона, устойчивость задников из обувного картона к оседанию. Проводились исследования плотности и удельного объема, намокаемости, изменение линейных размеров, гигроскопичности, влагоотдачи, впитываемо-сти воды, бензина, масла, сжимаемости и влажности нетканых клееных материалов, применяемых в обувной промышленности, стандартными методами.

Также исследовали жесткость клееных материалов, ориентированное смятие материала, разрывную нагрузку, изменение линейных размеров после стирки, замочки и влажно-тепловой обработки.

Результаты исследований и измерений обрабатывались с применением математической статистики.

Научная новизна работы

1. Разработаны новые композиционные материалы, предназначенные для применения в швейной промышленности, путем модификации нетканых клееных материалов и группы костюмных тканей высокочастотной плазмой пониженного давления.

2. Установлено, что наибольший эффект воздействия высокочастотной плазмы пониженного давления достигается в процессе отдельной плазменной обработки рассматриваемых костюмных тканей и отдельной плазменной модификации исследуемых нетканых клееных материалов.

3. Получены новые нетканые клееные материалы, применяемые в обувной промышленности и автомобилестроении с улучшенными свойствами, модифицированные с помощью ВЧ плазмы пониженного давления.

4. Экспериментально доказано, что в результате взаимодействия потока высокочастотной плазмы пониженного давления с рассматриваемыми марками картонов СЦМ, С, ЗМ-1, ЗМ-1 (партия 118),

ЗМ-1 (партия 186) происходит выравнивание их свойств в продольном и поперечном направлении.

5. Показано, что для обувных картонов марки СЦМ, С, ЗМ-1, ЗМ-1 (партия 118), ЗМ-1 (партия 186), обработанные в ВЧЕ разряде в атмосфере аргона при Р = 26,6 Па, О ~ 0,04 г/с, улучшились такие физико-механические показатели как: прочность, жесткость, истираемость. Оптимальные параметры обработки для картона марки СЦМ -Рр = 1,6 кВт при 1 = 3 мин; С - Рр = 2,01 кВт при 1 = 3 мин; ЗМ-1 - Рр = 2,01 кВт при I = 10 мин; ЗМ-1 (партия 118) - Рр = 2,01 кВт при I = 3 мин; ЗМ-1 (партия 186) - Рр = 2,01 кВт при I = 7 мин; МП - Рр = 1,6 кВт при 1 = 3 мин. Для нетканых клееных материалов, применяемых в швейной промышленности, улучшились такие показатели как: разрывная нагрузка, удлинение при разрыве, прочность склеивания про-кламелина с тканями «Сютинг», «Ревьера», «Твил» при обработке в плазме ВЧЕ разряда в атмосфере аргона Р = 26,6 Па, в = 0,04 г/с. Рр -1,07 кВт при 1 = 3-^-7 минут в зависимости от вида материала.

6. Разработана физическая модель взаимодействия нетканых клееных материалов, применяемых в швейной и обувной промышленности, с высокочастотной плазмой пониженного давления, которая позволяет улучшать основные показатели нетканых клееных материалов.

Практическая ценность работы

Разработаны нетканые клееные материалы на базе коллагенсо-держащих и целлюлозосодержащих природных полимеров, обладающих улучшенными физико-механическими свойствами. Показатели обувного картона в зависимости от марки улучшились: повысился предел прочности при растяжении на 5-10 % при одновременном уменьшении жесткости при статическом изгибе на 15-30 % и относительного удлинения на 10-20 %, а также с помощью варьирования параметров ВЧ - плазмы можно повысить прочность на 5-10 %, и уменьшить относительное удлинение на 10-20 % при повышении жесткости при статическом изгибе на 5-30 %. Показатели композиционных материалов, применяемых в швейной промышленности, улучшились: прочность склеивания прокламелина с группой костюмных тканей на 20 % - 40 %, разрывная нагрузка на 10-16 % и удлинение при разрыве на 10 %.

Даны практические рекомендации для промышленного применения высокочастотной плазмы пониженного давления при производстве нетканых клееных материалов, применяемых в швейной и обувной промышленности, а также в автомобилестроении.

Основные положения, выносимые на защиту:

• Результаты экспериментальных исследований взаимодействия нетканых клееных материалов, применяемых в швейной и обувной промышленности, с потоком высокочастотной плазмы пониженного давления при расходе плазмообразующего газа аргона в = 0,04 г/с, давлении в вакуумной камере Р = 26,6 Па, мощности разряда Рр = 0,7-2,1 кВт и времени обработки образцов 3 -И 0 минут.

• Результаты экспериментальных исследований эксплутацион-ных и технологических характеристик нетканых клееных материалов,

^ обработанных ВЧ плазмой пониженного давления на различных ста-

диях изготовления композиционных материалов. При этом в режиме плазменной модификации: Рр = 2,01 кВт, 1 = 3 мин повышаются предел прочности при растяжении на 5-10 %, при одновременном уменьшении жесткости при статическом изгибе на 15-30 % и относительного удлинения на 10-20 % обувных картонов в зависимости от марки, а также при Рр = 1,6 кВт, 1 = 7 мин повышается предел прочности на 510 % и уменьшается относительное удлинение на 10-20 % при повышении жесткости при статическом изгибе на 5-30 %. Увеличивается прочность склеивания прокламелина с группой костюмных тканей на 20 % - 40 %, при этом улучшаются показатели разрывной нагрузки нетканых клееных материалов, применяемых в швейной промышленности, на 10-16 % и уменьшается удлинение при разрыве на 10 %.

• Физическая модель взаимодействия нетканых клееных материалов, применяемых в швейной и обувной промышленности, с высо-

I кочастотной плазмой пониженного давления.

• Технологические процессы производства композиционных материалов с применением нетканых клееных материалов и группы тканей костюмного назначения обработанных ВЧ плазмой пониженного давления.

^ Апробация результатов работы . Основные результаты работы докладывались на научной сессии КГТУ (Казань, 2002-2004 г .г.),

конференциях и симпозиумах: 3 международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии (Иваново, 2002); международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Иваново, 2002); XXXI Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС (Звенигород, 2004); Материалы Всероссийской научной конференции по физике низкотемпературной плазмы ФНТП-2004 (Петрозаводск, 2004).

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, приложений и указателя литературы, который содержит224 первоисточников. Работа изложена на 151 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунков и 18 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулирована цель исследования, поставлены задачи, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе дан обзор состояния и перспектив развития производства нетканых клееных материалов, применяемых в швейной и обувной промышленности. Рассмотрены традиционные и нетрадиционные методы модификации нетканых клееных материалов. Обоснована эффективность воздействия высокочастотной плазмы пониженного давления на исследуемые материалы с целью улучшения их физико-механических свойств. Сформулированы задачи диссертации.

Во второй главе дано описание ВЧ - плазменной установки, объектов исследования, методов и средств исследования их свойств. В качестве объектов исследования использовались нетканые клееные материалы на базе коллагенсодержащих и целлюлозосодержащих природных полимеров, применяемых в швейной и обувной промышленности, прошедших на различных стадиях производства обработку низкотемпературной плазмой: вариант 1 - плазменная модификация нетканых клееных материалов обувной промышленности; 2 - плазменная модификация нетканых клееных материалов швейной промышленности; 3 - плазменная модификация группы костюмных тканей типа «Сютинг», «Ревьера», «Твил»; 4 - на стадии дублирования группы костюмных тканей неткаными клееными материалами: а) дублирование модифицированных плазмой группы костюмных тканей с

необработанными неткаными клееными материалами; б) дублирование группы костюмных тканей с обработанными плазмой неткаными клееными материалами; в) дублирование обработанных плазмой группы костюмных тканей с модифицированными неткаными клееными материалами; 5 - плазменной модификации картона марки МП, применяемой в автомобилестроении; а также латексы: БМС-50КП -бутадиенметилстирольный, ДВХБ-70 - бутадиенвинилденхлоридный, натуральный; ПВА - дисперсия и полиамидное клеевое покрытие (прокламелин У091А57).

В третьей главе представлены результаты взаимодействия неравновесной низкотемпературной плазмы с коллагенсодержащими и целлюлозосодержащими природными полимерами. Проведены исследования физико-механических свойств клееных нетканых материалов (обувных картонов) СЦМ, С, ЗМ-1, ЗМ-1 (партия 118), ЗМ-1 (партия 186), МП. Исследована структура нетканых клееных материалов, созданных на основе коллагено- и целлюлозосодержащих полимеров, обработанных низкотемпературной плазмой. Найден диапазон изменения основных технологических параметров плазмы, позволяющий добиться повышения прочности при растяжении и износостойкости, при одновременном уменьшении жесткости и относительного удлинения при растяжении, а также уменьшения относительного удлинения при увеличении жесткости и прочности, улучшения физических свойств (намокаемости, впитываемости, воздухопроницаемости). Путем варьирования параметров плазменной обработки получены композиционные материалы, применяемые в швейной промышленности, дублированных костюмных тканей прокламелином отличающиеся по составу, структуре волокон.

Анализ физико-механических свойств материалов на основе коллагенсодержащих и целлюлозосодержащих природных полимеров показал, что воздействие ВЧЕ - плазмы пониженного давления на нетканые клееные материалы имеет сложный, нелинейный характер. Результат воздействия зависит не только от режимов плазменной обработки (Рр - мощность разряда и I - временя обработки), но и от состава материала, который может варьироваться от партии к партии. Так, например, состав и свойства обувного картона зависят не только от используемого волокнистого материала, но и от применяемых для из-

готовления обувного картона одной и той же марки различных клеевых композиций: латекса каучукового, ПВА - дисперсии.

Свойства системы зависят как от свойств составляющих элементов, так и от характера межфазного взаимодействия между ними. Адгезионное взаимодействие адгезива и субстрата в обувном картоне и прокламелине осуществляется по разным механизмам.

В обувном картоне в качестве субстрата, в зависимости от марки, используется стружка кожи хромовою дубления, вырубка кожевенная, целлюлоза древесная сульфатная, целлюлоза небеленая. Кожевенное волокно хромового дубления обладае1 положительным потенциалом, гидрофильные целлюлозные волокна заряжены отрицательно.

В прокламелине в качестве адгезива используется полиамидный клей. Основой, на которую наносится клеевая композиция, является синтетический не!каный материал (40 % полиамида, 60 % полиэфира). I отовые изделия (дублированные детали одежды) преде1ав-ляют, таким образом, двухслойную композицию, состоящую из костюмных тканей и прокламелина.

Поверхнос I и субстрата и адгезива в процессе изготовления клееных деталей одежды электрически заряжены благодаря наличию активных функциональных групп, это является одним из факторов, обеспечивающих прочность клеевого соединения. Нетканая основа прокламелина и целлюлозные волокна ткани одежды заряжены отрицательным поверхностным зарядом, активные группы молекулы полиамида - положительно.

Поскольку клеевое соединение готового изделия осуществляется не по всей поверхности материалов, а в отдельных точках, то клееные детали одежды, также как и обувной картон, представляют собой систему, обладающую сложным пространственно-неоднородным распределением зарядов.

Таким образом, особенностью нетканых клееных материалов является то, что они являются капиллярно-пористыми телами (рис. 1) с пространственно-неоднородным распределением электрическою заряда.

При обработке нетканых клееных материалов в плазме ВЧЕ разряда пониженного давления, они подвергаются воздействию мно-

гих факторов. Результатом таких воздействий являются десорбция атомов и молекул с поверхности тела, распыление и испарение частиц материала, изменения структуры и фазового состояния. При плазменной обработке происходит взаимодействие материалов с активными и неактивными частицами плазмы, имеющими высокую кинетическую или потенциальную энергию.

Исследования структуры поверхностного слоя волокон методами электронной микроскопии показали, что под воздействием потока низкотемпературной плазмы изменяется поперечный диаметр волокон и микрорельеф поверхности, происходит упорядочение микроструктуры.

Спецификой воздействия ВЧ плазмы пониженного давления на капиллярно - пористые материалы является эффект объёмной обработки. При обработке в ВЧ плазме пониженного давления заряды противоположных сторон образца изменяются с периодом колебания

поля в противофазе, причем разность потенциалов достигает 80 В за счет создания около тела с обоих сторон слоя положительного заряда. Поэтому образцы нетканых клееных материалов в ВЧЕ плазме пониженного давления образуют систему «слой положительного заряда -диэлектрик - слой положительного заряда», которая представляет собой конденсатор. При этом амплитуда напряженности электрическою поля в капиллярах и порах материалов составляет ~ 104 -105 В/м, что достаточно для их пробоя.

Поэтому при обработке нетканых клееных материалов в капиллярах и порах создается импульсный ВЧ разряд. Ионы, порождаемые этим разрядом, рекомбинируюг на стенках пор и капилляров с выделением энергии рекомбинации, что приводит к модификации внутренней поверхности тела, го сс1ь происходит объемная обработка материала. *

Кроме того, так как обрабатываемое в плазме изделие в целом заряжается отрицательно, а внутри образцов нетканых клееных материалов существует, как отмечено выше, неоднородное распределение положительных и отрицательных зарядов, то возникает сложное взаимодействие поверхностного и объемного зарядов.

Таким образом, воздействие ВЧ плазмы пониженного давления на нетканые клееные материалы является комплексным: происходит одновременно обработка внешней новерхносж материалов и внутренней поверхности пор и капилляров. Взаимодействие потоков заряженных частиц, поступающих на внешнюю поверхность из плазмы, а на внутреннюю - из объема пор и капилляров, в результат пробоя последних, приводит к конформационным изменениям в полимерах, в частности к изменению их кристалличности.

В результате обработки нетканых клееных материалов в ВЧ -плазме пониженного давления устанавливается более равномерное |

распределение электрических зарядов, происходит перераспределение механических напряжений в системе. Все это приводит к выравниванию свойств материалов в разных направлениях (для обувного картона, например, эт о машинное и поперечное направления) (рис. 2). Прочность адгезионных соединений композиционных материалов после обработки ВЧ плазмы пониженного давления увеличивается на5-Ю%.

ВЧ плазменная обработка композиционных материалов и нетканых клееных материалов приводит к изменению пористости материалов. В капиллярно-пористом теле происходит перераспределение пор и капилляров, изменяется как размеры пор, гак и соотношение между отдельными размерными группами. Капиллярность материалов после ВЧ плазменной обработки возрастает на 200-300 % в зависимости от их волокнистого состава и структуры.

о/о*, Ко:

•Рр = 1,6 кВт Рр= 1,6 кВт

-В-

¿обр, мин

Рр = 2,01 кВт Рр = 2,01 кВт

Рис. 2 Влияние времени обработки плазмой на относительный предел прочности при растяжении и на коэффициент изотропии предела прочности при растяжении картона марки ЗМ-1

Это приводит к изменению физических свойств, относительное удлинение уменьшается на 10-20 %. Жесткость при статическом изгибе в зависимости от параметров обработки может как уменьшаться, так и увеличиваться, например, при мощности Рр = 2,01 кВт и при времени воздействия I = 3 мин происходит разволокиение коллагено-' и целлюлозосодержащих полимеров, а при Рр = 1,6т кВт и увеличении

времени обработки до 7 мин происходит изменение в адгезиве. и За адгезионное взаимодействие отвечают не только молекулы

полимера, составляющего основу латекса, но молекулы добавок (эмульгаторов, электролитов и др.). Однако, несомненно, что взаимодействие молекулы полимера - основы латекса - является определяющим. Поэтому, в соответствии с изложенным выше, латексы, исполь-

зованные при изготовлении исследованных образцов обувного картона марки ЗМ-1, можно расположить в ряд по степени восприимчивости к плазменному воздействию.

Наиболее консервативным материалом является картон марки ЗМ-1 (партии 186) с клеевой составляющей БМС - латекс. Более восприимчивы к обработке ВЧ плазмой является картон марки ЗМ-1 с клеевой составляющей ПВА - дисперсия и латекс ДВХЬ-70. Самым восприимчивым является картон марки ЗМ-1 (партии 118) с клеевой составляющей натуральный ла!екс и ПВА - дисперсия (так воздействие ВЧ плазмы может привести к разрыву двойной связи).

Предварительная обработка отдельно костюмных тканей и термоклеевого прокладочного материала (прокламелина) ВЧЕ плазмой пониженного давления позволяет значительно повысить прочность клеевых соединений.

На рис. 3 представлена зависимость прочности склеивания прокламелина и «Сютинга» от времени обработки плазмой и мощности разряда. Максимальная относительная прочность склеивания АРпс = 1,2 достигается при мощности разряда Рр = 1,07 кВт и времени обработки 1 = 3 мин. Прочность склеивания прокламелина и «Ревьера» на 40 % увеличивается относительно исходного образца при мощности разряда Рр ~ 1,6 кВт и времени воздействия плазмы 1 = 5 мин.

ЛРпс Рис. 3 Влияние

времени обработки плазмой на относительную прочность склеивания прокламелина и «Сютинга»

Рр = 0,7 кВт А—Рр = 1,6 кВт

Таким образом

-В-

6 8 Рр= 1,07 кВт

в изменениях физических, механических и структурных свойств нетканых клееных материалов (обувною карто-

на) и композиционных материалов, применяемых в швейной промышленности, после ВЧ плазменной обработки проявляется суммарный эффект всех видов адгезии, конформационных и структурных изменений, перераспределения прост ране гвенного электрического заряда и механических напряжений в материалах субстрата и адгезива.

Четвертая глава посвящена исследованию влияния потока ВЧЕ разряда пониженного давления на характеристики созданных нетканых клееных материалов на основе коллагено- и целлюлозосодер-жащих природных полимеров (обувной картон) и композиционных материалов, применяемых при изготовлении швейных изделий (костюмные ткани дублированные прокламелином) с помощью плазменной обработки.

В таблице 1 приведены рекомендуемые режимы ВЧЕ плазменной обработки обувных картонов марки ЗМ-1, ЗМ-1 (партии 118), ЗМ-1 (партии 186), С, СЦМ, МП, которые применяются перед процессом каландрования после сушки.

В технологическом процессе, при выбранных режимах ВЧЕ плазменной обработки удается создать новые нетканые клееные материалы с заданными свойствами. Так, например, увеличивая прочность обувного картона марки ЗМ-1 на 5 %, можно либо увеличить жесткость при статическом изгибе на 5-30 % (Рр = 1,6 кВт, 1 = 7 мин), либо ее уменьшать на 15-30 % (Рр = 2,01 кВт, 1 = 3 мин).

Плазменная обработка улучшает прочность склеивания про-кламелина с костюмными тканями «Сютинг», «Ревьера» и «Твил». На основании результатов экспериментальных исследований предлагаются рекомендации по получению новых композиционных материалов характеристики, которых представлены в таблице 2.

Обработка ВЧЕ плазмой пониженного давления костюмных тканей и прокламелина позволяет обеспечить одинаковую эластичность дублированной детали во всех направлениях, так как при ее воздействии происходит выравнивание физико-механических свойств по длине и ширине.

Основной показатель формоустойчивости - жесткость изделия, также регулируется варьированием плазмы и временем обработки. Модификация с помощью ВЧЕ плазмы также позволяет уменьшить

Таблица 1 - Рекомендуемые режимы ВЧЕ плазменной обработки обувных картонов

№ Марки картонов Волокнистый состав Клеевая составляющая Режим обработки ВЧЕ плазмой, аргон, Р = 26,6 На, С - 0,04 г/с

РР, кВт toöp, с

1 2 3 4 5 6

1 ЗМ-1 Стружка кожевенная Латекс

хромовая-70 %, вырубка ДВХБ-70,

кожевенная - 30 % ИВА -

дисперсия 2,01 600

2 ЗМ-1 Тоже Натураль-

(партии ный латекс

118) Г1ВА - дис- 2,01 180

3 ЗМ-1 То же персия

(партии Латекс -

186) БМС 50КН 2,01 420

4 СЦМ Целлюлоза сульфатно- Латекс

древесная - 80 %, ДВХБ-70

стружка кожевенная

хромовая-20 % 1,6 180

5 С Стружка кожевенная Латекс

хромовая-70 %, вырубка ДВХБ-70

кожевенная-15 %, цел-

люлоза сульфатно-

древесная -15 %, 1,6 180

6 МП Стружка кожевенная Латекс

хромовая-51 %, целлю- ДВХБ-70

лоза сульфатно- 2,01 180

древесная -49%

разность усадки основного и прокладочного материала, что повышает качество изделия (таблица 2).

Экономические преимущества процесса создания новых композиционных материалов состоят в следующем: невысокая температура нагрева склеиваемых материалов, в результате чего исключаются опалы и появляется возможность дублирования синтетических материалов; сокращение расхода электроэнергии; возможность одновременного дублирования деталей, уложенных пачкой высотой до 15 см; отсутствие загрязнения подушек пресса; незначительное внешнее давление до 0,03 МПа.

Таблица 2 - Технологические характеристики новых композиционных материалов

№ Состав композиции Режим обработки ВЧЕ плазмой, аргон, Р = 26,6 Па, О - 0,04 г/с Температура прессования, °С Продолжительность прессования, "С Усилие прессования, МПа Увеличение адгезион-ой прочности, %

Мощность Рр, кВт Время

1 «Сютинг»

прокламелин 1,6 180 125 10 0,025 20

2 «Ревьера»

прокламелин 1,6 300 120 15 0,025 40

3 «Твил» - про-

кламелин 1,07 300 120 10 0,025 23

Разработаны рекомендации по промышленному применению плазменной обработки нетканых клееных материалов в заключительных процессах производства. А в технологических процессах изготовления швейных изделий предлагается применять плазменную обработку в предварительных процессах раздельной обработки костюмных тканей и термоклеевых прокладочных материалов.

Выражаю благодарность научному консультанту д.т.н. Каша-пову Н.Ф., принимавшему участие в постановке задачи диссертации и обсуждении полученных результатов.

Выводы

1. Установлено, что в результате комплексного воздействия ВЧ - плазмы пониженного давления в объеме материалов происходит перераспределение связанных электрических зарядов, что приводит на микроскопическом уровне к конформационным изменениям в полимере, в том числе увеличении кристаллической фазы, релаксации механических напряжений, а на макроскопическом уровне - к изменению пористости, выравнивания механических свойств по различным направлениям, изменению физических свойств материалов.

2. Доказано, что результат плазменной обработки зависит как от физического воздействия плазмы, так и от химических процессов, про ¡екающих на межфазной поверхности волокна и клеевой составляющей, что подтверждается гем, что чем больше функциональных групп в клеевой композиции, тем более существенные изменения происходят в созданном новом композиционном магериале.

3. Доказано, что после воздействия потока плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления на рассматриваемые марки картонов СЦМ, С, ЗМ-1, ЗМ-1 (партия 118), ЗМ-1 (партия 186) происходит уменьшение анизотропии механических свойств.

4. Выявлено, что обувные картоны марок СЦМ, С, ЗМ-1, ЗМ-1 (партия 118), ЗМ-1 (партия 186), МП обработанные в ВЧЕ разряде в атмосфере аргона обладают повышенными физико-механическими свойствами. Предел прочности при растяжении увеличился на 5-10 % при одновременном уменьшении жесткости при статическом изгибе на 15-30 % и относительного удлинения на 10-20 %, а также существуют режимы плазменной обработки при котором уменьшается относительное удлинение на 10-20 % при повышении жес1косги при cia-тическом изгибе на 5-30 % и предела прочности на 5-10 %. Оптимальными параметрами обрабо1ки при Р =- 26,6 Па и О - 0,04 г/с являются для картона марки СЦМ - Рр = 1,6 kBi при t ~ 3 мин; С - Рр - 2,01 кВт при t = 3 мин; ЗМ-1 - Рр = 2,01 кВт при t = 10 мин; ЗМ-1 (партия 118)-

Рр ~ 2,01 кВт при 1 = 3 мин; ЗМ-1 (партия 186) - Рр ~ 2,01 кВт при 1 = 7 мин; МП - Рр = 1,6 кВт при 1 = 3 мин.

5. Разработан процесс получения новых обувных нетканых клееных материалов на базе колла! енсодержащих и цсллюлозосодер-жащих природных полимеров, обладающих улучшенными физико-механическими свойствами.

6. Установлено, что наибольший эффект воздействия высокочастотной плазмы пониженного давления достигается в процессе отдельной плазменной обработки рассматриваемых костюмных тканей и отдельной плазменной модификации исследуемых нетканых клееных материалов.

7. Выявлено, что при обработке нетканых клееных материалов, применяемых в швейной промышленности, в плазме ВЧЕ разряда в атмосфере аргона в режиме Р = 26,6 Па, в - 0,04 г/с, Рр = 1,07 кВт при 1 = 3-7 минут улучшились такие показатели как: разрывная нагрузка на 10-16 % и удлинение при разрыве на 10 %. Прочность склеивания прокламелина с тканями «Сютинг», «Ревьера», «Твил» повышается от 20 % до 40 %, в зависимости от вида материала.

8. Разработан процесс получения новых композиционных материалов, применяемых в швейной промышленности, путем модификации нетканых клееных материалов и группы костюмных тканей высокочастотной плазмой пониженного давления.

9. Получен новый нетканый клееный материал, обработанный ВЧ плазмой пониженного давления, применяемый в автомобилестроении, с улучшенными характеристиками: повысился предел прочности при растяжении в сухом виде на 5 %, увеличилась впитывае-мость бензина на 40 %, масла на 24 %, воды на 20 % и повысился показатель сжимаемости на 8 %.

Основные результаты работы изложены в следующих материалах:

1. Ибрагимов Р.Г. Обработка материалов из высокомолекулярных соединений в плазме высокочастотного разряда/ Р.Г. Ибрагимов, Л.К). Махоткина, И.Ш. Лбдуллин, М.Ф. Шаехов// 3 Межд. симп. по теор. и прикл. Плазмохимии. Сборник материалов. - Иваново, 2002. -С. 316-317.

2. Махоткина Л.Ю. Модификация свойств изделий легкой промышленности в процессе обработки плазмой низкого давления/

2006-4 1195

Л.Ю. Махоткина, Р.Г. Ибрагимов, И.А. Гришанова// Тез. докл. Межд. научно-техн. конф. «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях». - Иваново, 2002. - С. 17-18.

3. Абдуллин И.Ш. Применение плазменной модификации в технологии производства обувного картона/ И.Ш. Абдуллин, Р.Г. Ибрагимов, М.Ф. Шаехов// Мат. всерос. научн. конф. по физике низкотемпературной плазмы ФНТП-2004. - Петрозаводск, 2004. - С. 175177.

4. Абдуллин И.Ш. Экспериментальные исследования влияния обработки потоком плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления на физико-механические характеристики обувного картона/ И.Ш. Абдуллин, Р.Г. Ибрагимов, М.Ф. Шаехов// Тез. докл. науч. сессия КГТУ. -Казань, 2004.-С. 40.

5. Абдуллин И.Ш. Исследования влияния обработки потоком плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления на физико-механические характеристики обувного картона/ И.Ш. Абдуллин, Р.Г. Ибрагимов, М.Ф. Шаехов// Тез. докл. науч. сессия КГТУ. - Казань, 2004. - С. 312.

6. Ибрагимов Р.Г. Модификация синтетических высокомолекулярных материалов с применением ВЧ разряда пониженного давления/ Р.Г. Ибрагимов, Л.Ю. Махоткина, М.Ф. Шаехов// Вестник КГТУ. -2003.-№2,-С. 91-95.

7. Абдуллин И.Ш., Абуталипова Л.Н., Ибрагимов Р.Г., Шаехов М.Ф. Применение низкотемпературной плазмы в технологии изготовления обувного картона/ И.Ш. Абдуллин, Л.Н. Абуталипова, Р.Г. Ибрагимов, М.Ф. Шаехов// Кожевенно-обувная промышленность. -2004. - №3, - С. 38-39.

Заказ №

ТиражЛ^экз.

Офсетная лаборатория КГТУ Маркса, 68

420015 г.Казань, ул. К.