автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Модификация валяльно-войлочных нетканых материалов с помощью низкотемпературной плазмы пониженного давления

На правах рукописи

ГИМАДИТДИНОВ РИНАТ НАИЛЕВИЧ

МОДИФИКАЦИЯ ВАЛЯЛЬНО-ВОЙЛОЧНЫХ НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ

05.19.01 - Материаловедение производств текстильной и легкой

промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 Ш 2008

Казань - 2008

003457336

Работа выполнена на кафедре плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов Казанского государственного технологического университета

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Абдуллин Ильдар Шаукатович

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Садова Светлана Федоровна,

д.т.н., профессор Кашапов Наиль Фаикович

Ведущая организация: Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности (г. Москва)

Защита состоится «25» декабря 2008 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.09 в ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул.К.Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан «25» ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Сысоев В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. В настоящее время перёд меховыми предприятиями остро стоит задача снижения себестоимости готовой продукции. Одним из способов уменьшения издержек является переработка отходов собственного производства. Шерстяные отходы используются валяльно-войлочными комбинатами при изготовлении различных видов войлока. В частности, технический полугрубошерстный войлок применяется в виде демпферных подушек в процессе облагораживания при производстве пушно-мехового полуфабриката. Однако свойства валяльно-войлочных нетканых материалов, произведенных по стандартной технологии, не удовлетворяют требованиям потребителя. Демпферные подушки получаются рыхлыми и при глажении шкур на горячем утюге быстро истираются и подгорают, пачкая бахтарму шкуры.

Улучшение и изменение характеристик свойств валяльно-войлочных текстильных материалов возможно за счет использования традиционных методов модификации, к которым относится обработка в специальных пропиточных составах, широко используемых в текстильной промышленности. Однако высокая стоимость пропиточных составов, их недостаточная эффективность и низкое качество самой пропитки заставляет искать альтернативные способы обработки волокнисто-пористого материала, к которым относится воздействие на нетканый материал низкотемпературной плазмы пониженного давления (НТП).

Работа направлена на решение актуальной проблемы создания валяльно-войлочных текстильных материалов, обладающих улучшенными характеристиками физико-механических и эксплуатационных „свойств. Изменение характеристик войлоков, используемых в машиностроении, достигается за счет обработки в НТП, а войлоков, используемых в легкой промышленности, - за счет сочетания плазменной модификации с дополнительной обработкой в пропиточной композиции.

Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете в рамках научно-исследовательской работы 1.4.06 по теме «Научные основы регулирования свойств натуральных капиллярно-пористых структур неравновесной низкотемпературной плазмой и создания перспективных материалов на их основе» 2006г.

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка валяльно-войлочных нетканых материалов, обладающих улучшенными характеристиками физико-механических и эксплуатационных свойств за счет плазменной модификации материала в процессе получения и на финишной стадии производства.

Для достижения поставленной цели последовательно решались следующие задачи:

• проведение анализа существующих способов изменения характеристик свойств валяльно-войлочных материалов;

• установление закономерностей влияния НТП на свойства валяльно-войлочных материалов; *

• проведение экспериментальных исследований для выявления основных структурных изменений, происходящих в различных видах валяльно-войлочных текстильных материалов, полученных как в процессе плазменной модификации, так и в сочетании НТП с дополнительной обработкой в пропиточной композиции;

• разработка физической модели взаимодействия материала с НТП;

, • разработка схемы технологического процесса производства валяльно-войлочных , нетканых материалов. В производстве войлоков, применяемых в машиностроении, изменения в технологии заключаются в двухстадийной модификации материала НТП в различных режимах; в производстве войлоков, используемых в легкой промышленности, изменения заключаются в предварительном плазменном воздействии на войлок, последующей обработке пропиточной композицией и повторной модификации материала НТП.

Методы исследований.

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

В качестве объектов исследования выбраны валяльно-войлочные текстильные материалы следующих видов: войлок технический полугрубошерстный ГОСТ 6308-71, войлок тонкошерстный для электрооборудования ГОСТ 11025-78 и войлок технический тонкошерстный ГОСТ 288-72.

С целью установления влияния НТП на валяльно-войлочные нетканые материалы использовались методики испытаний по ГОСТ 314-72, для установления механизма воздействия плазмы на материал, а также для исследования его структуры и состава использовалась электронная микроскопия (SEM) с применением электронного микроскопа XL-30 ESEM TMP, ЯМР-спектроскопия и рентгеноструктурный анализ. Проводились промышленные испытания.

Результаты исследований и измерений обрабатывались с применением математической статистики при доверительной вероятности 0,95.

Научная новизна работы.

1. Разработаны валяльно-войлочные текстильные материалы, обладающие улучшенными характеристиками физико-химических и эксплуатационных свойств.

2. Экспериментальным путем установлено, что под воздействием НТП при /А=0,5А, 1/А=ЗкВ, GaproH=0,04r/c, /43,56МГц, Р=26,6Па, гобр=15мин войлоки ГОСТ 6308-71, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 288-72 приобретают лиофильные свойства, что приводит к увеличению таких характеристик валяльно-войлочных текстильных материалов как капиллярность, предел прочности и удлинение при разрыве. Плазменная модификация готовых нетканых материалов при /Д=0,5А, £/А=1,5кВ, GaproH+npona„=0,04r/c (70% : 30%), /-=13,56МГц, Р=26,6Па, 45р=15мин придает поверхности материала

4

гидрофобные свойства и способствует понижению его гигроскопичности.

3. Экспериментально доказано, что в результате взаимодействия потока высокочастотной плазмы пониженного давления с валяльно-войлочными текстильными материалами, происходит выравнивание их свойств по всему объему.

4. Разработана физическая модель взаимодействия валяльно-войлочных текстильных материалов с НТО.

Практическая значимость работы.

1. Разработанные валялъно-войлочные текстильные материалы обладают улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами: капиллярность после обработки в лиофильном режиме для всех видов войлока повысилась на 70%, гигроскопичность после обработки в гидрофобном режиме понизилась на 65%, предел прочности на разрыв повысился в среднем на 17%, удлинение при разрыве уменьшилось на 8%, срок эксплуатации модифицированных демпферных подушек из технического полугрубошерстного войлока увеличился на 40%.

2. Разработана пропиточная композиция на основе солевого расгвора для обработки технического полугрубошерстного войлока, применяемого при глажении меховых шкур на стадии облагораживания.

3. Разработаны схемы технологических процессов получения валяльно-войлочных текстильных материалов ГОСТ 6308-71, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 288-72, обладающих улучшенными характеристиками физико-механических и эксплуатационных свойств. Изменения в технологиях производства войлоков, применяемых в машиностроении, заключаются в двухстадийной модификации материала НТП в различных режимах; в производстве войлоков, используемых в легкой промышленности, - в предварительном плазменном воздействии на войлок, последующей обработке пропиточной композицией и повторной модификации материала НТП.

По разработанной технологии на ТМТП ОАО «Мелита» выпущена опытно-промышленная партия технического полугрубошерстного войлока. Испытания показали, что модифицированные демпферные подушки обладают улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, что приводит к сокращению затрат мехового предприятия, улучшению качества глажения и увеличению производительности труда.

Экономическая эффективность от внедрения плазменной обработки с последующей пропиткой нетканого материала в солевом растворе составила 517 157.3 рублей в год.

Результаты исследований включены в лекционный курс дисциплины «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности».

На защиту выносятся:

1. Экспериментальные данные исследований воздействия потока плазмы пониженного давления на валяльно-войлочные нетканые материалы, применяемые в машиностроении, и комплексного влияния НТП и пропиточной композиции на нетканые материалы, используемые на предприятиях мехового

5

производства. Результаты исследований свидетельствуют об увеличении капиллярности всех исследуемых видов войлока после обработки в лиофильном режиме на 70%, уменьшении гигроскопичности после обработки в гидрофобном режиме на 65%, повышения предела прочности на разрыв в среднем на 17%, уменьшения удлинения при разрыве на 8%, увеличения срока эксплуатации демпферных подушек из технического полугрубошерстного войлока на 40%.

2. Результаты экспериментальных исследований выравнивания свойств текстильных материалов за счет воздействия на них потока высокочастотной плазмы пониженного давления.

3. Физическая модель плазменной обработки валяльно-войлочных текстильных материалов, устанавливающая закономерности изменений их физико-механических свойств за счет модификации материала.

4. Технологическая схема производства валяльно-войлочных текстильных материалов, применяемых в машиностроении, с использованием двухстаДййной плазменной модификации, и технологическая схема производства войлоков, используемых в легкой промышленности, - с использованием обработки в НТП, последующей пропитки материала в солевом растворе, и повторной плазменной модификацией.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит: в выборе и обосновании методик экспериментов; непосредственном участии в проведении экспериментов; анализе и обобщении полученных экспериментальных результатов; в разработке технологического процесса с применением высокочастотной плазмы пониженного давления и обработки в специальной пропиточной композиции.

Полученные в диссертационной работе результаты апробированы в промышленных условиях.

Апробация работы и публикации.

Результаты работы докладывались и обсуждались на, научных сессиях КГТУ (Казань, 2008); I Международной научно-практической конференции «Новые технологии и материалы в производстве кожи и меха» (Казань, 2005); II Научно-практической конференции «Новые технологии и материалы легкой промышленности» (Казань, 2006); V Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (Иваново, 2008); IV Международной научно-практической конференции «Новые технологии и материалы легкой промышленности» (Казань, 2008).

Основные результаты работы изложены в 7 статьях и публикациях по материалам научных конференций, 1 из которых опубликована в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений. В тексте приведены ссылки на 86 литературных источника. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 25 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, сформулирована цель исследования, намечены задачи для их достижения, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе дан обзор состояния и перспектив развития производства нетканых материалов. Рассмотрен состав и свойства валяльно-войлочных нетканых материалов, а также методика их производства. Проанализированы традиционные и нетрадиционные методы модификации нетканых материалов. Обоснована эффективность воздействия НТП на исследуемые материалы с целью улучшения характеристик их физико-механических свойств. Сформулированы задачи диссертации.

Во второй главе дано описание ВЧ-плазменной установки, входные параметры которой изменялись в следующих пределах: анодный ток /А от 0,5 до 0,8А; анодное напряжение £/А от 1,0 до 7,5кВ; давление в рабочей камере Р от 13,3 до 2б,6Па; расход плазмообразующего газа (аргон или смесь аргона с пропаном) й = 0,04 г/с; продолжительность обработки ^ от 5 до 25 минут, частота генератора /=;13,56±10%МГц. Приведены методики обработки исследуемых объектов высокочастотной плазмой пониженного давления. Обоснован выбор объектов исследования и приведены их характеристики.

В качестве объектов исследования выбраны три вида нетканого материала: войлок технический тонкошерстный ГОСТ 288-72, войлок тонкошерстный для электрооборудования ГОСТ 11025-78 и войлок технический полугрубошерстный ГОСТ 6308-71 (табл. 1).

Состав волокон в смеси для войлока ГОСТ 288-72: шерсть натуральная тонкая не ниже шестидесятого качества - 10%, шерсть натуральная полутонкая - 30%, шерсть натуральная полугрубая - 25%, очес гребенной крупный тонкий и полутонкий и шерсть овчинная меховая тонкая, полутонкая I, II длины - 25%, химические волокна - 10%; войлок ГОСТ 11025-78: шерсть натуральная тонкая - 60%, шерсть натуральная полутонкая - 15%, шерсть овчинная меховая тонкая I, II длины и очес гребенной тонкий - 25%; войлок ГОСТ 6308-71: шерсть овечья натуральная полугрубая сортовая - 43%, шерсть овчинная меховая полутонкая и полугрубая I, II длины, очес гребенной полугрубый - 20%, шерсть коровья заводская - 8%, шерсть восстановленная и обраты своего производства - 19%, химические волокна -10%.

Исходя из назначения, от валяльно-войлочных текстильных материалов требуется строгое соответствие характеристик их свойств установленным нормам, что в дальнейшем гарантирует успешную эксплуатацию изделий. Так все исследуемые в данной работе валяльно-войлочные нетканые материалы должны обладать высокими прочностными характеристиками в сочетании с повышенными гидрофобными свойствами.

Свойства и назначение валяльно-войлочных текстильных материалов представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Свойства и назначение валяльно-войлочных текстильных материалов____

Вид войлоков Назначение Плотность, г/см3 Массовая доля примесей

Технический тонкошерстный ГОСТ 288-72 Для предохранения деталей машин от истирания, загрязнения, ударов, сотрясения, а также для звукопоглощения 0,26-0,28 - растительных примесей, не более 0,5%, - нешерстяных волокон, не более 15%, - минеральных примесей, не более 0,20%

Тонкошерстный для электрооборудования ■ ГОСТ 11025-78 Для производства микропровода в узлах электромашин и электроприборов 0,28+0,02 -0,03 - растительных примесей, не более 0,7%, - нешерстяных волокон, не более 5,0%, - минеральных примесей, не более 0,12%

Технический полугрубошерстный ГОСТ 6308-71* Для предотвращения деталей машин от истирания, ударов, сотрясений, а также для звукопоглощения 0,28±0,02 - растительных примесей, не более 1,0%, - нешерстяных волокон, не более 35%, - минеральных примесей, не более 0,30%

* применяется на меховом производстве в качестве демпферной подушки гладильной машины

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований изменения характеристик физико-механических и эксплуатационных свойств валяльно-войлочных текстильных материалов ГОСТ 6308-71, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 288-72.

На первом этапе проводились исследования изучения механических свойств валяльно-войлочных текстильных материалов ГОСТ 6308-71, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 288-72. В качестве критерия оценки выбраны значения прочности на разрыв и показатель удлинения образцов.

Испытания проводились по шести вариантам. На рисунке 1

8

представлены результаты экспериментов по определению прочности на разрыв контрольных образцов валяльно-войлочных текстильных материалов и войлоков, обработанных по вар. 1,2,3,5 и 6.

Вар. 1 - обработка образцов войлока ГОСТ 6308-71 в солевом растворе.

Вар. 2 - плазменная модификация образцов войлока ГОСТ 6308-71, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 288-72 в лиофильном режиме.

Вар. 3 - плазменная модификация образцов войлока ГОСТ 6308-71 в лиофильном режиме с последующей обработкой в солевом растворе;

Вар. 4 - плазменная модификация образцов войлока ГОСТ 6308-71, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 288-72 в гидрофобном режиме.

Вар. 5 - плазменная модификация образцов войлока ГОСТ 6308-71, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 288-72 в лиофильном режиме с последующей модификацией в гидрофобном режиме.

Вар. 6 - плазменная модификация образцов войлока ГОСТ 6308-71 в лиофильном режиме с последующей обработкой в солевом растворе и модификацией в гидрофобном режиме.

Лиофильный режим плазменной обработки: /А=0,5А, 6^=3 кВ, СарГОН=0,04 г/с,/=13,56МГц, Р=26,6 Па.

Гидрофобный режим плазменной обработки: 1А=0,5А, £/л=1,5кЬ, СарГО„+Прог,а„=0,04г/с (70% : 30%),/=13,56МГц, Р=26,6Г!а.

с. 2

вар. 2 обработки войлока ПОСТ 6308-71 а вар. 3 обработки войлока ГОСТ 6308-71 —о—

вар, 5 обработки войлока ГОСТ 6308-71 -л—

вар. 6 обработки войлока ГОСТ 6308-71 —о—

вар 2 обработки войлока ГОСТ 11025-78 —о—

вар 5 обработки войлока ГОСТ 11025-78 —о—

вар. 2 обработки войлока ГОСТ 288-72 —л—

вар. 5 обработки войлока ГОСТ 288-72 —а...

а)

6)

Рисунок 1. Зависимость предела прочности на разрыв валяльно-войлочных текстильных материалов от времени обработки в НТП

Из графика на рисунке 1а видно, что после обработки войлока ГОСТ 6308-71 в солевом растворе (вар. 1 - первая точка на кривой вар. 3) разрывная нагрузка последнего возрастает на 14%, что объясняется внедрением в войлок

9

компонентов пропитки, при высыхании вызывающих упрочнение волокнистой структуры.

Максимальное значение разрывной нагрузки исследуемых образцов удается получить при времени воздействия НТП равном 15 минут.

Так, у образцов войлоков ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 288-72 после модификации НТП прочностная характеристика (рисунок 16) повысилась относительно контрольных в среднем на 20%. Это объясняется изменением морфологии волоса и упорядочением волокнисто-пористой структуры всего нетканого материала.

График на рисунке 1 а показывает, что у образцов, обработанных по вар. 2 и 3, разрывная нагрузка выше контрольных на 22% и 27% соответственно. Последующая плазменная модификация образцов в гидрофобном режиме (вар. 5 и 6) не оказывает существенного влияния на изменение прочностной характеристики исследуемых образцов. Обработка по вар. 4, в отличие от обработки по вар. 2, вследствие низкоэнергетичной объемной плазменной обработки в этом режиме приводит к образованию гидрофобной поверхности материала.

Таким образом, в результате обработки материала по вар. б удается получить волокнисто-пористый материал, обладающий на поверхности гидрофобными свойствами с сохранением в объеме свойств, полученных при обработке в лиофильном режиме.

Исследования зависимости удлинения при разрыве трех разновидностей войлока (ГОСТ 288-72, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 6308-71) показали, что после обработки по вар. 2 удлинение при разрыве всех трех видов нетканого материала увеличивается относительно контрольного в среднем на 8%, а после обработки по вар. 3 - понижается на 8,3%.

Увеличение абсолютного удлинения для образцов, модифицированных высокочастотной плазмой пониженного давления, объясняется лучшим взаимным сцеплением и подвижностью компонентов волокнистой структуры. Уменьшение же абсолютного удлинения для образцов технического полугрубошерстного войлока, обработанных в пропиточной композиции, напрямую связано с повышением жесткости материала после обработки в солевом растворе. В этом случае понижение эластичности нетканых материалов объясняется внедрением в волокнистую структуру соли из пропиточного раствора, за счет чего демпферные подушки из модифицированного таким образом материала меньше подвержены истиранию в процессе их эксплуатации.

Одновременно с исследованиями механических свойств валялыю-войлочных материалов варьированием значений /А от 0,3 до 0,7 А, (Уд от 1,5 до 4,5 кВ, и от 5 до 25 мин определялись параметры плазменной обработки, позволяющие улучшить впитывающую способность волокнистой структуры войлоков ГОСТ 288-72, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 6308-71.

На рисунках 2 и 3 представлены зависимости капиллярности валяльно-войлочных текстильных материалов, обработанных высокочастотной плазмой

10

пониженного давления, от /А и 1/А соответственно.

Результаты проведенных экспериментальных исследований показали, что время воздействия высокочастотного емкостного разряда на обрабатываемый материал, так же как и /Л и IIопределяет эффект влияния плазмы на улучшение характеристик лиофильности валялыю-войлочных нетканых материалов. Наиболее существенное увеличение капиллярности достигается при следующих параметрах плазменной обработки: /А=0,5А, £/л=ЗкВ, Р =26,6 Па, Сарго„=0,04 г/с, Го6р=15 мин.

Повышение капиллярности после воздействия НТП происходит за счет морфологических изменений структуры материала и, в частности, волоса, являющегося основным компонентом войлоков ГОСТ 288-72, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 6308-71.

ю

0,3

0,4 0,5 0.6

0,7

Войлок (ГОСТ 6308-71) —о— Войлок (ГОСТ 11025-78) --о— Войлок (ГОСТ 288-72) —*—

'д. А

Ул.кВ

Войлок (ГОСТ 6308-71) Войлок (ГОСТ 11025-78) Войлок (ГОСТ 288-72)

Рисунок 2. Зависимость изменения капиллярности валяльно-войлочных нетканых материалов от анодного гока (С/А=ЗкВ, Саргон=0,04г/с, /=13,56МГц, Р=26,6Па, Гы^ 15мин)

Рисунок 3. Зависимость изменения капиллярности валяльно-войлочных нетканых материалов от анодного напряжения (/А=0,5 А, Сарго„=0,04г/с,/=13,56МГц, Р=26,6Па, го6р=15мин)

Под воздействием плазмы з лиофильном режиме происходит раскрытие чешуек поверхностного слоя волоса, что способствует увеличению капиллярности валяльно-войлочного текстильного материала в целом. Кроме того, в процессе плазменной модификации происходит упорядочивание волокнистой структуры нетканого материала, что в случае с войлоком техническим полугрубошерстным способствует равномерному проникновению пропиточного состава в межволоконное пространство по объему.

При обработке войлока ГОСТ 6308-71 в течение ¿обр=15 мин с

увеличением значений анодного напряжения и анодного тока увеличивается

И

высокоэнергетическое воздействие плазмы, которое приводит к закрытию чешуек волоса и, как следствие, ухудшению впитывающей способности материала.

Установлена зависимость капиллярности войлока технического полугрубошерстного от продолжительности плазменной обработки при 1А=0,5А, иА=ЗкВ, /43,56МГц, С7аргои=0,04г/с, Р=26,6Па. Выявлено, что при Воздействии плазмы в течение 15 минут удается получить валяльно-войлочный нетканый материал, обладающий максимальным значением капиллярности.

Использование данного режима высокочастотной плазменной обработки позволяет придать войлоку техническому полугрубошерстному необходимые лиофильные свойства, приводит к более равномерной пропитке волокнистой структуры материала.

Из графиков на рисунках 2 и 3 следует, что модификация исследуемых видов войлока в потоке высокочастотной плазмы пониженного давления способствует увеличению значения их капиллярности в среднем на 70%.

Для валяльно-войлочных нетканых материалов одним из важнейших физических показателей являются гигроскопические свойства.

На следующем этапе исследования изучалось влияние НТП на способность нетканого материала впитывать влагу из окружающей среды, для этого выбран метод определения гигроскопичности волоса.

Исследовались пучки волос с поверхности трех разновидностей валяльно-войлочных текстильных материалов ГОСТ 288-72, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 6308-71. Среди каждого вида выбирались десять контрольных образцов и десять образцов, обработанных по вар. 4.

На рисунке 4 представлены кривые, показывающие зависимость гигроскопичности волоса от анодного напряжения.

1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 (Уд, КВ ГОСТ 6308-71 ГОСТ 11025-78 ГОСТ 288-72

Рисунок 4. График зависимости гигроскопичности волоса различных видов войлока от анодного напряжения

Из графика на рисунке 4 видно, что в результате модификации валяльно-войлочного нетканого материала по вар. 4 происходит понижение гигроскопичности пробы волоса, взятого с поверхности материала, что объясняется изменениями микроструктуры волоса.

Таким образом, в результате обработки в НТП гигроскопичность волоса валяльно-войлочных нетканых материалов ГОСТ 288-72, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 6308-71 понижается относительно контрольного в среднем на 65%. Волос становится менее восприимчив к негативному воздействию влаги окружающей среды, что положительно сказывается на стабильности показателей свойств войлочных демпферных подушек во время всего срока эксплуатации.

Одновременно с упомянутыми выше экспериментами проводился поиск состава пропитки, позволяющей увеличить срок эксплуатации, демпферных подушек из технического полугрубошерстного волока. С этой целью варьированием содержания хлористого натрия в воде от 10 до 100г/дм3 проводился поиск оптимального состава пропиточной солевой композиции.

Демпферные подушки из технического полугрубошерстного войлока устанавливались на гладильной машине, после чего производилось глажение. Эффективность пропитки оценивалась по количеству меховых шкур, проглаженных с одной стороны демпферной подушки.

; В результате испытаний опытных и контрольных образцов технического полугрубошерстного, войлока установлено;; что на демпферных подушках, обработанных с концентрацией 50г соли на дм3 водЙ,;удается прогладить максимальное количество меховых шкур. • - , -:*. "

С целью сравнения эффективности разработанной солевой композиции с другими видами пропиток дополнительно рассматривались два вида пропитки, широко используемые при обработке текстиля и ковровых покрытий. Для сравнения результатов параллельно с опытными испытывались контрольные образцы валяльно-войлочных материалов.

Результаты показали, что использование демпферных подушек, пропитанных специально разработанной солевой композицией, позволило увеличить число проглаженных меховых шкур на 40% по сравнению с контрольными образцами. При использовании демпферных подушек, обработанных двумя другими составами, увеличение количества проглаженных шкур составило -14%.

Вместе с тем, в результате пропитки не удалось достигнуть равномерности распределения компонентов солевого раствора по всему объему материала. Причиной этому является аморфное строение нетканого материала, что обуславливает анизотропность его свойств.

Исследования поперечного среза валяльно-войлочного текстильного материала ГОСТ 6308-71 продемонстрировали эффективность высокочастотной плазменной модификации. При воздействии НТП на вапяльно-войлочный текстильный материал по вар. 2 происходит наибольшее разделение его волокнистой структуры, что способствует более глубоком'

13

проникновению солевого раствора вглубь пропитываемого материала. Обработка по вар. 3 способствует дополнительному уплотнению волокнистой структуры, за счет чего нетканый материал приобретает повышенные показатели прочностных характеристик, срок эксплуатации возрастает.

Волос, входящий в состав контрольного и опытного образца нетканого материала ГОСТ 6308-71, обработанного по вар. 2, исследовали с помощью сканирующей электронной микроскопии.

Результаты исследований представлены на рисунке 5.

Из рисунка 5 видно, что модификация образца войлока ГОСТ 6308-71 НТП в лиофильном режиме (рисунок 56) способствует раскрытию чешуек кутикулы по сравнению с контрольным образцом (рисунок 5а). Изменение степени раскрытия чешуек волоса совместно с разделением волокнисто-пористой структуры валяльно-войлочного нетканого материала приводит к увеличению капиллярности нетканого материала на 70% и предела прочности на разрыв на 17%.

Раскрытие чешуек волоса способствует лучшему сцеплению соседних волокон между собой. Таким образом, удается получить более плотную волокнистую структуру, обладающую повышенными прочностными характеристиками, что подтверждается экспериментально.

а) б)

Рисунок 5. Микрофотографии волоса (* 1500) войлока ГОСТ 6308-71: а) контрольного образца, 6) опытного образца, обработанного по вар. 2

Сравнение данных рентгеноструктурного анализа образцов шерстяных волокон войлока технического полугрубошерстного, прошедших обработку по вар. 2, и контрольных показали, что химической модификации при их взаимодействии с высокочастотным разрядом не происходит.

Спецификой воздействия высокочастотной плазмы пониженного давления на капиллярно-пористые материалы является эффект объемной обработки. В плазме высокочастотного разряда пониженного давления образец валяльно-войлочного текстильного материала становится дополнительным

электродом, в окрестности которого образуется слой положительного заряда толщиной 1,5-2 мм. Причиной возникновения слоя положительного заряда являются колебания электронного газа относительно малоподвижных ионов в высокочастотном электрическом поле. Ионы плазмы, ускоряясь в электрическом поле положительного заряда, приобретают дополнительную энергию до 100 эВ и формируют поток на поверхности обрабатываемого нетканого материала. При этом амплитуда напряженности электрического поля в капиллярах и порах материала составляет ~ 104 — 105 В/м, что достаточно для их пробоя.

Следовательно, при обработке нетканого материала в капиллярах и порах создается несамостоятельный ВЧ разряд. Ионы, порождаемые этим разрядом, рекомбинируют на стенках пор и капилляров с выделением энергии рекомбинации, что приводит к модификации волокнистого тела изнутри, то есть происходит объемная обработка материала.

Таким образом, воздействие НТП на нетканый материал является комплексным: происходит одновременно обработка внешней поверхности материалов и внутренней поверхности пор и капилляров.

В изменениях физико-механических и структурных свойств валялько-войлочных текстильных материалов после обработки в НТП проявляется суммарный эффект структурных изменений и перераспределения механических напряжений в материалах.

В четвертой главе разработаны рекомендации и приведены1 схемы технологических последовательностей (рисунок 6) производства валяльно-войлочных текстильных материалов с улучшенными характеристиками физико-механических и эксплуатационных свойств.

В технологический процесс производства полугрубошерстного войлока для гладильных машин ГМ-35 рекомендовано включить стадию обработки полуфабриката высокочастотной плазмой пониженного давления в лиофильном режиме, последующую пропитку материала в солевом растворе и стадию обработки нетканого материала в гидрофобном режиме для уменьшения его гигроскопичности (рисунок 6а).

В процессе производства войлока технического тонкошерстного и войлока тонкошерстного для электрооборудования после предварительной сушки рекомендовано обрабатывать нетканые материалы в высокочастотной плазме пониженного давления в лиофильном режиме для придания материалу повышенных лиофильных свойств, а после окончательной сушки - в гидрофобном режиме (рисунок 66).

В процессе обработки валяльно-войлочных текстильных материалов с помощью НТП при /а=0,5 А, 11л=3 кВ, Саргон=0,04г/с, ./43,56МГц, Я=26,6Па, ¿обр=15 мин получены нетканые материалы, обладающие повышенными лиофильными свойствами, а в режиме /д =0,5А, С/А=1,5кВ, Сарго,№1фошн="0,04г/с (70% : 30%),/=13,56 МГц, Р=26,6 Па, обрабатываемые материалы приобретают повышенные гидрофобные свойства.

Складирование, приемка и отбор сырья для производства

I

Подготовка компонентов к смешиванию

Смешивание и замасливание смеси

Т

Чесание смесей и о словообразование

(закладка волокнистых полуфабрикатов)

X

Свойяачиаание, валка и другие операции мокрой обработки валяных изделий сушка валяных изделий

_I_

Предварительная сушка '

валяных изделий

_I_

Плазменная обработка в лиофильном режиме

_I____ „...

Обработка войлока в пропиточной композиции

_!___

Окончательная сушка валяных изделий

_I_

Плазменная обработка в гидрфобном режиме

^ +_~~

Сухая отделка валяных изделий

_!_

Окончательный контроль, маркировка, упаковка готовой продукции

Сортировка

_I_

Сортировка

а) б)

Рисунок 6. Схема технологического процесса производства валяльно-войлочных текстильных материалов: а) ГОСТ 6308-71, б) ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 288-72

В частности, модифицированные в лиофильном режиме образцы войлока ГОСТ 6308-71 лучше впитывают солевой раствор, который равномерно распределяется по всему объему волокнисто-пористой структуры, за счет чего происходит выравнивание показателей физико-механических свойств. Повторная плазменная обработка того же материала в гидрофобном режиме способствует образованию гидрофобной поверхности нетканого материала с гигроскопичностью на 65% меньше, чем у контрольных образцов.

Данный метод модификации способствует получению нетканых материалов высокого качества с равномерно-стабильными свойствами.

Модификация образцов войлока ГОСТ 288-72 и ГОСТ 11025-78 в НТП

способствует улучшению характеристик их физико-механических свойств.

Выражаю благодарность научным консультантам к.т.н. Л.Р. Джанбековой и д.х.н. П.П. Суханову, принимавшим участие в постановке задачи работы и обсуждении результатов.

Выводы.

1. Разработаны валяльно-войлочные текстильные материалы, обладающие улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами: капиллярность после обработки в лиофильном режиме НТП нетканых материалов ГОСТ 6308-71, ГОСТ 288-72 и ГОСТ 11025-78 повысилась на 70%, гигроскопичность после обработки в гидрофобном режиме понизилась на 65%, предел прочности на разрыв повысился в среднем на 17%, удлинение при разрыве уменьшилось на 8%, срок эксплуатации модифицированных демпферных подушек из технического полугрубошерстного войлока увеличился на 40%.

2. Разработана солевая пропиточная композиция, повышающая характеристики эксплуатационных свойств войлока ГОСТ 6308-71. Раствор готовят из расчета 50г хлористого натрия на один кубический дециметр воды.

3. Определен лиофильный режим обработки валяльно-войлочных материалов высокочастотной плазмой пониженного давления: /А=0,5А, иА=ЗкВ, /=13,56МГц, 0ч,гон=0,04г/с, Р=26,6Па, /о6р=15 мин для придания обрабатываемым материалам лучшей впитывающей способности • и повышенной прочности.

4. Определен гидрофобный режим обработки валяльно-войлочных материалов высокочастотной плазмой пониженного давления: 1А=0,5А, £/А=1,5кВ, Саргон+пропан=0,04г/с (70% : 30%), /=13,56МГц, Р=26,6Па для уменьшения гигроскопичности материала. ' • • '

5. Установлен механизм влияния НТП на валяльно-войлочные нетканые материалы. Выявлено, что обработка в НТП способствует упорядочиванию волокнисто-пористой структуры нетканого материала и изменению степени раскрытия чешуек кутикулы волоса, составляющего основную его массу,- что приводит к улучшению характеристик лиофильных и прочностных свойств, а в определенном режиме плазменной модификации — гидрофобных свойств валяльно-войлочных нетканых материалов.

6. Разработана физическая модель плазменной обработки валяльно-войлочного текстильного материала вследствие возникновения в порах и капиллярах несамостоятельного высокочастотного разряда.

7. Разработаны схемы технологических процессов получения валяльно-войлочных текстильных материалов, обладающих улучшенными характеристиками физико-механических и эксплуатационных свойств. Изменения в технологиях производства войлоков, применяемых в машиностроении, заключаются в предварительном плазменном воздействии на войлок в лиофильном режиме и на заключительной стадии производства войлока - модификации его НТП в гидрофобном режиме; в производств? нетканых материалов, используемых в легкой промышленности, -

17

предварительном плазменном воздействии на войлок в лиофильном режиме, последующей обработке пропиточной композицией и повторной модификации материала НТП в гидрофобном режиме.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

Статьи в ведущих рецензируемых журналах ВАК

1. Абдуллин, И.Ш. Влияние ВЧ плазмы пониженного давления на впитывающую способность нетканых материалов / И.Ш. Абдуллин, JI.P. Джанбекова, Р.Н. Гимадитдинов // Кожевенно-обувная промышленность. -2008. -№5. -С. 38.

Статьи в сборниках трудов

1. Абдуллин, И.Ш. Исследование влияния потока плазмообразующего газа ВЧЕ разряда на мех / И.Ш. Абдуллин, Р.Н. Гимадитдинов // Новые технологии и материалы в производстве кожи и меха. - Сборник статей Международной научно-практической конференции. Казань, 2005. - С. 70-72.

2. Семенов Д.М. Исследование влияния огнезащитной обработки на свойства нетканого материала из натуральной шерсти / Д.М. Семенов, Гимадитдинов Р.Н.//Новые технологии и материалы легкой промышленности. -Сборник статей научно-практической конференции. Казань, 2006. - С. 171-174.

3. Абдуллин, И.Ш. Исследование влияния высокочастотной плазмы пониженного давления на свойства нетканых материалов / И.Ш. Абдуллин, JI.P. Джанбекова, Р.Н- Гимадитдинов, JI.P. Тимербулатов II Новые технологии и материалы легкой промышленности. - Сборник статей IV Международной научно-практической конференции. Казань, 2008. - С. 85 - 86.

4. Абдуллин, И.Ш. Повышение лиофильных свойств нетканых материалов под действием высокочастотной плазмы пониженного давления / И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, Р.Н. Гимадитдинов // Сборник трудов V Международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии. -Иваново, 2008. - С. 630 - 631.

5. Абдуллин, И.Ш. Исследование возможности получения войлока с повышенными лиофильными свойствами / И.Ш. Абдуллин, J1.P. Джанбекова, Р.Н. Гимадитдинов / Материалы научной сессии КГТУ. -Казань, 2008. - С. 306.

6. Абдуллин, И.Ш. Разработка технологии получения войлока с повышенными огнестойкими свойствами / И.Ш. Абдуллин, JI.P. Джанбекова, Р.Н. Гимадитдинов, JI.P. Тимербулатов / Материалы научной сессии КГТУ. -Казань, 2008. - С. 306.

Соискатель

Гимадитдинов Р.Н.

Заказ

Офсетная лаборатория КГТУ

Тираж 80 экз. 420015 г. Казань, ул. К.Маркса, 68

Список сокращений и обозначений Введение

Глава 1. Валяльно-войлочные текстильные материалы и технология их производства

1.1 Состав и свойства валяльно-войлочных текстильных материалов

1.2 Технология производства валяльно-войлочных текстильныхматериалов

1.3 Традиционные методы модификации текстильных материалов

1.4 Электрофизические методы модификации текстильных материалов

1.5 Задачи диссертации

Глава 2. Описание установки для модификации натуральных высокомолекулярных материалов в низкотемпературной плазме пониженного давления, объектов и методов исследования

2.1 Описание экспериментальной высокочастотной емкостной плазменной установки для модификации натуральных высокомолекулярных материалов и ее характеристики

2.2 Выбор объектов исследования

2.3 Методики проведения исследований характеристик валяльно-войлочных текстильных материалов

2.4 Методы статистической обработки результатов экспериментов

Глава 3 Экспериментальное исследование влияния плазменной модификации на характеристики валяльно-войлочных текстильных • материалов

3.1 Основы высокочастотной плазменной обработки

3.2 Влияние потока высокочастотной плазмы пониженного давления на физико-механические характеристики валяльно-войлочных текстильных материалов

3.2.1 Исследование влиянияобработки войлока технического полугрубошерстного в различных пропиточных композициях на его эксплуатационные свойства

3.2.2 Влияние потока высокочастотной плазмы пониженного давления на физико-механические характеристики войлока технического полугрубошерстного

3.2.3 Влияние потока высокочастотной плазмы пониженного давления на физико-механические характеристики войлока технического тонкошерстного и тонкошерстного для электрооборудования

3.3 Влияние потока высокочастотной плазмы пониженного давления на структурные характеристики валяльно-войлочных текстильных материалов

3.4 Физическая модель взаимодействия валяльно-войлочных нетканых материалов с низкотемпературной плазмой пониженного давления

Глава 4 Разработка технологических процессов производства валяльно-войлочных нетканых материалов с применением низкотемпературной плазмы пониженного давления

4.1 Разработка промышленной ВЧ - плазменной установки для обработки текстильных материалов

4.2 Разработка технологического процесса производства войлока технического тонкошерстного и тонкошерстного для электрооборудования с применением низкотемпературной плазмы пониженного давления

4.3 Разработка технологческого процесса производства войлока технического полугрубошерстного с применением низкотемпературной плазмы пониженного давления

Выводы.

В настоящее время перед меховыми предприятиями остро стоит задача снижения себестоимости готовой продукции. Одним из способов уменьшения издержек является переработка отходов собственного производства. Шерстяные отходы используются валяльно-войлочными комбинатами при изготовлении различных видов войлока. В частности, технический полугрубошерстный войлок применяется в виде демпферных подушек в процессе облагораживания при производстве пушно-мехового полуфабриката. Однако свойства валяльно-войлочных нетканых материалов, произведенных по стандартной технологии, не удовлетворяют требованиям потребителя. Демпферные подушки получаются рыхлыми и при глажении шкур на горячем утюге быстро истираются и подгорают, пачкая бахтарму шкуры.

Улучшение и изменение характеристик свойств валяльно-войлочных текстильных материалов возможно за счет использования традиционных методов модификации, к которым относится обработка в специальных пропиточных составах, широко используемых в текстильной промышленности. Однако высокая стоимость пропиточных составов, их недостаточная эффективность и низкое качество самой пропитки заставляет искать альтернативные способы обработки волокнисто-пористого материала, к которым относится воздействие на нетканый материал низкотемпературной плазмы пониженного давления.

Работа направлена на решение актуальной проблемы создания валяльно-войлочных текстильных материалов, обладающих улучшенными характеристиками физико-механических и эксплуатационных свойств. Изменение характеристик войлоков, используемых в машиностроении, достигается за счет обработки в НТП, а войлоков, используемых в легкой промышленности, - за счет сочетания плазменной модификации с дополнительной обработкой в пропиточной композиции.

Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете в рамках научно-исследовательской работы 1.4.06 по теме «Научные основы регулирования свойств натуральных капиллярно-пористых структур неравновесной низкотемпературной плазмой и создания перспективных материалов на их основе» 2006г.

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка валяльно-войлочных нетканых материалов, обладающих улучшенными характеристиками физико-механических и эксплуатационных свойств за счет плазменной модификации материала в процессе получения и на финишной стадии производства. Для достижения поставленной цели последовательно решались следующие задачи:

•проведение анализа существующих способов изменения характеристик свойств валяльно-войлочных материалов;

•установление закономерностей влияния Hill на свойства валяльно-войлочных материалов;

•проведение экспериментальных исследований для выявления основных структурных изменений, происходящих в различных видах валяльно-войлочных текстильных материалов, полученных как в процессе плазменной модификации, так и в сочетании HI II с дополнительной обработкой в пропиточной композиции;

• разработка физической модели взаимодействия материала с НТП;

•разработка схемы технологического процесса производства валяльно-войлочных нетканых материалов.

В производстве войлоков, применяемых в машиностроении, изменения в технологии заключаются в двухстадийной модификации материала НТП в различных режимах; в производстве войлоков, используемых в легкой промышленности, изменения заключаются в предварительном плазменном воздействии на войлок, последующей обработке пропиточной композицией и повторной модификации материала НТО.

Методы и объекты исследований.

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

В качестве объектов исследования выбраны валяльно-войлочные текстильные материалы следующих видов: войлок технический полугрубошерстный ГОСТ 6308-71, войлок тонкошерстный для электрооборудования ГОСТ 11025-78 и войлок технический тонкошерстный ГОСТ 288-72.

С целью установления влияния НТО на валяльно-войлочные нетканые материалы использовались методики испытаний по ГОСТ 314-72, для установления механизма воздействия плазмы на материал, а также для исследования его структуры и состава использовалась электронная микроскопия (SEM) с применением электронного микроскопа XL-30 ESEM ТМР, ЯМР-спектроскопия и рентгеноструктурный анализ. Проводились промышленные испытания.

Результаты измерений и исследований обрабатывались с применением методов математической статистики.

Научная новизна работы»

1. Разработаны валяльно-войлочные текстильные материалы, обладающие улучшенными характеристиками физико-химических и эксплуатационных свойств.

2. Экспериментальным путем установлено, что под воздействием НТП при /А = 0,5 A, UA = 3 кВ, Gapro„ = 0,04 г/с, /= 13,56 МГц, Р = 26,6 Па, гобр = 15 мин войлоки ГОСТ 6308-71, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 288-72 приобретают лиофильные свойства, что приводит к увеличению таких характеристик валяльно-войлочных текстильных материалов как капиллярность, предел прочности и удлинение при разрыве. Плазменная модификация готовых нетканых материалов при /А= 0,5 A, UA= 1,5 кВ, ОарГ011+пропан = 0,04 г/с

70 % : 30 %), f= 13,56 МГц, P = 26,6 Па, /0gp= 15 мин придает поверхности материала гидрофобные свойства и способствует понижению его гигроскопичности.

3. Экспериментально доказано, что в результате взаимодействия потока высокочастотной плазмы пониженного давления с валяльно-войлочными текстильными материалами, происходит выравнивание их свойств по всему объему.

4. Разработана физическая модель взаимодействия валяльно-войлочных текстильных материалов с НТП.

Практическая значимость работы.

1. Разработанные валяльно-войлочные текстильные материалы обладают улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами: капиллярность после обработки в лиофильном режиме для всех видов войлока повысилась на 70 %, гигроскопичность после обработки в гидрофобном режиме понизилась на 65 %, предел прочности на разрыв повысился в среднем на 17 %, удлинение при разрыве уменьшилось на 8 %, срок эксплуатации модифицированных демпферных подушек из технического полугрубошерстного войлока увеличился на 40 %.

2. Разработана пропиточная композиция на основе солевого раствора для обработки технического полугрубошерстного войлока, применяемого при глажении меховых шкур на стадии облагораживания.

3. Разработаны схемы технологических процессов получения валяльно-войлочных текстильных материалов ГОСТ 6308-71, ГОСТ 11025-78 и ГОСТ 288-72, обладающих улучшенными характеристиками физико-механических и эксплуатационных свойств. Изменения в технологиях производства войлоков, применяемых в машиностроении, заключаются в двухстадийной модификации материала НТП в различных режимах; в производстве войлоков, используемых в легкой промышленности, - в предварительном плазменном воздействии на войлок, последующей обработке пропиточной композицией и повторной модификации материала НТП.

По разработанной технологии на ТМТП ОАО «Мелита» выпущена опытно-промышленная партия технического полугрубошерстного войлока. Испытания показали, что модифицированные демпферные подушки обладают улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, что приводит к сокращению затрат мехового предприятия, улучшению качества глажения и увеличению производительности труда.

Экономическая эффективность от внедрения плазменной обработки с последующей пропиткой нетканого материала в солевом растворе составила 517 157.3 рублей в год.

Результаты исследований включены в лекционный курс дисциплины «Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности».

На защиту выносятся:

1. Экспериментальные данные исследований воздействия потока плазмы пониженного давления на валяльно-войлочные нетканые материалы, применяемые в машиностроении, и комплексного влияния НТП и пропиточной композиции на нетканые материалы, используемые на предприятиях мехового производства. Результаты исследований свидетельствуют об увеличении капиллярности всех исследуемых видов войлока после обработки в лиофильном режиме на 70 %, уменьшении гигроскопичности после обработки в гидрофобном режиме на 65 %, повышения предела прочности на разрыв в среднем на 17 %, уменьшения удлинения при разрыве на 8 %, увеличения срока эксплуатации демпферных подушек из технического полугрубошерстного войлока на 40 %.

2. Результаты экспериментальных исследований выравнивания свойств текстильных материалов за счет воздействия на них потока высокочастотной плазмы пониженного давления.

3. Физическая модель плазменной обработки валяльно-войлочных текстильных материалов, устанавливающая закономерности изменений их физико-механических свойств за счет модификации материала.

4. Технологическая схема производства валяльно-войлочных текстильных материалов, применяемых в машиностроении, с использованием двухстадийной плазменной модификации, и технологическая схема производства войлоков, используемых в легкой промышленности, - с использованием обработки в НТП, последующей пропитки материала в солевом растворе, и повторной плазменной модификацией.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит: в выборе и обосновании методик экспериментов; непосредственном участии в проведении экспериментов; анализе и обобщении полученных экспериментальных результатов; в разработке технологического процесса с применением высокочастотной плазмы пониженного давления и обработки в специальной пропиточной композиции.

Полученные в диссертационной работе результаты апробированы в промышленных условиях.

Апробация работы и публикации.

Результаты работы докладывались и обсуждались на научных сессиях КГТУ (Казань, 2008); I Международной научно-практической конференции «Новые технологии и материалы в производстве кожи и меха» (Казань, 2005); II Научно-практической конференции «Новые технологии и материалы легкой промышленности» (Казань, 2006); V Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (Иваново, 2008); IV Международной научно-практической конференции «Новые технологии и материалы легкой промышленности» (Казань, 2008).

Основные результаты работы изложены в 3 статьях и 4 публикациях по материалам научных конференций, 1 из которых опубликована в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений. В тексте приведены ссылки на 86 литературных источника. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 25 таблиц.

выводы

1. Разработаны валяльно-войлочные текстильные материалы, обладающие улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами: капиллярность после обработки в лиофильном режиме НТП нетканых материалов ГОСТ 6308-71, ГОСТ 288-72 и ГОСТ 11025-78 повысилась на 70%, гигроскопичность после обработки в лиофобном режиме понизилась на 65 %, предел прочности на разрыв повысился в среднем на 17 %, удлинение при разрыве уменьшилось на 8 %, срок эксплуатации модифицированных демпферных подушек из технического полугрубошерстного войлока увеличился на 40 %.

2. Разработана солевая пропиточная композиция, повышающая характеристики эксплуатационных свойств войлока ГОСТ 6308-71. Раствор готовят из расчета 50г хлористого натрия на один кубический дециметр воды.

3. Определен лиофильный режим обработки валяльно-войлочных материалов высокочастотной плазмой пониженного давления: /Л=0,5А, UA= 3 кВ,у=13,56 МГц, Gapr0H = 0,04 г/с, Р = 26,6 Па, гобр = 15 мин для придания обрабатываемым материалам лучшей впитывающей способности и повышенной прочности.

4. Определен гидрофобный режим обработки валяльно-войлочных материалов высокочастотной плазмой пониженного давления: /А = 0,5 А, £/а=1,5кВ, ^"аргон+пропан — 0,04г/с (70 % : 30 %), /= 13,56 МГц, Р = 26,6 Па для уменьшения гигроскопичности материала.

5. Установлен механизм влияния НТП на валяльно-войлочные нетканые материалы. Выявлено, что обработка в НТП способствует упорядочиванию волокнисто-пористой структуры нетканого материала и изменению степени раскрытия чешуек кутикулы волоса, составляющего основную его массу, что приводит к улучшению характеристик лиофильных и прочностных свойств, а в определенном режиме плазменной модификации — гидрофобных свойств валяльно-войлочных нетканых материалов.

6. Разработана физическая модель плазменной обработки валяльно-войлочного текстильного материала вследствие возникновения в порах и капиллярах несамостоятельного высокочастотного разряда.

7. Разработаны схемы технологических процессов получения валяльно-войлочных текстильных материалов, обладающих улучшенными характеристиками физико-механических и эксплуатационных свойств. Изменения в технологиях производства войлоков, применяемых в машиностроении, заключаются в предварительном плазменном воздействии на войлок в лиофильном режиме и на заключительной стадии производства войлока - модификации его НТП в гидрофобном режиме; в производстве нетканых материалов, используемых в легкой промышленности, - в предварительном плазменном воздействии на войлок в лиофильном режиме, последующей обработке пропиточной композицией и повторной модификации материала НТП в гидрофобном режиме.

1. Гусев В.Е.,Технология валяльно-войлочного производства/ В.Е. Гусев, А.П. Сергеенко. М.: Легпромбытиздат, 1988. -416с.

2. Формирование обувного ассортимента. С.Н. Деветаева, И.И.Горбачев, В.В.Горбачева. // Кожевенно-обувная промышленность № 5, 2001, С. 28-29.3. http://www.voylok.ru

3. Волынец Т.А., Дрегуляс Э.П., Шевченко Г.И. Легка промисловють, 2005, №1, С. 255. http://www.companion.uk/

4. Нетканые текстильные полотна / Е.Н. Бершев, Г.П.Смирнов, Б.В. Заметта и др. М., 1987.

5. Технология производства нетканых материалов: Учебник для вузов/Бершев Е. Н., Курицына В. В., Куриленко А. И., Смирнов Г. П.,- М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982.- 352 с, ил

6. Петрова И.Н., Андросов В.Ф. Ассортимент, свойства и применение нетканых материалов. М.: Легпромбытиздат, 1991. - 2089. http://www.fbkl.ru/

7. Новые перспективные технологии и новые виды волокон и волокнистых материалов в XXI веке. Рынок легкой промышленности №43, 2005.

8. Влияние растворов ПЭУ на структуру и свойства нетканых волокнистых материалов. Ю.Н. Александрова, Е.С. Бокова, Г.П. Андрианова, В.Г. Назаров, А.В. Александров, И.Н. Леденева// Кожевенно-обувная промышленность № 3 2008, С. 38-39.

9. International Textiles, 2004, №2 (7), С. 5, 12-18

10. Исследования электростатических свойств обувных войлоков. О.А. Белицкая, И.Н. Леденева / Кожевенно-обувная промышленность № 4 2006, С. 38-39

11. Исследование изотермы сорбции технического войлока как материала для верха обуви. О.Н. Рыбакова, И.Н. Леденева, А.А. Захарова / Кожевенно-обувная промышленность № 3 2008, С. 30-31

12. О классификации факторов, влияющих на качество ниточных соединений. К.О. Крашенинникова, И.Н. Леденева / Кожевенно-обувная промышленность № 2 2008, С. 48-49

13. Новые нетканые материалы «Стелан» для обуви. Л.А. Братченя, Т.В. Шуднева / Кожевенно-обувная промышленность № 1 2002, С. 32-33

14. Оценка качества и конкурентоспособности нетканых обувных стелечных материалов из вторичного сырья. Л.А. Серебрякова, И.А. Мохирева, С.Н. Авеличева / Кожевенно-обувная промышленность № 3 2008, С. 36-37

15. Страхов И.П., Левенко П.И., Шифрин И.Г. Ионизирующие излучения в кожевенной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1973. - 230с.

16. Артамонов Б.А., Волков Ю.С., Дрошалова В.И. и др. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. М.: Высшая школа. -1983.-Т.1.-С.153

17. Брегер А.Х. Основы радиационно-химического аппаратостроения, М., Атомиздат, 1967, 498с

18. Влияние ядерных излучений на материалы, М., Судпромгиз, 1961

19. Князев В.К. и др. Радиационная стойкость материалов радиотехнических конструкций. Справочник, М., Советское радио, 1974.

20. Махлис Ф.А. Радиационная физика и химия полимеров, М., Атомиздат, 1972. 256с.

21. Радиационная химия полимеров, М.: Наука, 1973. 454с.

22. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2-х Т. / Б.А.Артамонов, Ю.С.Волков, В.И. Дрожалова и др.-М.: Высшая школа, 1983. -Т.2.

23. Сафонов В.В. Влияние ультразвука на процессы беления хлопчатобумажных тканей / Текстильная промышленность, 1984, №1, С. 60-61

24. Никифоров А.А., Мельников Б.Н. Применение токов высокой частоты в текстильном отделочном производстве / Текстильная пром-сть, 2001, № 6, С. 29-30

25. Мельников Б.Н., Кириллова М.Н., Морыганов А.П. Современное состояние и перспективы развития технологии крашения текстильных материалов Легкая и пищевая промышленность, М., 1983, 230с.

26. Ленец В.Г., Павлов А.И., Гончарук А.З. Влияние потоков высокой частоты на полуцикловые показатели механических свойств ткани и трикотажа из полиамидных нитей / Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1978, т. 21, №3, с 47-51.

27. Berus R.S., Needier H.L. Journal Society of Dyers and Colourists, 1979, v. 95, №6, p. 207-211.

28. Забродин C.A., Мясоедов B.E. Применение электрического тока высокой частоты для интенсификации процесса крашения лавсана дисперсными красителями / Известия вузов. Технология легкой пром-сти, 1974, № 5, С. 81-83.

29. Патент Японии № 53-46948, DOGp7/00, 1978.

30. Vago S. Proceeding of the 8th International Congress on Advances in Non-Impact Printing Technologies, 1992, p. 346.

31. Сафонов B.B., Никитенкова B.H. Технология использования хитозана в колорировании текстильных материалов/ Текстильная пром-сть, 2001, №5, С. 41-42.

32. Сафонов В.В. Современные направления в химической технологии текстильных материалов./ В.В. Сафонов// Текстильная промышленность. -2202. -№5. С. 39-42.

33. Берлин А.А. Основы адгезии полимеров / А.А. Берлин, В.Е. Басин -М.: 1974.

34. Wong К.К., Tao Х.М., Yueng W.M. and Yeung К. W. Low Temperature Plasma Treatment of Linen / Textile Research Journal, 1999, № 11, p. 846-855.

35. Обработка текстильных материалов плазмой. Viviani Fabio, Riv. techol. Tess. 2003. - № 3. - C. 110-116.

36. Горберг Б.А., Сахаров В.В. Исследование низкотемпературной плазмы в отделке текстильных материалов / Текстильная химия, 1997, № 1.

37. Садова С.Ф., Баева Н.Н., Омельчук А.И., Долинина Т.М. Использование низкотемпературной плазмы для подготовки шерстяных тканей под печать / Текстильная пром-сть, 1991, № 11-12.

38. Зельдин Ю.Р., Сабинов Е.Р., Зарубин В.М. Устройство для обработки текстильных волокон низкотемпературной плазмой. Заявка 98103930, Россия, DOGB19/00.

39. Садова С.Ф. Воздействие низкотемпературной плазмы на кутикулу шерстяного волокна// Текстильная промышленность. 1991. - №2. — С.65-68

40. Акулова М.В. Влияние тлеющего разряда на структуру полиэфирных нитей / М.В. Акулова, И.Б. Блиничева, А.И. Максимов // Известие высших учебных заведений, Химия и химическая технология. 1981.-Т.24.-№9.-С. 1143-1147.

41. Садова С.Ф. Физико-химические свойства шерсти, обработанной низкотемпературной плазмой / С.Ф. Садова, Н.Н. Баева, Л.Я. Коновалова и др. // Текстильная промышленность. 1991. - №2. - С.46 - 47.

42. Садова С.Ф., Баева Н.Н., Андреева И.Н. Обработка шерстяного волокна в тлеющем разряде // Текстильная промышленность. 1991. - №3. — С.47 - 48

43. Характеристики поверхности кератиновых волокон, обработанных плазмой водяного пара./ Motina R, Jovancic Р, Jocic D, Bertran E. Surface and Interface Anal. 2003. № 2. - C. 128-135.

44. Абдуллин, И.Ш. Модификация волокнистых компонентов технических картонов с помощью ВЧ плазмы пониженного давления / И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, Р.Б. Файзуллина // Материалы научной сессии КГТУ. Казань, 2007. - С. 269.

45. Белышев Б.Е. Технология шерстяной пряжи, основанная на современных физических способах обработки волокнистого материала // Текстильная промышленность. 1999. - №9-10. - С.22 - 23.

46. Горберг Б. Л. Модификация текстильных материалов в низкотемпературной плазме тлеющего разряда: автореф. дис. канд. тех. наук. / Б.Л. Горберг Иваново, 1985. - 32 с.

47. Беляев Н.Н. Модификация шерстяных и химических волокон обработкой в низкотемпературной плазме / Н.Н. Беляев, Т.А. Рассказова // Текстильная промышленность. 1983.- № 3. - С. 27

48. А.И.Максимов. Вакуумно-плазменное и плазменно-растворное модифицирование ВМС, возможности и ограничения // Институт химии РАН, Иваново: Химические волокна №5, 2004. — 100с.

49. Никифоров А.Л., Мельников Б.Н. Применение токов высоких частот в текстильном отделочном производстве // Текстильная промышленность. 2000. - №5-6. - С.27-32

50. Вакуумно-плазменное и плазменно-растворное модифицирование полимерных материалов / A.M. Кутепов, А.Г. Захаров, А.И. Максимов. — М.: Наука, 2004. 496с.

51. Pavloth А.Е. Plasma treatment of natural materials. In «Techniques and Applications of Plasma Chemistry» / Ed. Hollaman JR., Bell A.T.N.: Wiley Intersci. publ. jorn. 1974, p. 149

52. Шершнева JI.В. Низкотемпературная плазма как основа создания современных текстильно-химических технологий / Л.В. Шершнева // Химические волокна. 2004. - № 6. - С. 32-37.

53. Садова С.Ф. Использование обработки в тлеющем разряде для отделки шерстяных материалов. М.: ЦНИИТЭИЛегпром. Шерстяная промышленность. - 1991, №1. 48 с.

54. Абдуллин И.Ш., Желтухин B.C., Кашапов Н.Ф. Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях. Теория и практика применения. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 2000. - 348с.

55. ГОСТ 6308-71. Войлок технический полугрубошерстный и детали из него для машиностроения. Технические условия Взамен ГОСТ 6308-62; введ. 1971.-02-01.-М.: Изд-во стандартов, 1971. - С. 11.

56. ГОСТ 288-72. Войлок технический тонкошерстный и детали из него для машиностроения. Технические условия. Взамен ГОСТ 288-61; введ. 1973.-01-01.-М.: Изд-во стандартов, 1984. - С. 9.

57. ГОСТ 11025-78. Войлок тонкошерстный для электрооборудования и детали из него. Технические условия. Взамен ГОСТ 11025-64; введ. 1978-23-03.-М.: Изд-во стандартов, 1998. - С. 6.

58. ГОСТ 314-72. Войлок, детали из войлока, штучные войлочные изделия. Правила приемки и методы испытаний. Взамен ГОСТ 314-63, введ. 1973-1-1.-М.: Изд-во стандартов, 1973. - С. 8.

59. Абдуллин, И.Ш. Влияние ВЧ плазмы пониженного давления на впитывающую способность нетканых материалов / И.Ш. Абдуллин, JI.P. Джанбекова, Р.Н. Гимадитдинов // Кожевенно-обувная промышленность. — 2008. № 5. - С. 38.

60. Абдуллин, И.Ш. Исследование возможности получения войлока с повышенными лиофильными свойствами / И.Ш. Абдуллин, JI.P. Джанбекова, Р.Н. Гимадитдинов / Материалы научной сессии КГТУ. Казань, 2008. - С. 306.

61. Абдуллин, И.Ш. Разработка технологии получения войлока с повышенными огнестойкими свойствами / И.Ш. Абдуллин, JI.P. Джанбекова, Р.Н. Гимадитдинов, JI.P. Тимербулатов / Материалы научной сессии КГТУ. — Казань, 2008. С. 306.

62. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. — 280с.

63. Абдуллин И.Ш., Гафаров И.Г., Желтухин B.C. Теоретическое исследование ВЧ емкостного разряда низкого давления // Физика газового разряда: Междунар. сб. Казань, - 1988. - С. 27-31

64. Райзер Ю.П., Шнейдер М.Н., Яценко М.А. Высокочастотный емкостной разряд: Физика. Техника эксперимента. Приложения. М.: Изд-во Московского физико-технического института, Наука, Физматлит, — 1995. — 320с.

65. Ивановский Г.Ф., Петров В.И. Ионно-плазменная обработка материалов. М.: Радио и связь, - 1986. - 232с.

66. Митчнер М., Кругер И. Частично-ионизированные газы. М.: Мир, -1976. -496с.

67. Юркевич В.В. Получение и свойства высокомолекулярных соединений и сырья для текстильной и легкой промышленности/ В.В. Юркевич,

68. Г.Г. Данелян М.: ВЗМИ, 1979. - 69с.

69. Тихомиров В.Б. Физико-химические основы получения нетканых материалов. / В.Б. Тихомиров. М.: 1969. 134с.

70. Назаров Ю.П. Нетканые текстильные материалы / Ю.П. Назаров — М.: Лег. индустрия, 1970. 200с.

71. Гусев В.Е. Оборудование поточных линий и технология производства нетканых материалов / В.Е. Гусев, Б.В. Озеров — М.: Лег. индустрия, 1978. 200с.

72. Мертвищев Ю.И. Технология и оборудование валяльно-войлочного производства: Учебник / Ю.И. Мертвищев, С.Е. Суконников М.: Легпромбытиздат, 1990. - 350с.

73. Садова С.Ф. Химия и химическая технология шерсти / С.Ф. Садова, Т.С. Новорадовская М.: Легпромбытиздат, 1986. - 200с.

74. Перепелкина М.Ф. Механическая технология и оборудование производства нетканых текстильных материалов: Учеб. для сред. спец. учеб. заведений / М.Ф. Перепелкина, М.Н. Щербакова, К.Н. Золотницкая, Я.П. Огарь М.: Легпромбытиздат, 1993. - 304с.

75. Севостьянова А.Г. Механическая технология текстильных материалов: Учебник для вузов по технол. спец. текстил. пр-ва / Севостьянова А.Г. М.: Легпромбытиздат, 1993. - 304с.