автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка оптимальных технологических параметров изготовления арамидных тканей технического назначения

РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРАМИДНЫХ ТКАНЕЙ ТЕХНИЧЕСКОГО

НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных

материалов и сырья

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

г 1 ноя 2013

Москва 2013

005539404

005539404

САФОНОВ ПАВЕЛ ЕВГЕНЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРАМИДНЫХ ТКАНЕЙ ТЕХНИЧЕСКОГО

НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных

материалов и сырья

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва 2013

Работа выполнена на кафедре ткачества Федерального Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет дизайна и технологии»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Юхин Сергей Семенович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор,

заведующая кафедрой проектирования текстильных изделий ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный политехнический университет» Карева Татьяна Юрьевна

кандидат технических наук, консультант по ведению научно-исследовательских работ

ЗАО «3-Д»

Сумарукова Раиса Ильинична

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Костромской государственный

технологический университет»

Защита состоится «/£ » 2013 года в/Г 'СО часов на заседании

диссертационного совета Д 7Л2Л44М при Федеральном Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет дизайна и технологии» по адресу: 115035, Москва, ул. Садовническая, 33, стр. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет дизайна и технологии»

Автореферат разослан »/соЗ&'Д} 2013 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.144.06

Шустов Ю.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность диссертационного исследования. В настоящее время одним из самых востребованных направлений развития текстильной промышленности является производство тканей технического назначения. К данным тканям относят ткани из высокопрочных арамидных нитей, которые предназначены для производства средств индивидуальной бронезащиты (СИБ). Развитие данного направления позволяет удовлетворить стратегические потребности страны в качественных современных материалах с заданными эксплуатационными свойствами.

Предприятия, выпускающие ассортимент баллистических арамидных тканей, ставят перед собой задачи повышения качества и совершенствования структур данных материалов. Проблемы, связанные с совершенствованием структур баллистических тканей, обусловлены во многом активным развитием современного высокоскоростного и высокоточного оружия. Также следует учесть высокий уровень конкуренции на рынке баллистических материалов, арамидные ткани в последние годы активно конкурируют с композиционными материалами на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена.

Решая задачи повышения качества продукции и увеличения объемов ее выпуска, предприятия, стараются активно внедрять современное высокопроизводительное оборудование. При внедрении современного сновального и ткацкого оборудования возникает необходимость в анализе условий подготовки нитей к ткачеству и процесса ткачества, в определении напряженно-деформированного состояния нитей, определении причин снижения механических свойств и обрывности нитей, и прочих негативных факторов, влияющих на качество тканей.

Значительный вклад в научные представления о напряженно-деформированном состоянии нитей, прогнозировании технологического процесса ткачества, а также проектировании текстильных материалов с заданными свойствами внесли В.А. Гордеев, Е.Д. Ефремов, П.В. Власов, В.П. Щербаков, С.С. Юхин, С.Д. Николаев и др. Однако, научные подходы, перечисленных учёных, уже ставшие классическими, не всегда могут быть применимы для описания поведения высокопрочных арамидных нитей, что требует нового взгляда на существующую проблему.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка научно-обоснованных методов оценки технологичности арамидных нитей, определение оптимальных параметров строения и изготовления арамидных тканей на бесчелночных станках различной конструкции.

Задачи исследования:

• разработка метода оценки технологичности арамидных нитей при изготовлении тканей различных структур;

• расчет напряженно-деформированного состояния арамидных нитей в процессе снования и ткачества на современном высокоскоростном оборудовании;

• определение оптимальных параметров изготовления арамидных тканей на рапирных станках Dornier;

• разработка методов расчета и проектирования арамидных тканей;

• разработка мер по сохранению физико-механических свойств арамидных нитей в процессе снования и ткачества, и снижению их повреждаемости;

• разработка рациональных структур арамидных тканей и оценка их пригодности для производства средств индивидуальной бронезащиты.

Методы исследований. При проведении теоретических исследований применялся математический аппарат теории подобия и анализа размерностей, на основании которого разработаны методы прогнозирования механических свойств арамидных баллистических тканей и получен безразмерный критерий технологичности нити. Экспериментальные исследования физико-механических свойств арамидных материалов проводились в лабораториях кафедры ткачества и текстильного материаловедения ФГБОУ ВПО «МГУДТ». Обработка экспериментальных данных выполнялась методами математической статистики и планирования эксперимента, реализованных в среде программирования Mathcad 14 и Excel 2007. Достоверность теоретических расчетов подтверждается совпадением с экспериментальными данными.

Научная новизна результатов диссертационной работы:

• на основании теории подобия и анализа размерностей разработаны математические модели для расчета физико-механических свойств арамидных тканей;

• для оценки технологичности арамидных нитей при выработке тканей различных структур предложено использовать безразмерный критерий технологичности;

• получены закономерности изменения деформации и натяжения арамидных нитей различной линейной плотности в процессе снования и ткачества, с учетом конструктивных особенностей технологического оборудования;

• получены значения функции повреждаемости, основанный на принципе нелинейного суммирования повреждений и учитывающий законы нагружения нити при выработке арамидных тканей различных структур;

• для прогнозирования поведения арамидных нитей при контакте с оснасткой ткацких станков, предложено использовать модифицированный прибор ИПП, имитирующий процесс истирания нити на ткацком станке;

• предложено оценивать прочность арамидной нити, используя показатель удельной работы разрыва с целью достижения баллистической эффективности полученных тканей;

• предложено оценивать баллистическую эффективность структур арамидных тканей с помощью условия равнодеформативности;

• определены оптимальные параметры заправки рапирного станка Dornier при выработке высокоплотной арамидной ткани.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

• предложенные методы оценки технологичности и расчета напряженно-деформированного состояния арамидных нитей позволяют прогнозировать поведение нитей на высокоскоростном сновальном и ткацком оборудовании;

• разработанные методы расчета физико-механических свойств арамидных тканей позволяют проектировать свойства баллистических материалов;

• технологические решения, предложенные в работе, позволяют снизить повреждаемость нитей в процессе снования и ткачества, и сохранить на высоком уровне исходные физико-механические свойства нитей;

• разработанные рациональные параметры строения технической ткани способствуют повышению ее баллистической эффективности за счет выполнения условия равнодеформативности нитей основы и утка;

• результаты исследований внедрены в производстве ЗАО КШФ «Передовая текстильщица» и ООО «ТЕКС-ЦЕНТР».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на заседаниях кафедры ткачества «МГУДТ», межвузовских научно-технических конференциях аспирантов и студентов: «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Г10ИСК-2013), «Инновационное развитие легкой и текстильной промышленности» (ИНТЕКС-2013), «Инновации молодежной науки» (СПГУТД-2011), Десятая и Одиннадцатая Всероссийская научная студенческая конференция («Текстиль XXI века» - 2011, 2012). Результаты диссертационной работы также доложены на международных научно-технических и научно-практических конференциях: «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС - 2013), «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2012), «Новейшие тенденции в области конструирования и применения баллистических материалов и средств защиты» (НИИ Стали-2012).

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 15 работ, из которых 5 статей в журнале, входящего в перечень ВАК: «Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности» и 10 в виде тезисов докладов на всероссийских и международных научно-технических конференциях.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа изложена на 288 страницах машинописного текста, содержит 148 рисунков, 82 таблицы, текст диссертационной работы состоит из введения, семи глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 120 наименований и приложения в шести частях, изложенного на 68 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, сформулированы его цель и задачи, определены методы исследования, отражена научная новизна, практическая значимость и апробация результатов работы, приведены сведения о публикациях по теме диссертации, о ее структуре и объеме.

Первая глава диссертационного исследования посвящена аналитическому обзору литературных источников, связанных с темой исследования и смежными вопросами. Рассматриваемые работы классифицированы по следующим признакам:

• оценка физико-механических свойств текстильных нитей и их способности к переработке;

• исследование взаимодействия нитей с технологической оснасткой ткацкого станка;

• проблемы оценки напряженно-деформированного состояния нитей;

• использование математического моделирования и методов теории подобия и анализа размерностей в текстильной промышленности.

Анализ литературных источников показал, что:

• оценка технологической способности высокопрочной и высокомодульной арамидной нити к переработке не может быть дана без учёта многократных истирающих воздействий, которым подвергаются нити в процессе снования и ткачества;

• на снижение прочности нити в процессе ткачества влияет качество оснастки ткацкого станка;

• для оценки напряжённости технологического процесса ткачества необходимо применять критерий длительной прочности;

• математическое моделирование на основе теории подобия и анализа размерностей позволяет получать функциональные зависимости между физико-механическими свойствами нитей и их способностью к переработке.

Из обзора литературных источников следует, что большинство предложенных ранее подходов не были распространены на высокопрочные и высокомодульные арамидных нитей, при изготовлении высокоплотных тканей технического назначения, что делает актуальным дальнейшие исследования условий изготовления арамидных тканей с заданными свойствами.

Вторая глава посвящена обзору свойств арамидных нитей и тканей, используемых для производства средств индивидуальной бронезащиты (СИБ). В результате анализа публикаций и патентов установлено, что:

• арамидные нити и ткани обладают значительными удельными показателями прочности по сравнению со многими другими видами текстильных материалов, что позволяет использовать их для создания СИБ;

• арамидные волокна имеют ряд недостатков, таких как: низкая прочность в поперечном направлении, высокий коэффициент трения, малое удлинение

при разрыве; всё это значительно осложняет процесс их текстильной переработки;

• баллистическую эффективность арамидной нити целесообразно определять, используя понятие удельной работы разрыва нити (Дж/г);

• для обеспечения требуемой баллистической эффективности материала в патентах фирмы ОиРоп1 (США) формулируется требование о том, что работа разрыва нити должна превышать 30 Дж/г;

• для структур баллистических тканей, должно выполняться условие равнодеформативности, которое заключается в однородности свойств ткани в направлении нитей основы и утка при разрушении.

Третья глава посвящена разработке методов проектирования баллистических арамидных тканей различных структур по разрывной нагрузке, удельной работе разрыва и поверхностной плотности. Для решения поставленной задачи предложено осуществить проектирование арамидных тканей используя математический аппарат теории подобия и анализа размерностей.

В результате исследований получены математические модели для проектирования свойств арамидных тканей. Предложено рассчитывать разрывную нагрузку ткани по основе и утку по следующим формулам:

Ер^У / ГуРу \

(¿0 = (-^Г-)• -Ш-)-Рно-В-Р0, (1)

0.2506-^-+0.8963 \ 0.0871^^+0.9075 /

КОКу х I ого '

/ ТуРу Ч

<? =(--). -Щ-\.р -в-р (2)

У -0.0603^-+1.0888 V-0.601^^+1.6739 / К0Яу ^ т0Р0 '

где: (¿о н (2у - разрывная нагрузка ткани по основе и утку, Н; Рн0 и Рну -разрывная нагрузка нити основы и утка, Н; Т0 и Ту - линейная плотность нитей основы и утка, текс; Р0 и Ру - плотности ткани по основе и утку, нит./см; К0 и - раппорт ткани по основе и по утку; £0 и Ьу - число основных и уточных перекрытий в раппорте по основе и утку; В - ширина полоски ткани, см.

Поверхностную плотность ткани предложено рассчитывать по формуле:

ТуРу сосУ

м _ 100___ТоРо___К°ЕУ .

1.29-10"3 ' _0.0062(^2^)2+0.0124^1-0.005 -0.00009(^-)2+0.0002-|^-+0.001 ТоРо Т0Ро КоКу Н0Иу

• ( Р°г° + РуТу ), (3)

^(1-0.0100) (1-0.01ау) 4 '

где: М - поверхностная плотность ткани, г/м2; а0 и ау - уработка основы и утка, %.

Удельную работу разрыва арамидной ткани по основе и утку предложено рассчитывать по формуле:

_ _"-оКу_ Фо'Ер /дч

^ __К°КУ__1у

* —0.0204-^—^-+0.5239 тт

КоНу

где: гРои гРу - удельная работа разрыва ткани по основе и утку, Дж/г; 10 и 1у - абсолютное разрывное удлинение ткани по основе и утку, мм; тт - масса полоски ткани, г.

Установлено, что формулы (1) - (5) справедливы при условии 0.111 < < 1 и 0.889 < < 1.143.

Предложенные формулы для расчета физико-механических свойств ткани отличаются высокой степенью точности, что позволяет использовать их для проектирования арамидных тканей с заданными свойствами.

Четвёртая глава посвящена комплексному анализу напряженно-деформированного состояния арамидных нитей в процессе снования и ткачества. Для оценки напряженности заправки ткацкого станка предложено использовать безразмерный критерий технологичности, позволяющий оценить условия выработки тканей различных переплетений.

Безразмерный критерий технологичности представлен, как функция независимых между собой размерных величин:

Т = /(.^1 ^но> ^гв' То, Ро, Яо. ^у ^о' £у> ^> Я-выст)> (6)

где: /•'д - среднее натяжение нити основы за период образования раппорта ткани по утку, Н; пгв — частота вращения главного вала станка, мин"1; Рио-разрывная нагрузка нити основы, Н; Т0 - линейная плотность нитей основы, текс; Р0 - плотность ткани по основе, нит./см; Я0иЯу - раппорт ткани по основе и по утку; и Ьу - число основных и уточных перекрытий в раппорте по основе и по утку; N - количество циклов растяжения нити основы от точки схода с навоя до опушки; пдыст - число оборотов главного вала, в течение которых происходит выстаивание нити в крайнем положении.

Для построения зависимости (6) были проанализированы условия процесса ткачества для нескольких образцов арамидной ткани различных переплетений. Используя методы теории подобия и анализа размерностей, получено выражение для расчёта критерия технологичности:

(*о Су

_ЯрКу_ I

2-6441ё%0382

Установлено, что наиболее напряжённые условия процесса ткачества будут наблюдаться для образцов ткани полотняного переплетения и репса уточного 3/3. Наиболее благоприятные условия наблюдались при выработке ткани саржа 1/5 и шестиремизный атлас.

В работе проведена оценка повреждаемости арамидных нитей в процессе снования и ткачества на оборудовании различной конструкции. Для установления возможности переработки арамидных нитей в процессе снования

и ткачества был использован критерий В.В. Москвитина, так как он учитывает предысторию нагружения нити.

Расчет повреждаемости нити в процессе снования при условии постоянного напряжения осуществлён по формуле:

£7П+1.0.Ь(1+т)

V =-^—' (8)

где: т - параметр учитывающий предысторию нагружения, определяется на разрывной машине при постоянной скорости нагружения; В и Ь -экспериментальные параметры, определяемые из испытаний на длительную прочность; Ь - время разрушения; ег - напряжение, возникающее в нити, кгс/мм2.

Время разрушения определяется следующим степенным законом:

Ь = Ва~ъ. (9)

Установлены значения повреждаемости нитей основы на сновальных машинах различных конструкций, а также даны рекомендации по рациональному использованию технологического оборудования.

Для получения сравнительных данных повреждаемости нити в процессе ткачества на станках различной конструкции использовано выражение функции повреждаемости нити основы на ткацком станке за время движения от точки схода с навоя до зоны формирования ткани, полученное профессором В.П. Щербаковым:

В5

Т^г[<>2 - + Оз - с^Пр*] + в1 - + а2Шх

(10)

где: сг1, аг2> аз - напряжение при заступе, выстое ремизки и прибое соответственно; Пр, П2, - время прибоя, время подъёма/опускания ремизки, время ВЫСТОЯ ремизки соответственно; - общее время движения нити от точки схода с навоя до опушки.

В результате расчета функции повреждаемости выявлено, что значение нормального напряжения, возникающего в процессе ткачества не может привести к разрушению нити. Повреждаемость находится в пределах 0.0920.379. Установлено, что максимальные значения повреждаемости наблюдаются при выработке тканей из нитей Руслан 29.4 текс переплетением атлас 6/2,3,4,4,3,2, репс уточный 3/3 и рогожка 3/3. Минимальное значение функции повреждаемости нити 29.4 текс имеет место при выработке ткани переплетений саржа 3/3, полотняное, саржа 1/5.

Для тканей различных переплетений, вырабатываемых на станке Вогшег, произведены расчеты натяжения, и деформации за период формирования ткани по утку, предложенные методы расчёта учитывают конструктивные особенности заправки ткацкого станка. На рис. 1 представлены расчётные и экспериментальные кривые натяжения нити основы за период формирования раппорта ткани по утку для переплетения репс уточный 3/3.

Углы поворота главного вала станка, град.

Рис. 1. Натяжение нити Руслан 29.4 текс на станке Рогшег

Значительный практический интерес представляет вопрос ( совершенствовании структур тканей для баллистической защиты. В работа сделано предположение, что баллистическая эффективность арамидных тканез достигается за счет выполнения условия равнодеформативности в направление основы и утка.

Однако для большинства артикулов арамидных тканей наблюдаете:; анизотропия свойств по направлению основы и утка. Неоднородность ткани п направлению основы и утка заложена в самой структуре ткани, нити основы утка имеют различную степень изгиба. Для высокоплотных тканей характере! максимальный изгиб нити основы и прямолинейный уток. Для достижени условия равнодеформативности ткани и следовательно повышения е§ баллистической эффективности, необходимо добиться V ПФС (порядка фаз:; строения) ткани. Было проанализировано строение арамидных ткане! различных структур и определены параметры их строения.

На основании микросрезов и результатов расчёта ПФС арамидных тканер установлено, что ткани полотняного переплетения и репс уточный 3/3 1 наименьшей степени удовлетворяют условию о равнодеформативности. На рис 2 в качестве примера представлены микросрезы арамидных тканей полотняног переплетения.

а) б)

Рис. 2. Ткань полотняного переплетения артикул 86-294-05, срез вдоль: а) нити

основы, б) нити утка

В наибольшей степени условию о равнодеформативности удовлетворяю! ткани переплетения саржа 1/5 и саржа 3/3, так как ПФС данных ткане;! стремиться к V.

Для ткани полотняного переплетения артикул 86-294-05 условие равнодеформативности может быть достигнуто при изменении взаимного изгиба нитей основы и утка за счет изменения жесткости нитей основ.

В результате экспериментальных исследований параметров строения тканей, установлено, что ткани, нити основы которых обработаны эмульсией, изменяют порядок строения. ПФС тканей с эмульсированной основой стремиться к значению V. В результате полученная ткань полотняного переплетения удовлетворяет условию равнодеформативности, и пригодна для изготовления СИБ.

Пятая глава посвящена описанию методов и средств, с помощью которых производились испытания по определению физико-механических свойств арамидных нитей и тканей, а также описывается тензометрическая аппаратура для измерения натяжения нитей. В данной главе представлены основные сведения и методика проведения активного эксперимента (ПФЭ 23), выбраны входные параметры активного эксперимента, в наибольшей степени влияющие на свойства и условия формирования ткани.

Шестая глава посвящена экспериментальным исследованиям натяжения арамидных нитей в процессе снования и ткачества, а также изучению физико-механических свойств арамидных нитей и тканей.

Произведены экспериментальные измерения натяжения арамидных нитей в процессе снования на ленточных сновальных машинах различной конструкции, получены осциллограммы натяжения нитей, находящихся в различных частях ставки шпулярника. Установлено, что для нити Руслан 29.4 текс на сновальной машине Karl Mayer происходит увеличение амплитуды колебаний натяжения на 22.5% при удалении паковки от 1 до 27 стойки шпулярника.

В процессе ткачества произведены экспериментальные измерения натяжения нитей основы и утка на станках различной конструкции при выработке тканей различных переплетений. Рассмотрены рапирные станки Dornier, и станки СТБ-2-220ШЛ. Установлено, что наибольшие значения натяжения за период формирования раппорта по утку наблюдаются у ткани артикула 86-294-05 при работе станка Dornier переплетениями рогожка 3/3 и неправильный атлас, а наименьшие значения натяжения наблюдались при выработке ткани полотняного переплетения и репс уточный 3/3.

Осуществлены испытания по определению физико-механических свойств арамидных нитей различной линейной плотности. Предложено для оценки прочности арамидных нитей использовать показатель удельной работы разрыва.

На основании наблюдений за технологическим процессом ткачества, установлено, что, основной вклад в разрушение арамидных волокон и нитей вносит фактор трения и многократного изгиба о различные направляющие технологического оборудования (глазки галев, зубья берда). Наличие микротрещин и шероховатостей на рабочих поверхностях приводит к разрушению отдельных филаментов, что в свою очередь приводит к потере

прочности нити. Для оценки условий истирания нити на ткацком станке бы использован модифицированный прибор ИПП.

В результате испытаний на модифицированном приборе ИЗ установлено, что клееное бердо станка Dornier позволяет повысить количеств циклов истирания до разрушения в среднем в 2.5 раза по сравнению с паяны бердом станка СТБ, для нитей линейной плотности 29.4 и 110 текс, и в 24 раз для нити линейной плотности 58.8 текс.

Установлено, что при истирании нити о пластинчатые галева происходи значительное сокращение числа циклов истирания по сравнению с паяным галевами. Для нити Русар 29.4 текс наблюдается сокращение количеств циклов истирания в среднем в 7.3 раза, для нити Русар 58.8 текс в 5 раз, дл нити Тварон 110 текс в 3.2 раза. Таким образом, очевидно превосходств паяных галев над пластинчатыми галевами фирмы GROB, которыми был укомплектованы станки Dornier.

Для сохранения свойств арамидных нитей, повышения устойчивости истирающим воздействиям произведено эмульсирование арамидных нитей процессе снования. Анализ данных показал, что в наибольшей степен механические свойства арамидных нитей после снования были сохранены нитей обработанных эмульсиями. Установлено, что удельная работа разрыв эмульсированных нитей основы составляет 44-48 Дж/г.

Наименьшее снижение разрывной нагрузки, удлинения и работы разрыв после процесса ткачества имеют нити основы, обработанные эмульсиям Таким образом, установлено, что нанесение эмульсии позволяет снизить потер в удельной работе разрыва арамидных нитей в процессе снования и ткачества среднем с 50% до 37%. Процесс эмульсирования способствовал повышени работы разрыва основы с 24.44 до 30.51 Дж/г.

Также были проведены испытания по определению физико-механически свойств арамидных тканей различных переплетений, в частности определен такие свойства ткани как стойкость к раздвижке, усилие вытягивания нити полоски ткани, и усилие, характеризующее способность ткани сопротивлятьс проникновению остроконечных предметов.

Установлено, что ткань полотняного переплетения артикула 86-294-0 имеет максимальные значения удельной работы разрыва по основе и утку 46. 48.1 Дж/г, и оказывает максимальное сопротивление проникновению насадк «пика» - 0.2 кН, и «двухсторонний нож» - 1.39 кН. Данная тка характеризуется наиболее связанной структурой (раздвигающее усилие бол 10 кгс), что препятствует процессу вытягивания нитей при высокоскоростно ударе.

Седьмая глава посвящена установлению оптимальных параметро изготовления высокоплотной арамидной ткани на бесчелночном станке Dornie выявлению зависимости между физико-механическими свойствами ткани заправочными параметрами станка.

Оптимальные параметры заправки станка определялись по результата полного факторного эксперимента. В качестве входных параметров был

приняты: заправочное натяжение нитей основы (хг), положение скала по вертикали относительно грудницы (х2), величина выноса зева (х3).

При обработке экспериментальных данных получены уравнения регрессии, описывающие показатели разрывной нагрузки, удлинения, работы разрыва, раздирающей нагрузки ткани, и уработки основы и утка в ткани. Также получены уравнения регрессии, описывающих натяжение при заступе, прибое и зевообразовании за период формирования раппорта ткани по утку в зависимости от технологических параметров станка.

При решении компромиссной задачи установлено, что арамидную ткань с максимальной разрывной нагрузкой по основе (3.596 кН), можно выработать при следующих оптимальных параметрах: заправочное натяжение 42.5 сН, положение скала по вертикали относительно грудницы +1.2 мм и величина выноса зева 665 мм.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В данной работе предлагается оценивать прочность и баллистическую эффективность арамидных нитей по показателю удельной работы разрыва, который определяется путём анализа диаграмм разрыва нити.

2. Установлено, что эффективность баллистических тканей зависит от выполнения условия равнодеформативности в направлении основы и утка. Для достижения данного условия необходимо стремиться к тому, чтобы нити основы и утка имели одинаковую прочность, удлинение и работу разрыва, и при этом строение ткани должно быть максимально приближено к V ПФС.

3. Основываясь на положениях теории подобия и анализа размерностей разработаны математические модели для расчёта разрывной нагрузки, поверхностной плотности и удельной работы разрыва баллистических арамидных тканей.

4. Для оценки технологичности арамидных нитей при выработке тканей разных переплетений предложено использовать безразмерный критерий подобия — критерий технологичности.

5. Произведены расчеты деформации и натяжения арамидных нитей в процессе снования и ткачества на высокоскоростном оборудовании различной конструкции.

6. Определена повреждаемость арамидных нитей по критерию В.В. Москвитина в процессе снования и ткачества при условии постоянного напряжения. Для оценки повреждаемости нити с учетом закона нагружения на ткацком станке использована функция повреждаемости, основанная на принципе нелинейного суммирования повреждений.

7. Получены экспериментальные осциллограммы натяжения нитей в процессе снования, находящихся в различных частях ставки шпулярника и осциллограммы натяжения за период формирования раппорта ткани по утку на станках различной конструкции.

8. Установлено, что основной вклад в разрушение арамидных ните вносит фактор трения и многократного изгиба о различные направляющи технологического оборудования. Процесс разрушения высокопрочны арамидных нитей на ткацком станке протекает как постепенное разрушени отдельных филаментов, что в свою очередь приводит к снижению прочност нити и ткани в целом.

9. Для оценки устойчивости арамидных нитей к истирающи воздействиям, имеющим место в процессе ткачества, предложено имитироват процесс истирания нити о глазки галев и зубья берда на модифицированно приборе ИПП. Установлено, что при истирании нити о пластинчатые галев происходит значительное сокращение числа циклов истирания по сравнению паяными галевами. Предприятиям, вырабатывающим арамидные ткан рекомендуется отказаться от использования пластинчатых галев по причин повышенной повреждаемости нитей.

10. Для повышения устойчивости арамидных нитей к истирающи воздействиям и снижения потерь прочности в процессе ткачества, проведё эксперимент по эмульсированию арамидной нити Руслан 29.4 текс в процесс снования. Установлено, что нанесение эмульсии позволяет сохрани механические свойства нити, что способствует повышению ее баллистическо эффективности.

11. Установлено, что в наибольшей степени условию равнодеформативности удовлетворяют ткани переплетения саржа 1/5, сарж 3/3, рогожка 3/3 и неправильный атлас, так как ПФС данных тканей стремитьс kV.

12. Для оценки баллистической эффективности арамидных ткане предлагается использовать показатели, характеризующие стойкость раздвигаемости систем нитей, усилие прокалывания остроконечным предметами и усилие вытягивания нити из полоски ткани.

13. Решена задача оптимизации технологических параметров заправк ткацкого станка Dornier.

ПУБЛИКАЦИИ, ОТРАЖАЮЩИЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Научные статьи в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, входящих Перечень Высшей аттестационной комиссии Российской Федерации:

1. Сафонов П.Е., Федорова Е.Е., Юхин С.С. Расчет повреждаемост арамидных нитей в процессе снования // Известия высших учебных заведени Технология текстильной промышленности. — Иваново: ИГТА, 2012. - № 5. -74 - 76.

2. Сафонов П.Е., Федорова Е.Е., Фетисова О.Н., Юхин С.С. Расче повреждаемости арамидных нитей на ткацких станках различной конструкци // Известия высших учебных заведений. Технология текстильно промышленности. - Иваново: ИГТА, 2012. — № 3. - С. 46 - 48.

3. Сафонов П.Е., Федорова Е.Е., Фетисова О.Н., Юхин С.С. Анализ напряженно-деформированного состояния нитей основы на ткацких станках различной конструкции при выработке арамидных тканей // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2012.-№ 2.-С. 50- 53.

4. Федорова Е.Е., Сафонов П.Е., Фетисова О.Н., Юхин С.С. Исследование многоцикловых характеристик к истиранию арамидных нитей // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. -Иваново: ИГТА, 2012,-№ 1.-С. 19-21.

5. Федорова Е.Е., Сафонов П.Е., Фетисова О.Н., Юхин С.С. Исследование снижения прочности арамидных нитей при выработке тканей специального назначения // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — Иваново: ИГТА, 2011.- № 6. - С. 15 - 17.

Прочие статьи, тезисы докладов и материалы конференций, отражающие содержание работы:

6. Сафонов П.Е., Юхин С.С., Левакова Н.М. Разработка арамидной ткани с заданными свойствами на основе нитей Руслан // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК - 2013): сборник материалов межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов. Часть 1. - Иваново: Текстильный институт ФГБОУ ВПО «ИВГПУ», 2013. - С.61-62.

7. Сафонов П.Е., Юхин С.С., Левакова Н.М., Кожанова И.О. Определение рациональных параметров строения арамидных тканей различных структур // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-2013): сборник материалов международной научно-технической конференции. Часть 1. - Иваново: Текстильный институт ИВГПУ, 2013. - С. 124 - 126.

8. Сафонов П.Е., Уйманова Ю.Н., Зимникова М.С., Юхин С.С. Совершенствование технологии изготовления арамидных тканей с заданными свойствами // Тезисы докладов Всероссийской научной студенческой конференции «Инновационное развитие легкой и текстильной промышленности» (ИНТЕКС-2013). - М.: ФГБОУ ВПО «МГУДТ», 2013. - С. 17.

9. Сафонов П.Е. Анализ условий выработки баллистических арамидных тканей различных структур на ткацких станках DORNIER // Международная научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2012): тезисы докладов. Часть 1. — М.: ФГБОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2012. - С. 56.

10. Сафонов П.Е., Левакова Н.М., Юхин С.С., Буланова М.Е. Разработка рациональных структур мягкой баллистической защиты на основе арамидных нитей Руслан // Новейшие тенденции в области конструирования и применения баллистических материалов и средств защиты: тезисы докладов XII международной научно-практической конференции. — М.: НИИСтали, 2012. -С. 67 - 68.

11. Лысенко Д.В., Сафонов П.Е., Юхин С.С. Разработка оптимальног режима изготовления арамидных тканей специального назначения // Тезись докладов Одиннадцатой Всероссийской научной студенческой конференци «Текстиль XXI века». - М.: ФГБОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2012. С. 7-8.

12. Сафонов П.Е. The analysis of the conditions of aramide fabric manufacture о Dornier weaving looms // Научно-практическая конференция аспиранте университета на иностранных языках: Тезисы докладов. - М.: ФГБОУВП «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2012. - С. 9.

13. Сафонов П.Е., Фетисова О.Н., Юхин С.С. Анализ условий изготовлен тканей из арамидных нитей на станках различной конструкции // Тезис докладов Десятой Всероссийской научной студенческой конференци «Текстиль XXI века». - М.: ФГБОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2011. С. 8 - 9.

14. Федорова Е. Е., Сафонов П. Е., Фетисова О. Н., Юхин С.С. Изучени условий изготовления тканей специального назначения из арамидных ните различной линейной плотности при переработке их на ткацких станк. различных конструкций // Вестник молодых ученых Санкт-Петербургског государственного университета технологии и дизайна: в 4 ч. Ч. 4: тез. до1 Всерос. науч. конф. молодых ученых «Инновации молодежной науки». - СП СПГУТД, 2011.-С. 241.

15. Сафонов П.Е., Щербаков А.В., Корнев Б.И., Мещеряков А.В. Разработк модели движения опушки ткани и прибиваемой уточной нити пр формировании ткани // Тезисы докладов 61-й межвузовской научно технической конференции молодых ученых и студентов «Студенты и молоды ученые КГТУ - производству». - Кострома: КГТУ, 2009. - С. 101 -102.

Подписано в печать 06.11.13 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,0 Заказ № 161-Т Тираж 80

Редакционно-издательский отдел МГУДТ 115093, Москва, ул. Садовническая, 33, стр.1

Отпечатано в РИО МГУДТ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ДИЗАЙНА И

ТЕХНОЛОГИИ» (ФГБОУ ВПО «МГУДТ»)

ТЕКСТИЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. А.Н. КОСЫГИНА

РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРАМИДНЫХ ТКАНЕЙ ТЕХНИЧЕСКОГО

НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05Л 9.02 — Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата технических наук

На правах рукописи

04201365015

Сафонов Павел Евгеньевич

доктор технических наук, профессор Юхин С. С.

Научный руководитель:

Москва 2013 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................... 6

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР...................................................... 13

1.1. Вопрос оценки физико-механнческих свойств текстильных нитей и их способности к переработке............................................................ 13

1.2. Работы по исследованию взаимодействия нитей с технологической оснасткой ткацкого станка............................................................. 18

1.3. Проблемы оценки напряженно-деформированного состояния нитей........ 23

1.3.1. Определение натяжения нитей в процессе снования............................. 23

1.3.2. Исследование напряженно-деформированного состояния нитей основы в процессе ткачества...................................................................... 29

1.4. Использование математического моделирования и методов теории

подобия и анализа размерностей в текстильной промышленности........... 35

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1....................................................................... 41

ГЛАВА 2. АРАМИДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ

ПРОИЗВОДСТВА СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ БРОНЕЗАЩИТЫ 42

2.1. Обзор свойств арамидных волокон и нитей....................................... 42

2.2. Обзор работ, посвященных разработке рациональных структур баллистических арамидных тканей и бронепакетов на их основе............. 48

2.3. Тенденции в области проектирования средств индивидуальной бронезащиты на основе арамидных материалов.................................. 55

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2....................................................................... 62

ГЛАВА 3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

АРАМИДНЫХ ТКАНЕЙ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ ТЕОРИИ

ПОДОБИЯ И АНАЛИЗА РАЗМЕРНОСТЕЙ....................................... 63

3.1. Основы теории подобия и анализа размерностей................................. 63

3.2. Метод проектирования арамидной ткани по разрывной нагрузке в направлении нитей основы и утка................................................... 67

3.3. Метод проектирования арамидной ткани по поверхностной плотности..... 79

3.4. Метод проектирования арамидной ткани по удельной работе разрыва в направлении нитей основы и утка................................................... 82

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3........................................................................ 88

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ АРАМИДНЫХ НИТЕЙ В ПРОЦЕССЕ СНОВАНИЯ И ТКАЧЕСТВА............................................................................. 89

4.1. Разработка методов оценки технологичности арамидной нити с использованием теории подобия и анализа размерностей...................... 89

4.1.1. Метод оценки технологичности нити, основанный на теории подобия и анализа размерностей................................................................... 89

4.1.2. Метод оценки технологичности, учитывающий закон нагружения нити основы...................................................................................... 98

4.2. Исследование напряженно-деформированного состояния арамидной нити в процессе снования.....................................................................

4.2.1. Расчёт натяжения и деформации нити в процессе снования...................... 101

4.2.2. Расчёт повреждаемости арамидной нити в процессе снования по

критерию Москвитина.................................................................. 110

4.3. Исследование напряженно-деформированного состояния арамидных

нитей в процессе ткачества............................................................ 114

4.3.1. Расчёт натяжения и деформации нити в процессе ткачества................... 114

4.3.2. Расчёт повреждаемости арамидной нити в процессе ткачества по

критерию Москвитина.................................................................. 123

4.4. Исследование зависимости между параметрами строения арамидной

ткани и технологическими параметрами станка.................................. 131

4.4.1. Определение параметров строения арамидных тканей различных

структур.................................................................................... 131

4.4.2. Определение коэффициентов наполнения арамидных тканей................ 143

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4....................................................................... 144

ГЛАВА 5. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ............................... 147

5.1. Математические методы, применяемые при обработке экспериментальных данных........................................................... 147

5.2. Методы и средства исследований, использованные для определения физико-механических свойств нитей и тканей.................................... 151

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5........................................................................ 158

ГЛАВА 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ........................................... 159

6.1. Экспериментальные измерения натяжения арамидных нитей................. 159

6.1.1. Исследование натяжения арамидных нитей различной линейной

плотности в процессе снования............................................................................................................159

6.1.2. Исследование натяжения нити основы и утка в процессе ткачества при выработке арамидных тканей различных структур..............................................................167

6.2. Исследование физико-механических свойств арамидных нитей........................183

6.2.1. Свойства арамидных нитей при растяжении..............................................................................183

6.2.2. Свойства арамидных нитей при многократных растягивающих и истирающих нагрузках..................................................................................................................................194

6.2.3. Определение неровноты арамидных нитей по линейной плотности..................204

6.2.4. Исследование явления снижения механических свойств арамидных нитей

в процессе снования........................................................................................................................................209

6.2.5. Исследование явления снижения механических свойств арамидных нитей

в процессе ткачества........................................................................................................................................212

6.3. Исследование физико-механических свойств арамидных тканей

различных структур..........................................................................................................................................224

6.3.1. Свойства арамидных тканей при растяжении..........................................................................224

6.3.2. Определение прочности арамидных тканей при раздирании........................235

6.3.3. Определение стойкости арамидных тканей к раздвигаемости ..................238

6.3.4. Определение усилия вытягивания нитей из тканей различных структур................................................................................................................................................................240

6.3.5. Определение стойкости арамидных тканей при прокалывании..............................244

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 6....................................................................... 250

ГЛАВА 7. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНЫХ АРАМИДНЫХ ТКАНЕЙ НА СТАНКАХ ООЯШЕК................................................................ 254

7.1. Определение зависимости физико-механических свойств нитей от заправочных параметров станка..................................................... 254

7.2. Определение зависимости уработки нитей основы и утка от заправочных параметров ткацкого станка........................................................... 258

7.3. Определение зависимости раздирающей нагрузки ткани по направлению основы и утка от заправочных параметров ткацкого станка................... 260

7.4. Определение зависимости физико-механических свойств ткани при растяжении от заправочных параметров ткацкого станка........................ 262

7.5. Определение зависимости натяжения нити основы от заправочных параметров ткацкого станка........................................................... 265

7.6. Определение оптимальных параметров заправки ткацкого станка Богшег

при решении компромиссной задачи............................................... 268

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 7..............................................................................................................................................271

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ..................................................................................................272

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................................................................................277

ПРИЛОЖЕНИЯ....................................................................................................................................................................289

1. Результаты расчёта напряженно-деформированного состояния нити в

процессе ткачества.............................................................................. 289

2. Экспериментальные данные измерений натяжения арамидных нитей в процессе снования и ткачества............................................................... 293

3. Результаты испытаний по определению физико-механических свойств арамидных нитей и тканей.................................................................... 301

■7

4. Результаты статистической обработки данных ПФЭ 2 .............................. 316

5. Результаты определения неровноты арамидных нитей на приборе USTER TESTER 4......................................................................................... 344

6. Акты о внедрении результатов работы в учебный и производственный

процесс........................................................................................... 355

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность диссертационного исследования. В условиях современной рыночной экономики для большинства текстильных предприятий остро поставлен вопрос об их дальнейшей судьбе и востребованности выпускаемой ими продукции. Для развития текстильного производства, повышения его эффективности и конкурентоспособности необходимы инвестиции и внедрение современных достижений техники и технологии, а также решение вопросов развития предприятия как в рамках краткосрочной, так и долгосрочной перспективы. При выборе направления развития современного российского предприятия необходимо учитывать мировой опыт, в частности, необходимо делать ставку на перспективные научные исследования, производимые в рамках отраслевых НИИ и вузов.

На сегодняшний день одним из самых перспективных направлений развития текстильной промышленности является сфера технического текстиля, в частности производство тканей специального назначения. К данным тканям относят ткани из высокопрочных арамидпых нитей, которые предназначены для производства средств индивидуальной бронезащиты. Развитие данного направления позволяет удовлетворить стратегические (оборонно-промышленные) потребности страны в качественных современных материалах с заданными эксплуатационными свойствами.

Предприятия, выпускающие ассортимент баллистических арамидных тканей, ставят перед собой задачи повышения качества и совершенствования структур данных материалов.

Проблемы, связанные с совершенствованием структур баллистических тканей, обусловлены во многом активным развитием современного высокоскоростного и высокоточного оружия. Также следует учесть высокий уровень конкуренции на рынке баллистических материалов, арамидные ткани в последние годы активно конкурируют с материалами на основе

сверхвысокомолекулярного полиэтилена (Dyneema® и Spectra®) и композиционными арамидными UD-структурами.

Решая задачи повышения качества продукции и увеличения объёмов её выпуска, предприятия, стараются активно внедрять современное высокопроизводительное технологическое оборудование, которое позволит вырабатывать ткани из нитей различной природы.

При внедрении высокопроизводительного сновального и ткацкого оборудования возникает необходимость в проведении анализа условий подготовки нитей к ткачеству и процесса ткачества, в определении причин простоя оборудования, причин снижения механических свойств и обрывности нитей и прочих негативных факторов, влияющих на качество тканей.

Полноценный анализ процесса снования и ткачества должен учитывать реальное напряженно-деформированное состояние нити, так как натяжение и деформация нитей в значительной степени определяют условия технологических процессов снования и ткачества, при этом изменение натяжения нитей оказывает значительное влияние на строение и свойства ткани. Поэтому изучение напряжённо-деформированного состояния нитей на сновальной машине и ткацком станке является актуальной задачей.

Значительный вклад в научные представления о напряженно-деформированном состоянии нитей, прогнозировании технологических процессов их текстильной переработки, а также проектировании текстильных материалов с заданными свойствами внесли В.А. Гордеев, Е.Д. Ефремов, П.В. Власов, В.П. Щербаков, С.С. Юхин, С.Д. Николаев. Однако, научные подходы, перечисленных учёных, уже ставшие классическими, не всегда могут быть применимы для описания поведения высокопрочных арамидных нитей, что требует нового взгляда на существующую проблему.

Таким образом, актуальность работы состоит в том, что предложенные технологические решения и методы оценки технологичности нити,

позволяют добиться получения арамидной ткани с заданными свойствами, однородной структурой и приемлемой баллистической эффективностью.

Цели и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка научно-обоснованных методов оценки технологичности арамидных нитей, определение оптимальных параметров строения и изготовления арамидных тканей на рапирных станках Оогшег различной конструкции.

Для достижения обозначенной цели исследования необходимо решить ряд задач:

- разработать метод оценки технологичности арамидных нитей при изготовлении тканей различных структур;

- оценить напряженно-деформированное состояние арамидных нитей в процессе снования и ткачества на современном высокоскоростном оборудовании различной конструкции;

- определить оптимальные параметры изготовления арамидных тканей на рапирных станках Богшег;

- разработать методы расчёта и проектирования арамидных тканей;

- предложить меры по сохранению физико-механических свойств арамидных нитей в процессе их текстильной переработки и снижению их повреждаемости на оборудовании различной конструкции;

- разработать рациональные структуры арамидных баллистических тканей и оценить их пригодность для производства средств индивидуальной бронезащиты.

Научная новизна результатов диссертационного исследования:

- для оценки технологичности арамидных нитей при выработке тканей различных структур предложено использовать критерий технологичности, выведенный на основании математического аппарата теории подобия и анализа размерностей;

- предложено оценивать прочность и баллистическую эффективность арамидной нити, используя показатель удельной работы разрыва нити, который учитывает характер диаграмм разрыва;

- для прогнозирования поведения арамидных нитей различной линейной плотности при контакте с технологической оснасткой ткацких станков (глазок галева, зуб берда), предложено использовать модифицированный прибор ИГТП, имитирующий процесс истирания нити;

- произведены расчёты напряженно-деформированного состояния арамидных нитей различной линейной плотности в процессе снования и ткачества на современном высокоскоростном оборудовании, предложенные методы расчёта учитывают конструктивные особенности данного оборудования;

- с помощью критерия Москвитина определена повреждаемость арамидных нитей в процессе снования и ткачества на современном высокоскоростном оборудовании;

- произведен расчёт значений функции повреждаемости, основанный на принципе нелинейного суммирования повреждений и учитывающий реальные законы нагружения нити при выработке арамидных тканей различных структур;

- на основании положений теории подобия и анализа размерностей разработаны методы проектирования арамидных тканей по разрывной нагрузке, удельной работе разрыва и поверхностной плотности;

- предложено оценивать баллистическую эффективность структур арамидных тканей с помощью условия равнодеформативности, в соответствии с которым строение элемента ткани должно быть максимально приближено к 5 порядку фазы строения (ПФС);

- с помощью математического аппарата планирования эксперимента определены оптимальные параметры заправки рапирного станка Оогшег при выработке высокоплотной баллистической арамидной ткани.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

предложенные методы оценки технологичности и расчёта напряженно-деформированного состояния арамидных нитей позволяют прогнозировать поведение нитей на высокоскоростном сновальном и ткацком оборудовании;

- разработанные методы расчёта разрывной нагрузки, работы разрыва и поверхностной плотности арамидных тканей позволяют проектировать баллистические материалы с заданными свойствами;

- технологические решения, предложенные в данной работе, позволяют снизить повреждаемость нитей в процессе снования и ткачества, и сохранить на высоком уровне их исходные физико-механические свойства;

- разработанные структуры и рациональные параметры строения позволяют повысить баллистическую эффективность тканей за счёт выполнения условия равнодеформативности нитей основы и утка;

- внедрение результатов работы на производстве ЗАО КШФ «Передовая текстильщица» и ООО «ТЕКС-ЦЕНТР», и в учебный процесс кафедры ткачества ФГБОУ ВПО «МГУДТ» (ТИ им. А.Н. Косыгина).