автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка технологии нетканных утеплителей гидродинамическим способом

§

.-5 На правах рукописи

УДК 677.026.49 (043)

' ТОНКИХ ИРИНА АНАТОЛЬЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НЕТКАНЫХ УТЕПЛИТЕЛЕЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Специальность 05.19.03 - Технология текстильных материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва -1997

Работа выполнена в Московской государственной текстильной академии имени А.Н.Косыгина на кафедре технологии нетканых материалов

Научный руководитель: Научный консультант:

Официальные оппоненты: Ведущая организация ■

кандидат химических наук, профессор Горчакова В.М. кандидат технических паук, Заметга Б.В.

доктор технических наук, профессор Зиновьева В.А.; кандидат технических наук Ларина Т.М.

Закрытое акционерное общество "Московские нетканые материалы" г. Москва

Защита состоится (/С^г-О^'-СЛ- 1997г. в л^С часов на заседа-

нии диссертационного совета К 053.25.02 в Московской государственной текстильной академии имени А.Н.Косыгина по адресу: 117918, Москва, М.Калужская, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной текстильной академии.

Автореферат разослан "_1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета К 053.25.02

кандидат технических наук Доцент Осьмин Н. А.

АННОТАЦИЯ

Диссертационная работа посвящена разработке экологически чисто 1 нологии нетканых утеплителей, используемых при пошиве сезонной одеж и обладающих хорошими теплозащитными свойствами, устойчивых к м рым обработкам и химчистке, миграции волокон на покровную ткань, гид] динамическим способом скрепления волокон в холсте.

В результате теоретических исследований предложена физическая а дель процесса образования структуры нетканого материала при скреплен волокнистого холста, расположенного на перфорированной подложке, п действием струй воды высокого давления. Исследованы деформациош прочностные и фрикционные свойства волокон, используемых при изготоаг нии нетканых утеплителей, а также определено их влияние на формирован структуры нетканого полотна гидродинамическим способом. Определены в личины моментов упруго-пластической деформации волокон, необходимь для достижения постоянной изогнутости волокон в нетканом полотне. Иссл дована аналитическая зависимость прочности гидроскрспленного неткана утеплителя от усилия сдвига волокон.

В работе исследовано влияние технологических параметров гидроскре] ления на физико-механические свойства нетканых материалов. В результат проведения исследований по плану Бокса и Коно получены математически зависимости свойств нетканых утеплителей от технологических параметре их выработай на установке струйного скрепления, по которым построен) двумерные сечения поверхностей отклика.

Определены оптимальные параметры работы экспериментальной устг новки УСС-900 при выработке нетканого утеплителя.

Предложен способ улучшения функциональных свойств нетканых угеп ляющих материалов путем использования полиэфирных волокон, модифици рованных кремнийорганическим препаратом ЭТС-40 и исследовано ег< влияние на физико-механические и функциональные свойства.

Получены уравнения регрессии, характеризующие зависимость разрыв ной нагрузки, удлинения, объемной плотности, суммарного теплового сопро тивления, водоупорности, числа мигрирующих на поверхность ткани волокш от состава волокнистой смески и содержания модификатора на волокне.

Автор защищает:

- разработку новой технологии нетканых утеплителей.

- физическую модель процесса формирования структуры нетканого утеплителя под действием струй воды.

- разработку нового ассортимента утепляющих материалов для кожаных курток и пальто, меховых изделий.

- оптимальный технологический процесс изготовления нетканого утепляющего материала.

- способ улучшения функциональных свойств нетканых утеплителей ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы заключается в создании экологически чистой малооперационной технологии новых видов утеплителей с улучшенными функциональными свойствами без применения полимерного связующего.

Данная работа проводилась в Московской государственной текстильной академии им.А.Н.Косыгина и АООТ НИЙНМ.

Цель работы и задачи исследований. Целью данной работы является разработка технологии нетканых утеплителей стабильной структуры гидродинамическим способом скрепления волокон в холсте без применения полимерных связующих.

Задачи работы . Исходя из поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- проведение анализа состояния производства нетканых материалов, в том числе нетканых утеплителей, гидродинамическим способом;

- проведение анализа факторов, влияющих на формирование структуры нетканых утеплителей, полученных гидродинамическим способом, и их свойства;

- обоснование .выбора сырья, оборудования и технологических параметров производства нетканых утеплителей гидродинамическим способом;

- создание физической модели процесса формирования структуры нетканого материала под действием струй воды высокого давления;

- определение взаимосвязи деформационных свойств полиэфирных волокон разной линейной плотности и физико-механических свойств нетканых полотен, изготовленных гидродинамическим способом;

- определение оптимальных технологических параметров выработки нетканого утеплителя;

- определение способа улучшения функциональных свойств нетканого утепляющего полотка

- разработка технических условий и технологического режима на изготовление нетканого утеплителя гидродинамическим способом скрепления на отечественном оборудовании и его впедрение.

Методика исследований. Для решения поставленных задач использовались современные стандартные и нестандартные методики анализа свойств нетканых полотен и волокон.

При оптимизации технологических параметров и состава волокнистой смеси из модифицированных полиэфирных волокон применены методы математической статистики, а также математические методы планирования и анализа эксперимента.

Научная новизна работы.

- разработана новая экологически чистая технология нетканых утеплителей для одежды гидродинамическим способом скрепления волокон в холсте;

- предложена физическая модель процесса формирования структуры нетканого полотна гидродинамическим способом и определены величины моментов упруго-пластической деформации волокон, необходимых для достижения их постоянной изогнутости;

- разработан способ улучшения прочностных, гидрофобных свойств, повышения объемности нетканых утеплителей на основе полиэфирных волокон, а также снижения миграции волокон на покровную поверхность швейных изделий путем модификации волокон кремнийорганическим препаратом из группы алкоксисиланов (ЭТС-40);

- получены полиномиальные уравнения, характеризующие зависимость физико-механических свойств нетканых утеплителей от технологических параметров, состава волокнистой смеси, содержания ЭТС-40 на волокне;

- определены оптимальные технологические параметры изготовленш нетканых утеплителей гидродинамическим способом высокого качества с заданными свойствами.

Практическая ценность работы

Разработана технология нетканых утепляющих полотен гидродинамическим скреплением волокон в холсте. Разработанное полотно рекомендовано Д2Я в качестве утепляющей проткет? н?и псежвс кожаных

курток, пальто, меховых изделий.

Использование разработанного нетканого утеплителя позволяет:

- расширить ассортимент утеплителей для одежды;

- повысить их устойчивость к химчистке к мокрым обработкам;

- снизить миграцию волокон из внутренних слоев утеплителя на покров ную ткань изделия;

- снизить материалоемкость утеплителя без ухудшения его качественны показателей;

- использовать отечественное модифицированное кремнийорганическш препаратом ЭТС-40 полиэфирное волокно на замену импортного силиконизи рованного;

- на полотно разработана и утверждена техническая документация: технические условия, технологический режим;

Экономический эффект от внедрения пздроскрепленного нетканого ут пляющего полотна на НПО "Пластмасс" составит 312,7 млн.руб. на объс выпуска 4 млн. п.м. (в ценах 1997 г).

Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов МГГА (1995, 1996 г.), на Всероссийской научной конференции, посвященной 75-летию МГТА им. А.Н.Косыгина (МГГА, 1994 г.), Всероссийских конференциях "Текстиль-95" и "Текстиль-96" (МГТА, 1995,1996 г.г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ в журналах и сборниках научных трудов МГТА им. А.Н.Косыгина и ИГТА.

Объем и структура работы . Диссертация изложена в 7 главах с выводами на 205 страницах машинописного текста и содержит 34 рисунка, 25 таблиц, приведен список литературы из 91 наименования и 25 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее научная новизна и практическая значимость. Сформулированы цели и задачи исследования.

В первой главе проведен анализ физических аспектов процесса гидродинамического скрепления волокнистых материалов, факторов, влияющих на перепутывание волокон холста под действием струй воды, к которым можно отнести свойства используемых волокон, технологические параметры гидроскрепления, вид подножки, конструкционные особенности оборудования.

Наиболее важным физическим фактором, влияющим на перепутывание волокон холста, является сила удара струи, которая определяется давлением воды, поступающей в сопло, его геометрией, расстоянием от сопла до обрабатываемого холста. Для образования стабильной структуры нетканого материала в процессе гидродинамического скрепления необходимо придание волокнам постоянной изогнутости, что преимущественно определяется их упруго-пластическими свойствами.

Подробный анализ литературных источников позволил определить состояние на сегодняшний день, а также тенденции развития гидродинамического способа, его преимущества перед другими способами производства нетканых материалов и ассортиментные возможности, одним из новых направлений которых являются гидроскрепленные нетканые утеплители, используемые для пошива одежды.

Показано, что для улучшения функциональных свойств нетканых утеплителей целесообразно использовать кремнийоргапические препарат для модификации полиэфирных волокон. Указанное позволит также заменить импортные силиконизированные волокна, которые на сегодняшний день широко используются при производстве нетканых утеплителей.

На основе анализа литературных и патентных источников определены цель и задачи исследования.

Во второй главе изложено методическое обеспечение проведения экспериментальных исследований.

Для оценки эксплуатационных свойств нетканых утеплителей, изготовленных гидродинамическим способом, производили испытания в соответствии со стандартными методиками. Основными свойствами являлись:

- поверхностная плотность, г/м2;

- толщина, мм;

- объемная плотность, г/см3;

- разрывная нагрузка по длине и ширине, Н;

- удельная разрывная нагрузка по длине и по ширине, Н х м/г;

- удлинение при разрыве по длине и по ширине, %

- водоупорность, мм.водн.ст.;

- миграция волокон на покровную ткань.

Для определения степени закрепления волокон в структуре нетканого полотна, суммарного теплового сопротивления нетканого утеплителя, электропроводности и сорбции паров воды полиэфирными волокнами использовались нестандартные методики.

Для исследования макроструктуры нетканого утеплителя использовались методы электронной и сканирующей микроскопии

Оптимизация технологических параметров производства нетканых полотен гидродинамическим способом, состава волокнистой смеси модифицированных волокон осуществлялась с использованием математических методов планирования и анализа эксперимента по планам Бокса и Коно.

В третьей главе обоснован выбор полиэфирных волокон и их модификатора при производстве нетканого утеплителя, предлагается технологическая цепочка, которая позволит получить нетканый материал с заданными свойствами.

Дана характеристика опытной установки УСС-900, на которой осуществ лено внедрение разработанных утеплителей.

Четвертая глава посвящена теоретическим исследованиям процесс; гидродинамического скрепления волокон в холсте, расположенным на перфо рированной поверхности.

Исследование характера взаимодействия струй с волокнистым холстор изучалось на примере использования сетки полотняного переплетения из по лимерных нитей диаметром 1мм с квадратными ячейками размером 1 мм Особенностью геометрии сетки является то, что продольные нити изогнул по синусоиде с периодом 4 мм, и, таким образом, представляет собой кривс линейную проницаемую поверхность.

Рассматривается воздействие на криволинейную симметричную повер: ностъ струи воды, имеющей скорость На преграде она делится на ш

струи, которые имеют скоростей массы т, и образующие с на-

правлением скорости углы = (хг = 45°. Исходя го уравнения количества движения для расчета силы давления струи (Р) массой щ^па криволинейную преграду, имеющего вид;

р = то30-т^3х-тг32 > 0)

рассматриваются два основных случая взаимодействия струи с изогнутой сеткой.

^ __ ум а

При равномерном делении потока жидкости д = щг ^ = —(2)

После проектирования основного уравнения ( 1 ) на оси Х,"Х2 оно имеет вид для случаев:

1) попадания струи на вершину синусоиды .

Р„=иьЛ-^с^^соф«» - а] =

(3)

2) попадания струи во впадину синусоиды

(4)

2 "" 2

Проекции выражения (1 ) на оси у, и К2 равны нулю.

Из численного решения уравнений ( 3 ) и (4) следует, что давление струи на поверхность холста, располагаемого на криволинейной поверхности, при попадании во впадину синусоиды примерно в 6 раз больше, чем при попадании на вершину.

При разложении силы давления струи как равнодействующей на касательные усилия в случае, характеризующимся выражением (3), касательные усилия стремятся сместапъ волокно с вершины синусоиды и изогнуть его, а в случае, характеризующимся выражением (4), вытянуть.

Предложенная физическая модель процесса формирования структуры нетканого материала подтверждена данными световой и электронной микроскопии, исследованиями деформационнных свойств изготовленных образцов и отражает специфику взаимодействия струй с опорной поверхностью.

В случае, когда струя занимает некоторое промежуточное положение между вершиной и впадиной синусоиды, при проектировании основного

уравнения получим следующие выражения для проекции силы Р (при Т>х = гги&ь-ть&*с°ш,-тг&№а1 (5)

В этом случае сила давления струи будет направлена под некоторым углом С1х*аг к нормали, но принципиально характер взаимодействия сохранится, а касательное усилие Рг также будет стремиться сместить волокна вс впадину синусоиды.

При анализе механизма образования структуры нетканого материал; было предположено, что изгиб и перепутывание волокон возможны только зг счет их свободных концов, не находящихся под давлением прижимающей силы РХ2.

Исследовано влияние физико-механических свойств полиэфирных воло кон на свойства нетканых полотен, изготовленных из них. Результаты экспе римента представлены в табл.1.

Проведен приблизительный расчет сил, воздействующих на волокна пр1 их изгибе под воздействием струй, а также величины изгибающего момента исходя из рассмотрения волокна как консоли с распределенной нагрузкой лежащей на опорах.

В результате сравнительного корреляционного анализа связи удельно! разрывной нагрузки нетканого материала, изготовленного гидродинамиче ским способом, с коэффициентом тангенциального сопротивления, началь ным модулем упругости полиэфирных волокон, представленного в табл.2 было установлено, что прочность в большей степени зависит от деформаци онных свойств волокон, чем от фрикционных.

Определены величины моментов упруго-пластической деформации по люфирных волокон различной линейной плотности, при которых возможн« достижение их постоянной изогнутости и, соответственно, образования ста бальной структуры, который определяется деформацией изгиба.

Проведенный корреляционный анализ взаимосвязанных параметро структуры показал высокий коэффициент корреляции (К=0,917) между уцель ной разрывной нагрузкой полотен и числом волокон в них ( в зависимости о диаметра используемых волокон), что косвенным образом показывает наи большее влияние на связанность волокон в нетканом полотне суммарного уг ла охвата волокон друг другом, который определяется величиной деформаци изгиба.

Таблица 1

Влияние физико-механических свойств полиэфирных волокон на свойства готовых нетканых полотен

N Свойства волокон Удельная разрывная нагрузка нетканого полотна Р , Нхм/г 1 уд'

0 п ы т а Геометрические параметр ы( линейная плотность/дли на резки, текс/мм) Разрывная нагрузка Рв мН Удлинение при разры ве е ,% р Начальный модуль уп-ругсти, Жесткость при изгибе Й^.Ях о^ИТ» Коэффициент тангенци ального сопротивления > ^ Распрямлен-ность волокна, Г) Напряжение "начала текучести енГ х Упруго-пластический момент Щ,п* Ю-3, сНлы по длине по ширине

1 0,13/66 66,2 18,8 49,6 3,5 0,25 1,53 99,20 2,6 24,0 3,7

2 0,17/66 84,6 43,0 47,0 5,7 0,23 1,31 58,75 2,1 24,6 4,1

3 0,33/65 127,5 45,1 33,5 15,3 0,21 1,45 133,88 14 16,3 2,2

4 0,60/65 178,1 64,0 18,7 28,8 0,16 2,21 37,4 9,6 4,6 1,5

5 2,0/65 582,6 49,4 19,3 324,0 0,20 2,5 154,4 240 1,4 0,6

Таблица 2

Корреляционная связь прочности нетканого полотна с некоторыми свойствами полиэфирных волокон

Коэффициенты корреляции

х У Ен Вюг м ЛГ, п

Руд 0,98 0,71 0,67 0,90 0,94

Ив-число волокон в образце, шт.

Исследована аналитическая зависимость прочности нетканого материала (У) от усилия сдвига волокна (X) при выдергивании его из структуры полотна вида У = к X" (к- постоянная величина), проверка которой дала удовлетворительную сходимость теоретических и экспериментальных данных.

В пятой главе представлены технические требования на нетканый утеплитель, проведены исследования по оптимизации технологических параметров.

Наиболее явной характеристикой, свидетельствующей о скреплении волокнистой основы, является прочность нетканого материала, поэтому за критерии оптимизации были приняты показатели разрывной нагрузки и удлинения при разрыве, а в дальнейшем оценивался весь комплекс свойств нетканых утепляющих материалов.

Технологические параметры работы лабораторного стенда УСЛ-400 в зависимости от цели эксперимента варьировались в следующих пределах:

- скорость выпуска, м/мин 3-12

- число проходов холста через струйный блок 2-8

- расстояние от среза сопла до сетки, мм 15-25

- давление воды в струйном блоке, МПа 3-5

- скорость струйного блока, м/мин 20-60

При определении оптимальных технологических параметров использовались методы планирования и анализа эксперимента по планам Коно-2 и Бокса-3.

С целью исследования влияния на свойства изготовляемых нетканых полотен геометрии подложек использованы пластмассовые сетки с разным размером ячеек, а именно: 0,03; 0,04; 0,09 мм > на которых размещался холст при скреплении струями воды.

В ходе эксперимента было установлено, что с увеличением расстояния от среза сопла до подложки прочность нетканого полотна уменьшается в связи с проявлением эффекта распыления струи. Это приводит к уменьшению силы давления струи и, следовательно, уменьшению интенсивности перепу-тывания волокон.

Увеличение скорости транспортера приводит к снижению прочности нетканого утеплителя, так как уменьшается время воздействия струи на локальный участок холста.

С увеличением числа проходов от 2 до 4 разрывная нагрузка по длине и но ширине растет, что объясняется увеличением эффективности связывания холста по площади в целом. Дальнейшее увеличение количества струйных обработок в условиях проводимого эксперимента не приводит к существенному увеличению прочности.

Анализ совместного влияния скорости транспортера и скорости струйного блока на физико-мсханические свойства нетканого полотна проводился с использованием плана Коно - 2.

Для определения показателей разрывной нагрузки по длине (У,), по ширине ( У2), удлинения при разрыве по длине (У3) и по ширине (У4) урав-

нения регрессии, соответственно, имеют вид:

У, = 60,513 - 9,333 Х1Х2 - 21,929 +25,237 Х\ ( 8 )

У2 = 5,189- 1,387Х+1,375 ХХ+2Л06Х; (9)

Гз= 38,220-2,58ХАТ, (Ю)

У4 = 106,793+13,625 Х.Х+12,902 Х^ (И)

Анализ выражений (8-11) показывает, что на прочность нетканого материала по длине в большей степени оказывает влияние скорость струйного блока, а по ширине - скорость транспортера. Удлинения при разрыве материала определяются совместным влиянием обоих критериев оптимизации.

С целью исследования влияния давления воды в струйном блоке, поверхностной плотности волокнистого холста, скорости транспортера на прочность и удлинение при разрыве материала проведен эксперимент с использованием Д-оптимального плана Бокса второго порядка для трех факторов.

Для определения показателей разрывной нагрузки по длине (У,)и по ширине (У,), удлинения по длине (У3) и по ширине (У4) уравнения регрессии имеют вид:

У, = 38,0375-13,538X^+5,962 О2)

У2=5,0478+9,56000Х.-17,06 Х3-9Д75Х,Х-13,537 Х'-Ю,037 Х!(13)

=46,7916-11,8333 Х2 -4,9166 X, Хъ -9,2917 Х\ (14) гл= 155,5+14,6 Хг10,2Хг^5Хг19,о XI (15)

Анализ уравнений регрессий (12-15) показывает, что влияние рассматриваемых критериев оптимизации на прочность по длине носит экстремальный характер, а также, что прочность по ширине и удлинение по длине нетканого полотна зависят в большей мере от скорости транспортера и уменьшаются при увеличении данного параметра. Удлинение по ширине растет при увеличении давления воды в струйном блоке и уменьшении скорости транспортера.

После проведения расчетов на ЭВМ были получены математические зависимости и построены графики, отражающие зависимость физико-механических свойств .нетканых материалов от технологических параметров изготовления.

Исходя из требований, предъявляемых к нетканым утеплителям, и основываясь на проведенных исследованиях, определены оптимальные техноло-

гические параметры процесса:

- давление воды в струйном блоке, МПа - 5,0

- скорость транспортера, м/мин - 3-4

- скорость струйного блока, м/мин - 40

- число проходов через струйное устройство - 2

- расстояние "срез сопла-сетка", мм -15

- размер ячейки сетки, мм - 0,04

- поверхностная плотность волокнистого холста, г/м'- 80

При изучении влияния состава волокнистой смеси на физико-механические свойства нетканых утеплителей показано, что при производстве нетканого утеплителя, изготовленного гидродинамическим способом, целесообразно использовать волокнистую смесь из грубого и тонкого волокна в соотношении 20:80 или 30:70. Показано, что объемная плотность нетканых полотен резко уменьшается при использовании силиконизированных волокон, в связи с чем целесообразно их использование при изготовлении утеплителей.

В шестой главе предложен способ улучшения функциональных свойств нетканых утеплителей путем поверхностной модификации полиэфирных волокон кремнийорганическим препаратом ЭТС-40.

Для прохождения нормального процесса чесания модифицированных волокон, имеющих низкую электропроводность, был разработан оптимальный состав кремнийорганической эмульсии.

При изучении влияния поверхностной обработки модификатором ЭТС-40 на физико-механические свойства нетканых утеплителей позволило установить, что в области малых добавок (0,01-0,1% масс) данный препарат оказывает пластифицирующее действие на волокнообразующий полимер. С увеличением содержания препарата на волокне до 0,1% масс, прочность и начальный модуль упругости волокон увеличиваются, его удлинение уменьшаются.. В области больших добавок (1,5-2,5 % масс) наблюдается резкое понижение объемной плотности нетканого утеплителя. Использование крем-нийорганического модификатора полиэфирных волокон позволило снизить анизотропию прочностных свойств нетканых полотен.

С целью снижения миграции волокон на поверхность ткани в швейных изделиях, улучшения теплофизических свойств нетканых утеплителей, повышения его устойчивости к мокрым обработкам с использованием плана Коно-2 было проведено исследование влияния состава волокнистой смески из модифицированных полиэфирных волокон разной линейной плотности на ряд свойств нетканых утеплителей: объемную плотность, удельную разрывную нагрузку, удлинение при разрыве, суммарное тепловое сопротивление, число волокон, мигрирующих на поверхность ткани, водоупорность.

Для определения показателей разрывной нагрузки по длине (У,), по ширине ( У2), удлинения при разрыве по длине (У3) и по ширине (У4), объемной плотности нетканого утеплителя (У,), суммарного коэффициента теплового сопротивления (У^, количества волокон, мигрирующих на подкладк) (У7) и на верх изделия (У,), водоупорности нетканого материала (У9) уравнения регрессии, соответственно, имеют вид:

У, =28,917-12.373 Х,-7;858Х12+8Д 33 ^ (16)

г2 = 2,956-1,243 А',+0,857 Хг-2,225 (17)

= 31,074 - 7,694 Х+10>073 Х\ (18)

74 = 127,089-5,0952 X, +6,397 X' (19)

У, = 39,821-6,709 Хг -8,822 Х\ +10,178 Х\ (20)

76 =0,258+0,0191 X,+0,0111Х2-0,0198 (21)

Г7 =3,002-6,883Х-12,275Х2+9,5Х!2+6,193Х;+8Л94Х: (22) Г, = 1,875 - 0,837 X, +0,232 XI (23)

7, = 55,496-6,323 X, +1,245 Хг Ха -9,305 Х\ (24) Анализ математических моделей (16-24) показал, что на функциональные свойства нетканых полотен наибольшее влияние оказывает содержание в волокнистой смеси полиэфирных волокон линейной плотностью 2,0 текс, использование которых вызывает уменьшение прочности и удлинения нетканого материала, его объемной плотности, водоупорности и, соответственно, устойчивости к стиркам.

Как видно из выражений (20, 21,22,24), увеличение содержания ЭТС-40 на волокне снижает объемную плотность, миграцию волокон на покровную ткань, повышает суммарное тепловое сопротивление и водоупорность нетканого утеплителя. Это позволяет обеспечить комплекс необходимых свойств для утеплителей в одежду при значительном снижении их материалоемкости.

Основываясь на проведенных исследованиях, определеп оптимальный сос1й£ годокнистой смеси, который соответствует содержанию полиэфирных волокон линейной плотностью 2,0 такс 20% »:асс я количеству модификатора на волокне 1% масс. ...

Нетканый утеплитель, полученный при реализации указанных параметров, имеет следующие свойства:

"Удельная разрывная нагрузка по длине,Н х м/г - 38,6 Удельная разрывная нагрузка по ширине, Н х м/г - 4,1 Удлинение при разрыве по длине, %- 39 Удлинение при разрыве по ширине, % - 131 Объемная плотность, г/см3 -0,0363

Суммарное тепловое сопротивление, "С-м /Вт- 0,261 Коэффициент миграции волокон - 0,0032

Водоупорность, мм. водн.ст. . - 61,3

Испытания разработанного утеплителя в ЦНИИбыт и ЦНИШПП показали, что нетканый материал имеет высокую устойчивость к мокрым обработкам, химчистке и может быть использован при пошиве кожаных курток и пальто, а также изделий из меха.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана экологически чистая малооперациопная технология новых видов легких (поверхностная плотность 80 г/м2 ) нетканых утеплителей гидродинамическим способом скрепления волокон в холсте без применения связующего

2. Проведенный анализ научно-технической и патентной литературы выявил актуальность изготовления нетканых утеплителей гидродинамическим способом. Рассмотрены физические факторы гидроскрепления волокнистых холстов и влияние их на формирование структуры нетканого утеплителя.

3. Предложена физическая модель процесса формирования структуры нетканого материала при скреплении волокнистого холста, расположенного на перфорированной подложке, под действием струй воды высокого давления.

4. Определены необходимые величины моментов упруго-пластической деформации волокон для достижения ими постоянной изогнутости в структуре нетканого полотна.

5. Экспериментально установлено, что в структуре нетканых полотен величина деформации при изгибе волокон приближается к величине разрывного удлинения волокна и определяется его линейной плотностью. При использовании тонких волокон ( линейной плотностью < 0,13 текс) создаваемые струей усилия могут приводить не только к их изгибу, но и к фибрилляции и разрушению.

6. Проведенный корреляционный анализ показал, что прочность нетканых полотен, изготовленных гидродинамическим способом, зависит преимущественно от деформационных свойств волокон.

7. Показано, что наиболее прямой оценкой связи волокон в структуре нетканого полотна является величина усилия сдвига волокон при их выдергивании из материала.

8. Предложен способ улучшения свойств нетканых утеплителей путем модификации поверхности полиэфирных волокон и разработана оптимальная рецептура кремнийорганической эмульсии ЭТС-40, что позволило снизить миграцию волокон, анизотропность прочностных свойств, уменьшить объемную плотность с 40 до 18,8-103 г/см3, снизить материалоемкость утеплителя.

9. Получены уравнения регрессии, характеризующие зависимость физико-механических свойств нетканых утеплителей от технологических параметров процесса, а также зависимость разрывной нагрузки, удлинения при разрыве, объемной плотности, суммарного теплового сопротивления, числа волокон, мигрирующих на поверхность ткани, водоупорности от состава волокнистой смеси из модифицированных полиэфирных волокон.

10. Решена компромиссная задача по выбору технологических параметрор производства нетканых утеплителей гидродинамическим способом и со-

става волокнистой смеси из модифицированных волокон, которые состав-

ляют:

- давление воды в струйном блоке, МПа - 5,0

- скорость транспортера, м/мин - 3-4

- скорость струйного блока, м/мин - 40

- число проходов через струйное устройство - 2

- расстояние "срез сопла -сетка", мм -15

- размер ячейки сетки, мм - 0,04

- содержание модификатора на волокне, % масс. -1

- содержание полиэфирных волокон линейной плотностью 2 текс, % масс - 20

11.Разработан и утвержден комплект нормативно-технической документации: Технические условия ТУ 17-14-13-113-95 и технологический режим для выпуска нового ассортимента утеплителей для кожаных курток, пальто, меховых изделий.

12. Экономический эффект от внедрения гидроскреплешюго нетканого утепляющего полотна на НПО "Пластмасс" составит 312,7 млн.руб. в год на объем выпуска готовой продукции 4 млн. п.м. в ценах 1997 года.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ

В РАБОТАХ:

1. Заметта Б.В., Горчакова В.М., Тонких И.А. Технология и оборудование дач производства нетканых полотен гидродинамическим способом// Текстильная промышленность. - 1995. -№ 4-5. -С. 21-22.

2. Заметта Б.В., Горчакова В.М., Тонких И.А. Разработка экологически чистой технологии изготовления нетканых полотен гидродинамическим способом// Энергоресурсосбережение и экология в текстильной промышленности: Тез. Докл. Всерос. Научи, конф. 22-23 ноября 1994 г. -М., 1994. - С.50.

3. Горчакова В.М., Тонких И.А., Заметта Б.В. Получение нетканых материалов гидродинамическим способом Н Современные технологии текстильной промышленности (Текстиль - 95): Тез.докл. Всерос. Науч-техн. конф.28-29 ноября 1995 г. - М„ 1995. - С.95.

4 . Тонких И.А., Заметта Б.В., Горчакова В.М. Исследование структуры и свойств нетканых полотен гидродинамического способа производства // Материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов. 5-6 февраля 1996 г. - М., 1996. - С.40-42.

5. Тонких И.А., Горчакова В.М., Заметта Б.В. Нетканые полотна, изготовленные гидродинамическим способом // Теория и практика разработки технологических процессов и конструкций в текстильном произ-

водстве (Прогресс - 96): Тез.докл. Междунар. научн.-техн. конф. 28-30 октября 1996 г. - Иваново, 1996.

6. Заметга Б.В., Горчакова В.М., Тонких Й.А. Взаимосвязь свойств микроструктуры нетканых материалов, изготовленных гидродинамическим способом, с параметрами технологического процесса и используемого оборудования // Современные технологии текстильной промышленности (Текстиль - 96): Тез.докл. Всерос. Научн.-техн. копф. 26-27 ноября 1996 г. -М„ 1996,- С.107.

ЛР№ 020753 от 04.03.93

Подписано в печать /т{,05.94 Сдано в производство £0,05. ЗУ Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,0 Уч.-изд.л. 0,75 Заказ 213_Тираж

Электронный набор МГТА, 117918, Малая Калужская, 1