автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Регулирование технологических и потребительских свойств целлюлозосодержащих материалов в трикотажном отделочном производстве

На правах рукописи

НУРУЛЛИНА ГУЗЕЛЬ НУРИСЛАНОВНА

РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ В ТРИКОТАЖНОМ ОТДЕЛОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

05.19.01 - Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 Я НОЯ 2013

Казань-2013

005541084

005541084

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

Абдуллин Ильдар Шаукатович

Официальные оппоненты:

Шарнина Любовь Викторовна доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ивановский государственный химико-технологический университет»

Смирнова Надежда Анатольевна доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Костромской государственный

технологический университет»

Ведущая организация:

ОАО «Казанский химический научно-исследовательский институт», г.Казань

Защита состоится «26» декабря 2013 года в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.09 при ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», по адресу: 420015, г.Казань, ул.К.Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского национального исследовательского технологического университета.

Автореферат разослан «22» ноября 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук 'У Н.В. Тихонова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Среди разнообразных товаров текстильной продукции повышенным спросом у населения всегда пользуются изделия на основе трикотажных полотен, которые выгодно отличаются комфортностью и удобством в эксплуатации. На сегодняшний день отечественный рынок бельевых трикотажных изделий занимает лидирующее положение в отрасли и оценивается в 98 млрд. руб., причем средние темпы роста за последние годы составляли порядка 21-23% в год. Увеличение объемов производства отечественного трикотажа вызывает конкуренцию между производителями и требует совершенствования выпускаемой продукции и новых эффективных технических и технологических решений производственных процессов. Таким образом, задача создания трикотажных полотен, обладающих комплексом потребительских характеристик, на основе ресурсосберегающих и экологически ориентированных технологий является перспективной и актуальной.

Известно, что после процесса вязания на поверхности суровых трикотажных полотен присутствуют замасливатели и примеси гидрофобной природы, содержание которых часто превышает установленные нормы, в связи с чем возникает проблема равномерного окрашивания полотен. Решение проблемы получения интенсивных и ровных окрасок посредством реализации отделки по традиционной технологии связано с проведением жидкофазных процессов предварительной подготовки, что не всегда представляется эффективным из-за высокой ресурсоемкости, продолжительности, увеличения объема промышленных сточных вод и усложнения процесса их очистки. К тому же подготовка к крашению традиционными способами зачастую приводит к снижению показателей механической прочности хлопчатобумажных трикотажных полотен. Для решения перечисленных задач наибольший интерес вызывает метод экологически чистой плазменной обработки, эффективность которой доказана при отделке тканей.

Среди плазменных способов воздействия на текстильные материалы особое место занимает плазма, генерируемая высокочастотным емкостным (ВЧЕ) разрядом при пониженном давлении. Данный вид разряда позволяет проводить объёмную обработку капиллярно-пористых материалов, что является важным аспектом при обработке трикотажного полотна, имеющего, по сравнению с тканями, более объемную и подвижную структуру.

Работа направлена на решение актуальной проблемы получения трикотажных полотен с высокими потребительскими характеристиками и

интенсификации процессов трикотажного отделочного производства за счет использования экологически чистой ВЧЕ-плазменной обработки.

В диссертации изложены работы, выполненные в соавторстве в период с 2009 по 2013 г., по комплексному исследованию изменения характеристик трикотажных полотен под воздействием потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления, а также процессов отделки трикотажных полотен с использованием плазменной обработки.

Работа выполнена в Казанском национальном исследовательском технологическом университете в рамках научно-исследовательской работы при финансовой поддержке Минобрнауки России (соглашение №14.В37.21.0731).

Цель диссертационной работы. Модификация свойств трикотажных полотен с помощью ВЧЕ-плазменной обработки для интенсификации технологических процессов трикотажного отделочного производства.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Проведен анализ способов отделки хлопчатобумажных трикотажных полотен. Обоснована возможность комплексного улучшения свойств трикотажных полотен при проведении отделочных процессов с помощью потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления.

2. Проведен выбор объектов, методов и средств исследования воздействия потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления на свойства трикотажных полотен.

3. Исследованы характеристики хлопковых волокон, хлопчатобумажных нитей и трикотажных полотен, обработанных потоком плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления.

4.Исследованы гидрофильные характеристики трикотажных полотен до и после процессов отделки и характеристики готовых трикотажных полотен. Разработаны рекомендации к технологическим процессом отделки трикотажных полотен, модифицированных с помощью потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления.

Методы исследования.

В диссертационной работе для решения поставленных задач использован комплекс стандартных и современных методов и методик исследования: ИК-Фурье спектроскопия с применением приставки НПВО, термогравиметрия и дифференциальная сканирующая колориметрия, рентгеноструктурный анализ, оптическая и электронная микроскопия поверхности. Полученные результаты сравнивались и сопоставлялись с известными экспериментальными и теоретическими данными других авторов. Измерение показателей проводилось в

соответствии с нормативно-технической документацией. Результаты измерений и исследований обрабатывались с применением методов математической статистики и программных продуктов Statistica 6.0 и Microsoft Office ExceI-2007.

Объектами исследования являлись хлопчатобумажные трикотажные полотна бельевого ассортимента разной поверхностной плотности, переплетения и смесового состава, а также хлопчатобумажные ткани, нити хлопчатобумажной пряжи и хлопковая целлюлоза

Модификация объектов исследования проводилась на опытно-промышленной и промышленной ВЧЕ-плазменных установках, разработанных на кафедре плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ.

Научная новизна работы.

1. Установлено, что воздействие ВЧЕ плазмы пониженного давления позволяет улучшить комплекс технологических характеристик трикотажного полотна за счет удаления посторонних примесей и увеличения химической активности поверхности хлопковых волокон.

2. Установлено, что максимальный эффект воздействия ВЧЕ плазмы пониженного давления на хлопковое волокно обеспечивается за счет травления его поверхности, приводящего к развитию микрорельефа и образованию активных функциональных групп.

3. Установлено, что использование ВЧЕ-плазменной обработки при пониженном давлении в отделочных процессах позволяет регулировать потребительские характеристики трикотажных полотен.

4. Установлено, что объемная и подвижная структура трикотажных полотен позволяет достичь высокой эффективности воздействия ВЧЕ-плазменной обработки.

5. Впервые разработан экологически безопасный метод подготовки хлопчатобумажных трикотажных полотен к крашению с использованием ВЧЕ-плазменной обработки.

Практическая значимость работы.

1. Исследованы и оптимизированы режимы ВЧЕ-плазменной модификации сурового трикотажного полотна, позволяющие получить высокие показатели гидрофильности и, как следствие, высокую эффективность жидкофазных процессов.

2. Разработан метод отделки трикотажных полотен, позволяющий:

- улучшить технологические характеристики суровых трикотажных полотен: придать смачиваемость аналогично жидкофазному процессу отваривания, увеличить разрывную нагрузку на 12-32%, уменьшить технологическую усадку на 4-13%.

- улучшить потребительские характеристики трикотажных полотен: увеличить гигроскопичность на 10-15%, уменьшить усадку на 10-15%, улучшить упругопластические свойства на 5-10%; увеличить насыщенность и интенсивность окраски на 5-15%).

3. Разработаны рекомендации для применения ВЧЕ-плазменной обработки в технологических процессах отделки трикотажных полотен, которая позволяет:

- интенсифицировать жидкофазные процессы отделки трикотажных полотен на 30-50%;

исключить из технологического цикла предварительное отваривание полотен;

- сократить расход красителя на 25-30% с получением высоких значений цветовых показателей.

4. Суммарный экономический эффект от внедрения разработанной технологии с применением ВЧЕ-плазменной модификации составляет 4,2 млн. руб. в год. Разработанная технология прошла опытно-промышленное испытание на ООО «Колор» (г. Ульяновск).

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследований воздействия ВЧЕ-плазменной обработки на суровые трикотажные полотна, устанавливающие закономерность изменения их физических и механических характеристик.

2. Результаты экспериментальных исследований характеристик хлопчатобумажных трикотажных полотен после ВЧЕ-плазменной обработки, свидетельствующие о том, что воздействие кислородосодержащей плазмы вызывает поверхностные и объемные изменения хлопковых волокон: очистку поверхности от замасливателей, развитие микрорельефа и образование активных функциональных групп.

3. Закономерности изменения основных характеристик хлопковых волокон под воздействием ВЧЕ плазмы.

4. Результаты экспериментальных исследований, показывающие, что использование ВЧЕ плазменной обработки позволяет повысить эффективность проведения жидкофазных процессов отделки трикотажных полотен и исключить предварительное отваривание.

5. Результаты - экспериментальных исследований характеристик трикотажных полотен, полученных с использованием ВЧЕ-плазменной обработки в отделочных процессах, свидетельствующие о том, что данный метод позволяет регулировать комплекс характеристик трикотажных полотен.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались на Международном симпозиуме по теоретической и

прикладной плазмохимии (Иваново, 2011), Международной конференции по физике плазмы и УТС (Звенигород, 2011), научной сессии КНИТУ (Казань, 2011), Международной научно-технической конференции «Современные наукоёмкие технологии и перспективные материалы текстильной и лёгкой промышленности (Иваново, 2012), Международной научной конференции «Плазменные технологии исследования, модификации и получения материалов различной физической природы» (Казань, 2012), Международной конференции «Физика высокочастотных разрядов (Казань, 2012), Международной конференции плазменной физики и плазменных технологий (Минск, 2012), Международной научно-технической конференции «Современные наукоёмкие и перспективные материалы текстильной и лёгкой промышленности» (Иваново, 2013), Украинской научно-практической интернет-конференции молодых учёных и студентов (Хмельницкий, 2013). Основные результаты работы изложены в 21 публикации, из которых 10 статей опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и 11 по материалам конференций.

Личный вклад автора состоит в опубликованных в соавторстве работах в выборе и обосновании методик эксперимента; непосредственном участии в проведении экспериментов; участии в анализе и обобщении полученных экспериментальных результатов, разработке закономерностей изменения характеристик трикотажных полотен после воздействия потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления на разных стадиях технологического цикла отделки, разработке рекомендаций по промышленному использованию плазменной технологии.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений. В тексте приведены ссылки на 163 литературных источников. Работа изложена на 174 страницах машинописного текста, содержит 58 рисунков и 35 таблиц.

Выражаю глубокую благодарность к.т.н., доценту Азановой A.A. за помощь в определении направления исследования, проведении экспериментов и обсуждении результатов работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи для ее достижения, представлена научная новизна и практическая значимость работы, приведена структура диссертации.

В первой главе даны основные характеристики трикотажных полотен и основные требования, предъявляемые к ним. Представлен обзор наиболее распространенных способов отделки трикотажных

полотен и современных методов модификации текстильных материалов. Обоснована возможность применения ВЧЕ-плазменной обработки в технологических процессах отделки трикотажных полотен с целью их модификации и разработки интенсифицированной отделочной технологии. Сформулированы цель и задачи работы.

Во второй главе обоснован выбор объектов исследования -хлопчатобумажных трикотажных полотен, рассмотрены ВЧЕ-плазменные установки, применяемые для их модификации. Приведены методики экспериментальных исследований влияния ВЧЕ-плазменной обработки на трикотажные полотна на разных этапах технологического цикла, а так же методики подготовки к крашению и крашения.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований влияния потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления на физические, механические и структурные показатели трикотажных полотен. Определены эффективные режимы ВЧЕ-плазменной обработки.

ВЧЕ -плазменная обработка позволяет получить за короткий промежуток времени равномерное смачивание суровых трикотажных полотен и высокие значения их капиллярности. Данный эффект достигается при обработке суровых трикотажных полотен в кислородосодержащей плазмообразующей среде. Причем в определенных режимах удается достичь гидрофильности суровых полотен в той же мере, что и при отваривании, и выше (таблица1). Таблица 1 - Показатели гидрофильных свойств трикотажных полотен на

Показатель Образец

исходный (суровый) плазмообра-ботанный отваренный отбеленный

Капиллярность, мм 1-5 208 189 211

Гигроскопичность, % 20 26 27 27

Влагопоглощение, г/м2 59 74 62 64

Краевой угол смачивания глицерином 0, град 105 13 56 18

Смачиваемость глицерином, с более 3600 9 11 9

1 -------- - ---^ »А Ч/Х-ГЛ^У,

объемной и подвижной структурой, поэтому возникло предположение, что в аналогичных условиях ВЧЕ-плазменная обработка трикотажа будет более эффективна за счёт его большей суммарной удельной поверхности.

Проведено сравнение эффективности объемной ВЧЕ-плазменной обработки трикотажных полотен и хлопчатобумажных тканей, идентичной поверхностной плотности. Определена капиллярность суровых, обработанных в ВЧЕ-плазме, и подготовленных отвариванием трикотажных полотен и тканей (таблица 2).

Таблица 2 - Показатели гидрофильных свойств трикотажных полотен и тканей

Материал Капиллярность образцов Ь, мм

отваренного плазмообработан-ного (сурового)

Ткань «Тик» арт.3939, 167 г/м2 282 168

Трикотаж арт. М200, 169г/м2 194 208

Ткань «Двунитка» арт.20422, 280г/м2 225 140

Трикотаж арт. 1724, 276г/м2 188 211

Капиллярное перемещение жидкости в трикотаже значительно меньше, чем в тканях в связи с особенностью расположения нитей в его структуре и их изогнутостью, поэтому трикотажные полотна обладают меньшей капиллярностью, чем ткани одинаковой поверхностной плотности. Однако для плазмоактивированных материалов наблюдается иная зависимость. Трикотажные полотна после ВЧЕ-плазменной обработки имеют большие значения капиллярности, это обусловлено равномерной модификацией хлопковых волокон по всему объему материала.

Получены закономерности влияния вида плазмообразующего газа и параметров ВЧЕ-плазменной обработки на гидрофильные свойства суровых трикотажных полотен. Для определения параметров ВЧЕ модификации, позволяющих получить максимальные значения капиллярности сурового трикотажного полотна, а также оценки влияния каждого фактора, использованы математические методы планирования экспериментов, а именно центральное композиционное рототабельное планирование. Составлен план для трехфакторного эксперимента, в качестве факторов приняты основные входные регулируемые параметры ВЧЕ-плазменной обработки: сила тока лампы анода 1а, А, напряжение иа, кВ и продолжительность ВЧЕ-плазменной обработки 1, мин. Получены двухфакторные уравнения регрессии (1-2), адекватно описывающие влияние параметров плазменной обработки 1а, иа и I на капиллярность суровых трикотажных полотен Ь при обработке в воздушной плазме. 11 = 45,6 + 515,2x13+7,4x1-483,0x1^ _2,4x1^-0,2562*12. (1) Ь = 133,1 +20,6хиа + 5,3х1-2,2хиа2 + 0,2хиахг-0,26х12. (2) Полученные уравнения позволяют прогнозировать капиллярность и устанавливать оптимальные режимы для получения заданных свойств.

Анализ контуров поверхности отклика позволил выделить оптимальный диапазон параметров ВЧЕ-плазменной обработки: 1а=0,5-0,6А, 11а=5кВ, {=300-540с.

На следующем этапе работы для объяснения эффектов ВЧЕ-плазменной обработки исследовано ее влияние на физико-химические и структурные характеристики хлопкового волокна. ВЧЕ-плазменное воздействие на хлопковое волокно вызывает его гидрофилизацию за счет совокупности факторов: увеличения химической активности поверхности волокна и изменения его микрорельефа. Увеличение химической активности плазмообработанного хлопкового волокна связано, в первую очередь, с его «очисткой» за счет травления поверхности в плазме кислородсодержащего газа, на которой содержатся, в случае сурового трикотажа, замасливатели, состоящие из воскообразных и других сопутствующих веществ. Об этом свидетельствуют гравиметрические

Рисунок 1 - Потеря массы образцов суровых трикотажных полотен в процессе ВЧЕ-плазменной обработки (Р=2бПа, С=0,04г/с, 1а=0,6А, иа=5кВ, 1=420с, воздух)

Продолжительность ВЧЕ-плазменной обработки I, мин

Вместе с тем, эффект плазменной «очистки» поверхности хлопковых волокон характеризуют значения содержания воскообразных веществ, белизны и коэффициента пропускания варочных жидкостей. Последний определяли после отваривания трикотажных полотен в воде, предполагая, что сопутствующие вещества хлопкового волокна и примеси переходят при отваривании в варочную жидкость (таблица 3). По табл.3 видно, что плазмообработанные образцы сурового трикотажного полотна обладают значениями близкими к значениям показателей отваренных образцов.

Плазменное травление хлопковых волокон в кислородсодержащем газе приводит к изменению их поверхности, что демонстрируют микрофотографии, выполненные методом сканирующей электронной микроскопии. ВЧЕ-плазменная обработка вызывает развитие микрорельефа поверхности хлопкового волокна, образование большого количества микропор и микротрещин (рисунок 2), на 10-13%

исследования (рисунок 1).

-арт. М200 (169г квм)

-арт 1724 ('276 г/кв м)

10

15

20

25

увеличивается коэффициент тангенциального сопротивления трикотажных полотен.

Таблица 3 - Характеристики степени очистки сурового трикотажного полотна

Образец Содержание воскообразных веществ, % Белизна, % Коэффициент пропускания варочной жидкости, %

Исходный (суровый) 0,74 85,15 84,5

Обработанный ВЧЕ плазмой (Р=26Па, С=0,04г/с, 1а=0,6А, иа=5кВ, (-420с, воздух) 0,22 86,95 90,0

Отваренный по традиционной технологии 0,26 86,01 91,1

После плазменного воздействия наблюдается незначительное уменьшение удельной вязкости медно-аммиачных растворов обработанной в воздушной среде хлопковой целлюлозы на 3-6%, в среде инертного газа, напротив, увеличение на 25%. Это свидетельствует о преимущественно окислительной природе происходящих процессов травления поверхности волокна, которые усиливаются с увеличением длительности обработки. Однако, травление поверхностных слоев хлопкового волокна в исследуемом диапазоне параметров ВЧЕ-плазменной обработки не вызывает ухудшение характеристик механической прочности трикотажного полотна и составляющих его нитей, а напротив, приводит к их улучшению. Это, как известно, объясняется тем, что развитие микрорельефа и увеличение шероховатости вызывает увеличение сцепляемости нитей в структуре полотна и, как следствие, повышение значений разрывной нагрузки рассматриваемых объектов.

Результаты термического анализа показали, что скорость термодеструкции плазмообработанных образцов несколько меньше, чем у исходных, что так же свидетельствует о плазменной «очистке» суровых трикотажных полотен.

Результаты рентгеноструктурного анализа, определяемые в разных угловых интервалах показали, что во всех случаях у обработанного плазмой образца степень кристалличности выше, чем у исходного. Это может быть связано с увеличением удельной площади хлопковых волокон, которая характеризуется большей упорядоченностью за счет локального термического воздействия. Вместе с тем, возможно

протекание процессов селективного травления аморфных участков поверхности хлопковых волокон.

Анализ ИК-спектров хлопковых волокон показал, что ВЧЕ-плазменная обработка приводит к образованию новых активных кислородсодержащих функциональных групп (преимущественно

а б в

Рисунок 2 - Микрофотографии поверхности хлопковых волокон (Х20000): исходного (а) и плазмообработанных с использованием в качестве плазмообразующего газа аргона (б) и воздуха (в) (Р=26Па, 0=0,04г/с, 1а=0,бА, иа=5кВ, 1=420с)

Таким образом, основным фактором, ответственным за гидрофилизацию трикотажных полотен, является окислительное травление поверхности волокон, сопровождающееся удалением содержащихся в ней восков и примесей, что приводит к изменению морфологии поверхности волокон, и образованию активных функциональных групп.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследовании влияния потока плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления на эффективность отделочных процессов и характеристики готовых трикотажных полотен, даны рекомендации для промышленного применения ВЧЕ-плазменной обработки в трикотажном отделочном производстве.

Благодаря тому, что ВЧЕ-плазменная обработка позволяет придавать высокие сорбционные свойства суровым трикотажным полотнам, изучена возможность ее применения в трикотажном отделочном производстве на разных стадиях технологического цикла. Выявлено, что использование данного метода перед отбеливанием по периодическому способу, когда одновременной обработке подвергаются отдельные партии текстильного материала, несколько повышает показатели белизны полученных полотен, однако, с экономической точки зрения его использование в данном случае не является целесообразным. Использование ВЧЕ-плазменной обработки перед отвариванием позволяет сократить его продолжительность или полностью отказаться от него. Изучена кинетика процессов крашения трикотажных полотен разными классами красителей

с предварительной ВЧЕ-плазменной обработкой в разных режимах на разных стадиях отделки. Выявлена эффективность ее использования перед крашением: кажущийся коэффициент диффузии красителя в волокне увеличивается на 20-40%, сорбция красителя волокном - на 1024%, истощение красильной ванны - на 8-16%. Наиболее характерные результаты экспериментов по крашению плазмообработанных трикотажных полотен в сравнении с контрольными представлены в таблице 4. Устойчивость всех полученных окрасок соответствует требованиям стандартов.

Таблица 4 - Показатели крашения трикотажных полотен арт. М200 активным красителем «Ремазоль RR синий»

Вариант крашения Содержание красителя в волокне А, мг/г Показатели окраски трикотажного полотна

Коэффициент ровноты окраски Цветовые показатели

Светлота окраски L Насыщенность С Цветовой тон h

Отваривание +крашение 9,7 0,48 21,31 17,99 252,62

НТП + крашение 11,8 0,56 23,21 18,05 253,11

НТП+ отваривание+ крашение 12,5 0,78 22,23 18,35 259,11

НТП+отваривание+НТП+ крашение 13,6 0,83 22,30 19,58 254,51

Экспериментальные исследования показали, что ВЧЕ-плазменная обработка позволяет получать равномерные интенсивные окраски трикотажных полотен, интенсифицировать процесс крашения на 30-50%, проводить крашение без предварительного отваривания трикотажного полотна, снизить начальную концентрацию красителя на 25-30% не ухудшая цветовые показатели.

Разработана технология подготовки трикотажных полотен к крашению с заменой жидкофазного процесса отваривания на ВЧЕ-плазменную обработку. Полученные по данной технологии трикотажные полотна обладают высокими потребительскими характеристиками (таблица 5).

Устойчивость эффекта плазменной гидрофилизации суровых трикотажных полотен во времени составляет не менее 3 месяцев, плазмообработанные образцы имеют высокую гидрофильность и после промывок в холодной и горячей воде.

Таблица 5- Показатели свойств трикотажных полотен

Значения для

трикотажных полотен

Показатели трикотажного Нормативное подготовленных

по с ВЧЕ-

полотна значение традиционной технологии плазменной обработкой

Гигроскопичность, % не менее 9-18 33,4 37,2

Усадка, %: - по длине - по ширине не более 10 не более 12 8 5 5 4

Разрывная нагрузка, Н вдоль петельных столбиков не менее 100 103 110

поперёк петельных столбиков не менее 100 122 125

Относительное разрывное

удлинение, % вдоль петельных столбиков до 14 6,3 6,5

поперёк петельных столбиков до 30 6,9 9,6

Устойчивость окраски,

баллы, к воздействию:

-стирки в растворе мыла при 40°С 4-5 5 5

-пота 4-5 5 5

-сухого трения 4-5 4 4

Совокупность эффектов ВЧЕ-плазменного воздействия на трикотажное полотно с их высокой устойчивостью к хранению и технологическим воздействиям делают данный ресурсосберегающий способ модификации материалов перспективным для внедрения в промышленное трикотажное отделочное производство. Разработанная технология реализована на ООО «Колор» (Ульяновская трикотажная фабрика «Русь»), Суммарный экономический эффект от внедрения разработанной технологии с применением ВЧЕ-плазменной обработки составляет 4,2 млн. руб. в год.

ВЫВОДЫ

1. Выявлено, что ВЧЕ-плазменная обработка суровых трикотажных полотен позволяет улучшить комплекс их технологических характеристик: придать смачиваемость аналогично жидкофазному

| процессу отваривания и уменьшить технологическую усадку на 4-13%.

2. Установлено, что ВЧЕ-плазменная модификация свойств суровых трикотажных полотен происходит за счет удаления посторонних

примесей, развития микрорельефа и образования активных функциональных групп.

3. Установлено, что объемная и подвижная структура трикотажных полотен позволяет достичь высокой эффективности воздействия ВЧЕ-плазменной обработки.

4. Впервые разработан экологически безопасный метод подготовки хлопчатобумажных трикотажных полотен к крашению с использованием ВЧЕ-плазменной обработки, позволяющий интенсифицировать жидкофазные процессы на 30-50%; исключить из технологического цикла предварительное отваривание полотен: сократить расход красителя на 2530% с получением высоких значений цветовых показателей.

5. Установлено, что использование ВЧЕ-плазменной обработки в отделочных процессах позволяет улучшить потребительские характеристики трикотажных полотен: увеличить гигроскопичность на 10-15%, насыщенность и интенсивность окраски - на 5-15%, уменьшить усадку на 10-15%, улучшить упругопластические свойства на 5-10%.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Азанова, A.A. Влияние потока плазмы высокочастотного емкостного разряда пониженного давления на целлюлозосодержащее суровое трикотажное полотно / A.A. Азанова, И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Нуруллина // Вестник Казанского технологического университета КГТУ - 2010. - Лг29. - С.868-869.

2. Абдуллин, И.Ш. Определение цветовых характеристик хлопчатобумажного трикотажного полотна после крашения активным красителем марки «Ремазоль RR синий» / И.Ш. Абдуллин, A.A. Азанова, Г.Н. Нуруллина, P.P. Мингалиев // Вестник Казанского технологического университета КГТУ,- 2011. - Т. 14 №5. - С. 7-11.

3. Азанова, A.A. Исследование гигроскопических свойств суровых трикотажных полотен после обработки в потоке плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления / A.A. Азанова, И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Нуруллина, Г.Н. Кулевцов // Текстильная промышленность. - 2011. - № б. . с. 55-57.

4. Абдуллин, И.Ш. Применение плазменной обработки в процессах крашения хлопчатобумажных трикотажных полотен / И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Нуруллина, A.A. Азанова, Г.Н. Кулевцов // Текстильная промышленность. - 2011. - № 8. - С. 35-37.

5. Азанова, A.A. Модификация хлопчатобумажных трикотажных полотен низкотемпературной плазмой перед крашением активными красителями / A.A. Азанова, И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Нуруллина, Г.Н.

Кулевцов // Вестник Казанского технологического университета КГТУ,-

2011.-Т. 14№14. - С. 69-73.

6. Нуруллина, Г.Н. Исследование поверхности хлопковых волокон, обработанных низкотемпературной плазмой / Г.Н. Нуруллина, A.A. Азанова, И.Ш. Абдуллин // Вестник Казанского технологического университета КГТУ,- 2011. - №15. - С. 326-328.

7. Абдуллин, И.Ш Влияние плазменной обработки в среде кислорода на физико-механические свойства трикотажных полотен / И.Ш. Абдуллин, A.A. Азанова, Г.Н. Нуруллина, Я.В. Ившин // Вестник Казанского технологического университета КГТУ.- 2011. - №15. - С 5658.

8. Абдуллин, И.Ш. Крашение трикотажных полотен, обработанных неравновесной низкотемпературной плазмой / И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Нуруллина, A.A. Азанова, Г.Н. Кулевцов, Я.В. Ившин // Вестник Казанского технологического университета КГТУ,- 2012. - №3. - С. 2729.

9- Нуруллина, Г.Н. Модификация хлопчатобумажных трикотажньгх полотен потоком плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления / Г.Н. Нуруллина // Швейная промышленность. - 2012 - №5. - С. 26-27.

10. Абдуллин, И.Ш. Влияние потока плазмы высокочастотного емкостного разряда пониженного давления на прочностные характеристики хлопчатобумажных нитей для трикотажной промышленности / И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Нуруллина, A.A. Азанова, Я.В. Ившин // Вестник Казанского технологического университета КГТУ.-

2012.-№18.-С. 56-58.

Материалы конференций, статьи:

11. Абдуллин, И.Ш. О возможности применения высокочастотной плазмы емкостного разряда пониженного давления в трикотажном отделочном производстве / И.Ш. Абдуллин, A.A. Азанова, Г.Н. Нуруллина, Г.Н Кулевцов // Международная конференция «Физика высокочастотных разрядов». Международная школа молодых учёных и специалистов «Высокочастотный разряд: теория и техника» Материалы конференции. КНИТУ. Казань. - 2011. - С. 348.

12. Никитина, A.A. Крашение хлопчатобумажного трикотажного полотна прямыми красителями с применением низкотемпературной плазмы / A.A. Никитина, И.Ш. Абдуллин, A.A. Азанова, Г.Н. Нуруллина // Новые технологии и материалы лёгкой промышленности. Сборник статей VII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых учёных. КНИТУ. Казань. - 2011. - С. 129-132.

13. Нуруллина, Г.Н. Модификация хлопчатобумажных трикотажных полотен с целью улучшения качества крашения / Г.Н.

Нуруллина, И.Ш. Абдуллин, A.A. Азанова, A.A. Никитина // Материалы I Всероссийской научно-практической конференции с элементами научной школы «Наноматериалы, нанотехнологии, наноиндустрия». КНИТУ. Казань.-2011.-Т. 2.-С. 158.

14. Азанова, A.A. Применение неравновесной низкотемпературной плазмы для обработки хлопчатобумажных трикотажных полотен / A.A. Азанова, И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Нуруллина, Г.Н. Кулевцов // Международная научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2012). ИГТА. Иваново. - 2012. - С. 76-77.

15. Азанова, A.A. , Ресурсосберегающая технология отделки трикотажных полотен / А. А. Азанова, Г. Н. Нуруллина, И. Ш. Абдуллин // ВсеукраУнськоТ науково-практичноТ 1нтернет-конференщ1 молодих вчених та студент ib. Ресурсозбер1гаюч1 технолог^' легкоТ, текстильноУ i харчовоУ промисловостк зб1рник тез доповщей. ХНУ. Хмельницький. -2013.-С. 102-103.

16. Азанова, A.A. Модификация хлопчатобумажных трикотажных полотен бельевого ассортимента потоком плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления / A.A. Азанова, Г.Н. Нуруллина // Международная конференция «Физика высокочастотных разрядов». Международная школа молодых учёных и специалистов «Высокочастотный разряд: теория и техника». Материалы конференции 21-25. Казань. - 2012 - С. 256-258.

17. Абдуллин, И.Ш. Плазменная обработка как способ идентификации при крашении трикотажных полотен /' И.Ш. Абдуллин, A.A. Азанова, Г.Н. Нуруллина, Г.Н. Кулевцов, А.Р. Никитина // VII Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии. XIII Школа плазмохимии для молодых учёных России и стран СНГ. Сборник трудов. Иваново. -2012. - С. 400-404.

Апробация работы (тезисы докладов):

18. Абдуллин, И.Ш. О возможности применения низкотемпературной плазмы перед крашением хлопчатобумажных трикотажных полотен / И.Ш. Абдуллин, A.A. Азанова, Г.Н. Нуруллина, Г.Н. Кулевцов // VI Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии. XIII Школа плазмохимии для молодых учёных России и стран СНГ. Сборник трудов. Иваново. -2011. - С. 400-401.

19. Азанова, A.A. Исследование сорбционных свойств сурового трикотажного хлопчатобумажного полотна после обработки низкотемпературной плазмой // A.A. Азанова, И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Нуруллина // Материалы научной сессии. КНИТУ. Казань. -2011. - С. 249.

20. Абдуллин, И.Ш. О возможности применения неравновесной низкотемпературной плазмы в процессах крашения трикотажных полотен /И.Ш. Абдуллин, A.A. Азанова, Г.Н. Нуруллина // XXXXIX Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС. Звенигород. - 2012. - С.98.

21. Абдуллин, И.Ш. Исследование влияния плазменной обработки на крашение активными и прямыми красителями хлопчатобумажных трикотажных полотен бельевого ассортимента / И.Ш. Абдуллин, A.A. Азанова, Г.Н. Нуруллина // Материалы научной сессии КНИТУ. Казань -2012. - С..302.

Соискатель

Нуруллина Г.Н.

Заказ №с?т15

Тираж 100 экз.

Офсетная лаборатория КНИТУ 420015 г.Казань, ул. К.Маркса,68

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

На правах рукописи

04201450960

НУРУЛЛИНА ГУЗЕЛЬ НУРИСЛАНОВНА

РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ В ТРИКОТАЖНОМ ОТДЕЛОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

05.19.01 - Материаловедение производств текстильной и легкой

промышленности

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук профессор И. Ш. Абдуллин

Казань 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений и обозначений 4

Введение 5

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ СПОСОБОВ МОДИФИКАЦИИ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН

1.1 Основные характеристики трикотажных полотен. Особенности структуры и свойств хлопкового волокна 13

1.2 Современные способы отделки трикотажных полотен 22

1.3 Современные способы модификации текстильных материалов 34

1.4 Использование плазменной обработки для модификации текстильных материалов 44

1.5 Задачи диссертации 5 5 ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН, ОБРАБОТАННЫХ

ПОТОКОМ ПЛАЗМЫ ВЧЕ-РАЗРЯДА ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ 57

2.1 Характеристика объектов исследования 57

2.2. Описание ВЧЕ плазменных установок 60

2.3. Описание методов исследования трикотажных полотен 67

2.4. Методики подготовки и крашения трикотажных полотен 73 2.5 Статистические методы обработки экспериментальных данных 75 ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ПОТОКА ПЛАЗМЫ ВЧЕ РАЗРЯДА

ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ СВОЙСТВ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН И ХЛОПКОВЫХ ВОЛОКОН 78

3.1 Экспериментальное исследование влияния потока плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления на параметры гидрофильных свойств трикотажных полотен 78

3.2 Статистические модели влияния потока плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления на капиллярность трикотажных полотен 95

3.3 Экспериментальное исследование влияния потока плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления на механические показатели трикотажных полотен и их структуру 100

3.4 Исследование физико-химических и структурных характеристик хлопкового волокна после обработки потоком плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления 112

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ОБРАБОТКИ ПОТОКОМ ПЛАЗМЫ ВЧЕ РАЗРЯДА ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ПРИ ОТДЕЛКЕ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН 125

4.1 Экспериментальное исследование устойчивости эффекта ВЧЕ-плазменной модификации трикотажных полотен 125

4.2 Экспериментальное исследование влияния потока плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления на технологические процессы отделки трикотажных полотен 128

4.3 Характеристики трикотажных полотен, полученных с применением потока плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления 143

4.4 Рекомендации по промышленному применению ВЧЕ-плазменной обработки в технологических процессах отделки трикотажных полотен 146

Выводы 153

Список использованных источников 154

Приложение 172

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВЧЕ разряд - высокочастотный емкостной разряд;

? - время обработки, с;

Жр - мощность разряда, кВт;

1а - сила тока на аноде разрядной камеры, А

иа- напряжение на аноде разрядной камеры, кВ

Р- рабочее давление в разрядной камере, Па;

О - расход плазмообразующего газа, г/с;

Ь -характерные размеры камеры;

ИК - инфракрасный;

УЗ - ультразвук;

УФ - ультрафиолет;

СВЧ - сверхвысокочастотный;

ТГ - термогравиметрия;

ДТГ - дифференциальная термогравиметрия;

Г - гигроскопичность, %;

Ь - капиллярность, мм;

£н - относительное удлинение, %;

Рн- разрывная нагрузка, Н;

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.

Среди разнообразных товаров текстильной продукции повышенным спросом у населения всегда пользуются изделия на основе трикотажных полотен, которые выгодно отличаются комфортностью и удобством в эксплуатации. На сегодняшний день отечественный рынок бельевых трикотажных изделий занимает лидирующее положение в отрасли и оценивается в 98 млрд. руб., причем средние темпы роста за последние годы составляли порядка 21-23% в год. Увеличение объемов производства отечественного трикотажа вызывает конкуренцию между производителями и требует совершенствования выпускаемой продукции и новых эффективных технических и технологических решений производственных процессов. Таким образом, задача создания трикотажных полотен, обладающих комплексом потребительских характеристик, на основе ресурсосберегающих и экологически ориентированных технологий является перспективной и актуальной.

Известно, что после процесса вязания на поверхности суровых трикотажных полотен присутствуют замасливатели и примеси гидрофобной природы, содержание которых часто превышает установленные нормы, в связи с чем возникает проблема равномерного окрашивания полотен. Решение проблемы получения интенсивных и ровных окрасок посредством реализации отделки по традиционной технологии связано с проведением жидкофазных процессов предварительной подготовки, что не всегда представляется эффективным из-за высокой ресурсоемкости, продолжительности, увеличения объема промышленных сточных вод и усложнения процесса их очистки. К тому же подготовка к крашению традиционными способами зачастую приводит к снижению показателей механической прочности хлопчатобумажных трикотажных полотен. Для решения перечисленных задач наибольший интерес вызывает метод

5

экологически чистой плазменной обработки, эффективность которой доказана при отделке тканей.

Среди плазменных способов воздействия на текстильные материалы особое место занимает плазма, генерируемая высокочастотным емкостным (ВЧЕ) разрядом при пониженном давлении. Данный вид разряда позволяет проводить объёмную обработку капиллярно-пористых материалов, что является важным аспектом при обработке трикотажного полотна, имеющего, по сравнению с тканями, более объемную и подвижную структуру.

Работа направлена на решение актуальной проблемы получения трикотажных полотен с высокими потребительскими характеристиками и интенсификации процессов трикотажного отделочного производства за счет использования экологически чистой ВЧЕ-плазменной обработки.

В диссертации изложены работы, выполненные в соавторстве в период с 2009 по 2013г., по комплексному исследованию изменения характеристик трикотажных полотен под воздействием потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления, а также процессов отделки трикотажных полотен с использованием плазменной обработки.

Работа выполнена в Казанском национальном исследовательском технологическом университете в рамках научно-исследовательской работы при финансовой поддержке Минобрнауки России (соглашение Ш4.В37.21.0731).

Цель диссертационной работы. Модификация свойств трикотажных полотен с помощью ВЧЕ-плазменной обработки для интенсификации технологических процессов трикотажного отделочного производства.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Проведен анализ способов отделки хлопчатобумажных трикотажных полотен. Обоснована возможность комплексного улучшения свойств трикотажных полотен при проведении отделочных процессов с помощью потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления.

6

2. Проведен выбор объектов, методов и средств исследования воздействия потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления на свойства трикотажных полотен.

3. Исследованы характеристики хлопковых волокон, хлопчатобумажных нитей и трикотажных полотен, обработанных потоком плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления.

4. Исследованы гидрофильные характеристики трикотажных полотен до и после процессов отделки и характеристики готовых трикотажных полотен. Разработаны рекомендации к технологическим процессом отделки трикотажных полотен, модифицированных с помощью потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления.

Методы исследования.

В диссертационной работе для решения поставленных задач использован комплекс стандартных и современных методов и методик исследования: ИК-Фурье спектроскопия с применением приставки НПВО, термогравиметрия и дифференциальная сканирующая колориметрия, рентгеноструктурный анализ, оптическая и электронная микроскопия поверхности. Полученные результаты сравнивались и сопоставлялись с известными экспериментальными и теоретическими данными других авторов. Измерение показателей проводилось в соответствии с нормативно-технической документацией. Результаты измерений и исследований обрабатывались с применением методов математической статистики и программных продуктов Statistica 6.0 и Microsoft Office Excel-2007.

Объектами исследования являлись хлопчатобумажные трикотажные полотна бельевого ассортимента разной поверхностной плотности, переплетения и смесового состава, а также хлопчатобумажные ткани, нити хлопчатобумажной пряжи и хлопковая целлюлоза

Модификация объектов исследования проводилась на опытно-промышленной и промышленной ВЧЕ-плазменных установках,

7

разработанных на кафедре плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ.

Научная новизна работы.

1. Установлено, что воздействие ВЧЕ плазмы пониженного давления позволяет улучшить комплекс технологических характеристик трикотажного полотна за счет удаления посторонних примесей и увеличения химической активности поверхности хлопковых волокон.

2. Установлено, что максимальный эффект воздействия ВЧЕ плазмы пониженного давления на хлопковое волокно обеспечивается за счет травления его поверхности, приводящего к развитию микрорельефа и образованию активных функциональных групп.

3. Установлено, что использование ВЧЕ-плазменной обработки при пониженном давлении в отделочных процессах позволяет регулировать потребительские характеристики трикотажных полотен.

4. Установлено, что объемная и подвижная структура трикотажных полотен позволяет достичь высокой эффективности воздействия ВЧЕ-плазменной обработки.

5. Впервые разработан экологически безопасный метод подготовки хлопчатобумажных трикотажных полотен к крашению с использованием ВЧЕ-плазменной обработки.

Практическая значимость работы.

1. Исследованы и оптимизированы режимы ВЧЕ-плазменной модификации сурового трикотажного полотна, позволяющие получить высокие показатели гидрофильности и, как следствие, высокую эффективность жидкофазных процессов.

2. Разработан метод отделки трикотажных полотен, позволяющий:

- улучшить технологические характеристики суровых трикотажных полотен: придать смачиваемость аналогично жидкофазному процессу

отваривания, увеличить разрывную нагрузку на 12-32%, уменьшить технологическую усадку на 4-13%.

- улучшить потребительские характеристики трикотажных полотен: увеличить гигроскопичность на 10-15%, уменьшить усадку на 10-15%, улучшить упругопластические свойства на 5-10%; увеличить насыщенность и интенсивность окраски на 5-15%).

3. Разработаны рекомендации для применения ВЧЕ-плазменной обработки в технологических процессах отделки трикотажных полотен, которая позволяет:

- интенсифицировать жидкофазные процессы отделки трикотажных полотен на 30-50%;

- исключить из технологического цикла предварительное отваривание полотен;

- сократить расход красителя на 25-30% с получением высоких значений цветовых показателей.

4. Суммарный экономический эффект от внедрения разработанной технологии с применением ВЧЕ-плазменной модификации составляет 4,2 млн. руб. в год. Разработанная технология прошла опытно-промышленное испытание на ООО «Колор» (г. Ульяновск).

Апробация результатов работы.

Основные результаты работы докладывались на Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (Иваново, 2011), Международной конференции по физике плазмы и УТС (Звенигород, 2011), научной сессии КНИГУ (Казань, 2011), Международной научно-технической конференции «Современные наукоёмкие технологии и перспективные материалы текстильной и лёгкой промышленности (Иваново, 2012), Международной научной конференции «Плазменные технологии исследования, модификации и получения материалов различной физической природы» (Казань, 2012), Международной конференции «Физика

9

высокочастотных разрядов (Казань, 2012), Международной конференции плазменной физики и плазменных технологий (Минск, 2012), Международной научно-технической конференции «Современные наукоёмкие и перспективные материалы текстильной и лёгкой промышленности» (Иваново, 2013), Украинской научно-практической интернет-конференции молодых учёных и студентов (Хмельницкий, 2013). Основные результаты работы изложены в 21 публикации, из которых 10 статей опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и 11 по материалам конференций.

Личный вклад автора состоит в опубликованных в соавторстве работах в выборе и обосновании методик эксперимента; непосредственном участии в проведении экспериментов; участии в анализе и обобщении полученных экспериментальных результатов, разработке закономерностей изменения характеристик трикотажных полотен после воздействия потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления на разных стадиях технологического цикла отделки, разработке рекомендаций по промышленному использованию плазменной технологии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе даны основные характеристики трикотажных полотен и основные требования, предъявляемые к ним. Представлен обзор наиболее распространенных способов отделки трикотажных полотен и современных методов модификации текстильных материалов. Обоснована возможность применения ВЧЕ-плазменной обработки в технологических процессах отделки трикотажных полотен с целью их модификации и разработки интенсифицированной отделочной технологии. Сформулированы цель и задачи работы.

Во второй главе обоснован выбор объектов исследования -хлопчатобумажных трикотажных полотен, рассмотрены ВЧЕ-плазменные

установки, применяемые для их модификации. Приведены методики экспериментальных исследований влияния ВЧЕ-плазменной обработки на трикотажные полотна на разных этапах технологического цикла, а так же методики подготовки к крашению и крашения.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований влияния потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления на физические, механические и структурные показатели трикотажных полотен. Определены эффективные режимы ВЧЕ-плазменной обработки.

ВЧЕ-плазменная обработка позволяет получить за короткий промежуток времени равномерное смачивание суровых трикотажных полотен и высокие значения их капиллярности. Данный эффект достигается при обработке суровых трикотажных полотен в кислородосодержащей плазмообразующей среде. Получены закономерности влияния вида плазмообразующего газа и параметров ВЧЕ-плазменной обработки на гидрофильные свойства суровых трикотажных полотен. Для определения параметров ВЧЕ модификации, позволяющих получить максимальные значения капиллярности сурового трикотажного полотна, а также оценки влияния каждого фактора, использованы математические методы планирования экспериментов, а именно центральное композиционное рототабельное планирование.

На следующем этапе работы для объяснения эффектов ВЧЕ-плазменной обработки исследовано ее влияние на физико-химические и структурные характеристики хлопкового волокна.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследовании влияния потока плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления на эффективность отделочных процессов и характеристики готовых трикотажных полотен, даны рекомендации для промышленного применения ВЧЕ-плазменной обработки в трикотажном отделочном производстве.

Совокупность эффектов ВЧЕ-плазменного воздействия на трикотажное полотно с их высокой устойчивостью к хранению и технологическим

11

воздействиям делают данный ресурсосберегающий способ модификации материалов перспективным для внедрения в промышленное трикотажное отделочное производство. Разработанная технология реализована на ООО «Колор» (Ульяновская трикотажная фабрика «Русь»). Суммарный экономический эффект от внедрения разработанной технологии с применением ВЧЕ-плазменной обработки составляет 4,2 млн. руб. в год.

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследований воздействия ВЧЕ-плазменной обработки на суровые трикотажные полотна, устанавливающие закономерность изменения их физических и механических характеристик.

2. Результаты экспериментальных исследований характеристик хлопчатобумажных трикотажных полотен после ВЧЕ-плазменной обработки, свидетельствующие о том, что воздействие кислородосодержащей плазмы вызывает поверхностные и объемные изменения хлопковых волокон: очистку поверхности от замасливателей, разви