автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Состав композиции и свойства антистатического напольного покрытия для сооружений метрополитена

На правах рукописи

ИВАНЧУК Артем Валентинович

РГЗ од

СОСТАВ композиции И СВОЙСТВА АНТИСТАТИЧЕСКОГО НАПОЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ для СООРУЖЕНИЙ МЕТРОПОЛИТЕНА

05.23.05 — Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1996

Работа выполнена в Петербургском государственном университете путей сообщения.

Научный руководитель —

доктор технических наук, профессор

ГОЛИЦЫНСКИЙ д. м.

Научный консультант — доктор технических наук, профессор

комохов п. г.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ОБОЛДУЕВ А. Т.;

кандидат технических наук, профессор

инчик в. в.

Ведущее предприятие — АОЗТ «Новополимер».

Защита состоится » . . . . 1996 года

в 13.30 на заседании диссертационного совета Д 114.03.04 при Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9, аудитория 3-237.

Автореферат разослан « » мая 1996 года.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

С. Р. ВЛАДИМИРСКИЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. D настоящее время в связи с оснащением сооружений метрополитенов современной дорогостоящей техникой, уделяется большое внимание вопросу зашиты от статического электричества. Статическое электричество может вызывать нарушение технологических режимов. ухудшать эксплуатацию п даже выводить из строя полупроводниковые приборы, радиотехническую аппаратуру, вычислительные средства, приводить к взрыво- и пожароопасностн при искровых разрядах, снижать производительность труда, оказывать неблагоприятное биологическое воздействие на организм человека.

Особую актуальность приобретает проблема снижения статической электризации полимерных и в частности полнвинилхлорндных напольных покрытии, широко применяемых в настоящее время. На многих объектах метрополитенов существует потребность в линолеумных покрытиях полов с высокими антистатическими и эксплуатационными свойствами. Такие материалы также необходимы в электронной, электротехнической, радиотехнической, приборостроительной, судостроительной, авнанпошюп промышленности, в вычислительных, радио- и телецентрах, на предприятиях связи, в медицинских и детских учреждениях. 0;шако единственным антистатическим ПВХ покрытием, выпускаемым в нашей стране является линолеум марки ACH, характеризующийся довольно низкими антистатическими, эстетическими и эксплуатационными свойствами. Предлагаемые зарубежные покрытия в силу своей высокой стоимости также не находят широкого применения.

Принципы создания линолеумных материалов с высокими антистатическими. зсготическичп. жендуаташгонными показателями и невысокой себеоопмосп.ю щучены в работах Шевердяева О.II., Паш.чеша in.П.. Афанасьева С.Р., Шашоа В. п других ученых. Однако

до настоящего времени проблема получения такого материала в нашей стране оставалась нерешенной. Это свидетельствует об актуальности темы диссертации, посвященной решению вопроса получения нового антистатического напольного покрытия.

Цель и задачи исследования.

Целью работы являлясь разработка антистатического линолеума на базе линолеума поливинилхлоридного вспененного на тканевой подоснове, изготовляемого промазным способом, изучение его физнко-механнческнх и эксплуатационных свойств и внедрение полученного материала в серийное производство.

При этом решались следующие задачи:

1. Изучение технологии производства линолеума промазным способом н возможности разработки антистатического линолеума, используя данный способ производства.

2. Выбор наиболее эффективного поверхностно-ахтнвного вещества и введение его в композицию для получения полнвшшлхлорнц-ного линолеума промазным сбособом в качестве внутреннего антистатика на основании лабораторных исследований.

3. Подтверждение данных лабораторных исследований путем производства опытно-промышленных партий антистатического линолеума.

4. Изучение физико-механических, санитарно-гигнгническнх, антистатических, эстетических свойств полученного материала.

5. Оптимизация состава композиции дня получения антистатического линолеума промазным способом.

Метод исследований - комплексный, включающий натурные исследования, физическое и математическое моделирование с широким использованием ЭВМ.

Научная новизна:

1. Получен новый материал, который при сохранении всех фнзи-ко-механических, эстетических и экономических характеристик прототипа и технологии изготовления обладает высокими антистатическими показателями, не уступающими зарубежным аналогам.

2. В качестве антистатического агента использовано поверхностно-активное вещество синтанол АЛМ-10, не применяемое ранее для таких целей.

3. Экспериментально доказано влияние типа пластификатора в грунтовочном слое материала на его антистатические характеристики.

4. Оптимизирован состав композиций для получения каждого из трех слоев разработанного материала.

Практическое значение работы:

!. Разработан и исследован состав композиций дня получения антистатического линолеума для промышленного применения без существенного изменения существующих технологических режимов н себестоимости продукции.

2. Изучена возможность использования более дешевого пластификатора в композиции, с параллельным улучшением антистатических свойств материала.

3. Разработанный материал внедрен в серийное производство Закрытым акционерным обществом "ДЕКМА", Санкт-Петербург (акт внедрения от 06 октября 1995 года). Экономический эффект использования разработки антистатического линолеума в ценах I квартала 1996 года составляет свыше 2.5 миллиардов рублен в год.

Д! о с т о в е р 1! о с т ь результатов подтверждается большим объемом экспериментов, обоснованностью применяемых методов исследования, выпуском опытно-промышленных партий разработанного материала в условиях действующего производства.

Апробация работы и публикации.

Свойства разработанного в настоящей работее антистатического линолеума были апробированы и подтверждены экспертным заключением Санкт-Петербургского института независимой экспертизы условии труда и безопасности совместно со специалистами кафедры электротехники и электроники Санкт-Петербургского технологического института. Материал прошел санитарно-химическую экспертизу п сертифицирован Государственны.« комитетом санитарно-эпидемиологического надзора Российской Федерации (гигиенический сертификат № 19.МЦ.03.577.Т.10967.05 от 13 ноября 1995 года).

По теме диссертации опубликовано 2 статьи и получено положительное решение на выдачу патента.

На защиту выносятся:

1. Результаты лабораторных экспериментов по разработке антистатического линолеума.

2. Состав композиции для получения антистатического линолеума промазным способом в промышленных условиях.

3. Результаты исследования фнзихо-механичесхнх и эксплуатационных спонсгв разработанного материала.

4. Результаты оптимизации состава композиции для получения антистатического линолеума.

Объем и структура работ ы.

Диссертация изложена на N9 страницах машинописного текста, состоит из общей характеристики работы, шести глав, общих выводов, включает 20 рисунков и 23 таблицы, содержит список литературы из 11.1» наименований, а также 6 приложений, в которых приведены акты о выпуске опытно-промышленных партий и внедрении материала, заключения независимых экспертиз, отзывы об использовании материала.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

В первой главе подчеркнута актуальность проблемы, изучена природа возникновения и проанализировано неблагоприятное воздействие статической электризации полимерных напольных покрытий, рассмотрены общие принципы разработки и применения антистатических материалов и обоснована возможность получения антистатического линолеума промазлым способом производства. Изложены цели и задачи исследования;

Во второй главе изучены композиционный состав, физико-механические и эксплуатационные свойства и технология производства линолеума ПВХ вспененного на тканевой подоснове - прототипа разрабатываемого материала. Рассмотрены физико-химические свойства неионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ), исследуемых п качестве внутренних антистатиков и пластификатора ЭДОС, используемого в композиции для получения грунтовочного слоя разрабатываемого антистатического линолеума. Описаны методика физического моделирования процесса производства ПВХ линолеума промашмм способом и методики исследования электростатических, физнхо-•'.еч:чщч?сйих н эксплуатационных свойств материала.

В г р с т ь с и главе экспериментально неучено ¡'-лилии: добавок различных неноиогениых ПЛВ п композицию дня изготовления лицевого прозрачного слоя линолеума ПВХ вспененною на тканевой подоснове, выпускаемого в Санкт-Петербурге па производстве АО "ДЕКМА" промазным способом. Выбор данного способа производства В основном обусловлен возможностью вводить антистатические тенты в любой слой материала (в том числе и г. лицевой.) без существенно; о изменения технологических режимов и достаточно точно моделировать процесс производства в лабораторных условиях.

Линолеум изготовлялся в лабораторных условиях по рецептуре, приведенной в табл. I с добавлением в качестве внутренних антистатиков в лицевой прозрачный слой в количестве от 0 до 6 массовых частей эмульсионного ПВХ Е-6250 Ж следующих ПАВ:

- сннтампд-5 (применялось в качестве внутреннего антистатика для получения антистатического дублированного ПВХ линолеума);

- стеарокс-6 (применяется в качестве внутреннего антистатика для производства антистатического линолеума АСН);

- синтанол АЛ M-10 (ранее в качестве антистатика не применялось).

Выбор данных ПАВ в качестве внутренних антистатиков обусловлен наличием экспериментальных данных о их совместимости с исследуемым полимером н достаточно невысокой стоимостью этих веществ.

Удельное поверхностное зласгрпческое сопротивление дгатериалл (pt) без антистатика составляло 2,45 * 10м Ом.

Введение 3-х массовых частей спнтамядл-:; в лицевой прозрачный слой материала снизило его удельное поверхностное электрическое сопротивление на 3 порядка, а последующее введение сингпмцда-5 (до ô-ти массовых частей Г1ВХ) практически не ¡пмешшо величину р„. При введении 5,5 и 6 массовых частей сшгпшнда-5 псОлюдалось значительное гыпотезанне поверхности материала и с.-шр&смость материала

Та блица 1. Состав композиций доя изготовления линолеума ПВХ вспененного на тканевой подоснове в лабораторных условиях.

№ п/п Наименование компонентов композиции Содержание в слоях, г

Грунтовочный слой Лицевой слой

1. Смола эмульсионная ПВХ Е-6250 Ж 25 25

2. Пластификатор ДАФ-6 15 10

3. Порофор ЧХЗ-21 1 -

4. Мел гидрофобный М-З'Г 10 -

5. Стабилизатор ВАС-96 0,5 1

6. Белила титановые Р-02 0,5 -

7. Смола еуспаппоиияя ПВХ С-7059 М 2 -

8. Поверхностно - ают тн о е веществ о - 0-1,5

превышала допустимые значения. Антистатические свойства полученного материала оцениваются как умеренные.

Введение в композицию стеарокса-6 в количестве 3,5-4 массовых частей ПВХ снижает удельное поверхностное электрическое соироти-вление материала до величины 2 * 1012 Ом. Дальнейшее введение стеарокса-6 в композицию незначительно снижает величину р8, но не допустимо из-за ухудшения эстетических и физико-механических свойств материала. Таким образом, антистатические свойства полученного материала можно оценить как плохие и сделать вывод, что ля я данной композиции стеарокс-6 не является эффективным антистатиком.

В результате экспериментов установлено, что наиболее эффективным антистатиком для предложенной композиции является синтанол АДМ-Ш. Введение 6-ти массовых частей спнтанола АЛМ-10 в композицию лицетч о прозрачного слоя линолеума снижает величину его удельно! о ионерхпоегного электрического сопротивления на 4 порядка,

но при это такнсе наблюдается вьшотеванпе поверхности материала, к истираемость линолеума приобретает предельно-допустимые -значения.

Введение 5 - 5,5 массовых частей еннташиг, АЛМ-10 позволили снизить р5 до величины 3 * 1010 Ом практически без изменения его остальных свойств. Антистатические свойства полученного материала оцениваются как хорошие.

В целях снижения себестоимости линолеума, была изучена возможность использования в качестве полного заменителя дорогостоящего пластификатора ДАФ-б в композиции грунтовочного слоя линолеума более дешевого пластификатора ЭДОС. В лабораторных условиях изготовлялся линолеум по рецептуре, приведенной в табл. 1 с полной заменой в грунтовочном слое пластификатора ДАФ-6 на пластификатор ЭДОС в количестве 70 массовых частей ПВХ как с введением внутренних антистатиков в лицевой прозрачный слой, так и без них. Удельное поверхностное электрическое сопротивление полученного материала без антистатиков составляло 4,3 * 1011 Ом, что почти на порядок-ниже материала с пластификатором ДАФ-6 в грунтовочном слое. Этот факт можно объяснить уменьшением объемного сопротивления материала с использованием пластификатора ЭДОС, что может приводить к снижению величины р(. Введение в композицию антистатиков сингами-да-5 и стеарокся-6 позволило снизить р, материала только до величины 10". Введение же в лицевой прозрачный слой синтанола АЛ М-10 в количестве 4 - 5,5 массовых частей эмульсионного 11ВХ снизило удельное поверхностное электрическое сопротивления материала до величины 1010 Ом без существенного изменения остальных исследуемых свойств.

Зависимость удельного поверхностною »лсктрпчсскою сопротивления линолеума от вида и концентрации применяемою в лицевом прозрачном слое антистатика п вида применяемою в (рушовочноч слое пластификатора приведена па рис. 1.

Рз, О»

Рис. 1. Зависимость удельного поверхностного электрического сопротивления линолеума от вида и количества сведенного антистатика о лицевой прозрачный слой и вида пластификатора в грунтовочном слое:

/ --О-- - синтамид-5 + ДАФ-б;

2. --о-- - стоарокс-С +• ДАФ-6;

3 ----- - синтанол АПМ-10 + ДАФ-6;

4 -О- - синтамид-5 + ЭДОС;

5 -г:- - стсарокс-6 + ЭДОС;

й -Г!- - синтанол АЛМ-10 + ЭДОС.

Из приведенных рафиков очевидно, чго пз всех исследованных поверхностно-активных веществ наиболее эффективным антистатиком для данной композиции является сшшшол АЛМ-10, а наиболее эффективным пластификатором для грунтовочного слоя являлся ЭДОС.

В четвертой главе описаны производственные испытания композиции для получения антистатического линолеума. Закрытым акционерным обществом "ДЕКМА", Санкт-Петербург, на технологическом оборудовании "STORK-BRABANT", Голландия было выпушено 23 опытно-промышленные партии антистатического ПВХ вспененного линолеума (акт от 28 сентября 1995 года) общим объемом 26111,24 г,;2 по рецептурам, предложенным автором диссертации на основании анализа результатов лабораторных экспериментов. Затраты на выпуск опытно-промышленных партий составили около 470 миллионов рублен.

Были исследованы следующие свойства образцов каждой партии: внешний вид, удельное поверхностное и удельное объемное электрические сопротивления, истираемость, абсолютная остаточная деформация, изменение линейных размероз, водопогяощенне, гибкость, устойчивость к действию эксплуатационных факторов и длительность сохранения ан-тнетатнческия свойств.

По внешнему виду линолеум с спадение-,j еннтанола АЛМ-10 в количестве до 5-тн кассовых'частей эмульсионного ПВХ в композицию для получения лицевого прозрачного слоя и с использованием в грунтовочном слое любого из исследуемых пластификаторов, ие отличался от материала с таким же рисунком без антистатика. На поверхности материала с вселением б лицевой прозрачны,; слон 6-ти массовых частей стштакола АЛМ-10 наблюдался» значительное выпотсицнне.

Измерения удельного посерхностного электрического сопротивления образцов полученного линолеума показали, что использование различных пластификаторов г грунтовочном слое штсрихт влияет на его электрнзуемость (рис. 2). При замене ндасшфикатора ДАФ-б на

Рис. 2. Влияние количества введенногосинганола АЛМ-10 в лицевой прозрачный слой на удельное поверхностное электрическое солроти&пение материала с использованием в композиции грунтовочного слоя пластификаторов: а. ДАФ-6 «; б ЭДОС о .

Рис 3 Влияние количества введенного синтанола АЛМ-10 в лицевой прозрачный спой на истираемость материала с использованием в композиции гунтоВ'Лного слоя пластификаторов а ДАФ-6 • ; б ЭДОС о

гшастификатор ЭДОС удельное поверхностное электрическое сопротивление линолеума снижается приблизительно па порядок, как с введение антистатика в лицевой прозрачный слой, так и в исходной композиции.

Использование синтанола АЛМ-10 в лицевом прозрачном слое в качестве внутреннего антистатика позволяет значительно снизить удельное поверхностное электрическое сопротивление материала. Введение 3-х массовых частей антистатика позволяет снизить р8 более чем на 4 порядка и обеспечивает мгновенное стекание заряда. Этот результат справедлив для материалов с использованием любого из исследуемых пластификаторов в грунтовочном слое. Дальнейшее увеличение концентрации синтанола АЛМ-10 снижает удельное поверхностное электрическое сопротивление не значительно (рис. 2).

Таким образом, пропеденпые исследования показали, что при замене в грунтовочном слое линолеума пластификатора ДАФ-6 на пластификатор ЭДОС и использовании в лицевом прозрачном слое в качестве внутреннего антистатика синтанола АЛМ-10 возможно снизить удельное поверхностное электрическое сопротивление материала более чем па 5 порядков до величины не более 2 * 109 Ом и получить материал с хорошими антистатическими свойствами, отвечающий требованиям мировых стандартов.

Измерения удельного объемного электрического сопротивления образцов полученного линолеума показали, что использование пластификатора ЭДОС в грунтовочном слое и синтанола АЛМ-10 в лицевом прозрачном слое в качестве внутреннего антистатика позволяет снизить ру материала более чем на 3 порядка до величины 5 * 107 Ом, что также отвечает требованиям мировых стандартов.

Исследования физико-механических свойств полученного материала выявили зависимость истираемости линолеума от количественного содержания синтанола АЛМ-10 в лицевом прозрачном слое (рис. 3).

-15В материале, где » грунтовочном слое использовался пластификатор ДЛФ-5, введение до 3-х массовых частей ПВХ еннтанола ЛЛМ-10 практически не пллтг на нстнраелоть линолеума, а дальнейшее увеличение концентрации еттг.нюла ЛЛМ-10 приводит к значительному ухудшению этого показателе При использовании в грунтовочном слое пластификатора ЭДОС, введение до 3-х массовых частей ПВХ еннтанола ЛЛМ-10 снижает нстнраемоть материала на 12-13 %. При дальнейшем увеличение концентрации еннтанола ЛЛМ-10 (до 5 - б массовых частей) также наблюдается значительное увеличение истираемости.

Абсолютная остаточная деформация, изменение линейных размеров, водрпоглошгинг л гибкость всех образцов полученного линолеума не превышали предельно-допустимых величин.

Образцы ^атерпллл m каждой партии подвергались выдержке на воздухе при температуре 60 0 С в течении 360 часов, облучению светом ксеноиопон лампы в течении 20 часов и выдержке под водой при нормальных условиях п течении 720 часов, после чего были исследованы антистатические и физико-механические свойства испытываемых образ. нов. Физико-механические свойства и электрические сопротивления материала после воздействия данных факторов практически не изменились и не выходили за пределы допустимых нормативных величин. Полученные результаты свидетельствуют о том, что разработанный материал устойчив к действию эксплуатационных факторов и характеризуется длительностью сохранения антистатических свойств.

Также было изучено влияние относительной влажности воздуха на удельное поверхностное и удельное объемное электрическое сопротивление полученного материала.

Образцы опытно-промышленных партий антистатического вспененного линолеума прошли независимую экспертизу в Санкт-Петербургском институте независимой экспертизы условий труда и безопасности (ННЭБ) с привлечением специалистов лаборатории статиче-

ческого электричества кафедры электротехники п .ягекгроншеи С пикт-Пстсрбургского Технологического института им. Ленсовета. В экспертном заключении 12! 1ЭБ отмечается, что все нредстпплепныо образцы линолеума относятся к классу антистатических материалов и обеспечивают мгновенное стенание эпйгтрнчсских зарядов на заземленные участки, а полы с применением покрытии ш полученного линолеума можно использовать во всех взрывоопасных помещениях, за исключением помещений, в коюрых находятся взрыпчаше вещества.

Санитарно-гигиеническая экспертиза материала была проведена в Центре Государственного саннтарно-этщешюлогнчеекого надзора в г. Москве. Санитарно-гигиенические показатели материала не превышают допустимых уровней н величии. Г1о гигиеническим показателям полученный линолеум допущен к производству с целью реализации на территории Российской Федерации в качестве отделочного строительного материала.

Опытно-промышленные партии антистатического линолеума применялись дня устройства полов касс станции "Московская" и аппаратной волоконной связи станции "Проспект Просвещения" Петербургского метрополитена; в операционных н рентгеновских кабинетах больницы им. Боткина; в лабораториях Физико-технического института им. Иоффе; на телефонных узлах Санкт-Петербурга и на многих других объектах. Наблюдения за материалом в процессе его эксплуатации в течении шести месяцев не выявили претензий к качеству данного покрытия. Линолеум обеспечивал падежную защиту от статического электричества, сбоев в работе оборудования не было.

На основании всестороннего изучения свойств опышо-промышленных партий антистатического линолеума была разработана и предложена рецептура композиций для серийного производства данного материала (табл. 2), которое налажено АО "ДЕКМА" с 02 октября 1995 года.

Тайпицз 2. Состсз композиции для серийного прсизсодства антистатического линолеума.

ГЙ а'п Нзшлгновзниа шмпонектов композиции Содержание в слоях. р^асс:ч

Грунтоаонный слой Печатный слой Лицэбой с г. С У.

1. Псгазяиилхпорид эмульсионный Е-6250 Ж (ЕП-6602 С) 100 100 100

2. Пластификатор ЭДСС 60-80 _

з Порофор ЧХЗ-21 ' ' 3-5 _ _

4. Мел гиг.пофьбный М-ЗТ 40-45 30-40

5 Стабилизатор ВАС-53 1.5-3,5 1.5-2.0 3-5

6 тмтаногые 1.5-3.5 5-10 _

7 Пласти&ик.тгор ДАФ-в (ДОФ) 45-60 40-60

3. СинтзнолАЛМ-10 _ 1,5-2,0 3-5

9. Полиаинилхлорид суспензионный С-7059 М 5-15 - -

Пятая глава посвящена оптимизации состава композиции для получения антистатического линолеума.

Учитывая тот факт, что состав композиций для серийного производства антистатического линолеума (табл. 2) был подобран экспериментально, соотношение между компонентами не установлено точно, а имеет достаточно широкий диапазон. Это приводит к тому, что некоторые свойства получаемого по данным рецептурам материала также имеют определенный диапазон. Наличие такого диапазона в рецептурах объясняется тем, что изменение концентрации одного из компонентов по разному влияет на свойства материала. Например, при увеличении концентрации синтанола АЛМ-10 в лицевом прозрачном слое композиции, снижается удельное поверхностное электрическое сопротивление материала (улучшается антистатика), но при этом увеличивается истираемость и ухудшается внешний вид поверхности (наблюдается выпотева-ние). Оптимальное же соотношение между компонентами экспериментально установить чрезвычайно трудно. Это делает максимально сложным точное прогнозирование физико-механических, электростатических и эксплуатационных свойств получаемого материала.

Таким образом встал вопрос о подборе оптимального соотношения компонентов для получения материала с заданными свойствами. Для оптимизации состава композиции антистатического линолеума были систематизированы данные испытаний опытно-промышленных и серийно выпускаемых партий материала, и на основании экспериментальной информации используя программное обеспечение "SOLVER" были построены следующие многофакторные нелинейные регрессионные модели состава композиции:

Y¡ = 13,70872 - 1,827379 Х2 - 1,400122 Хз +0,07603671 X. Х2 + + 0,2391998 Х2 Хз + 0,08334356 Хз2;

V: = 77,31084 - 17,7:524 Хз - 5,743454 Х-Хз +21,4352 X:2 +

+ 4.2Й5573 Хз: - 4,551574 X;3; Уз 1,264824 - 0,5617405 Х2 + 0,05723352 X, X: +

+0,06773693 Хз3; У< = 16,23981 + 0,225853 Х( +■ 0,0009642144 Хз +

+ 0,0001277939 X, Х2 + 0,0002566696 X,2 - 0,0002216915 Х22; У5 = 4,985087 + 0,003134848 ХР - 0,0006190165 Хз5.

где X! - содержание пластификатора ЭДОС в композиции грунтовочного слоя (па 10 массовых частей ПВХ);

Хг - содержание еннтапола ЛЛМ-10 в композиции печатного слоя (на 100 массовых частей ПВХ);

Хз - содержание сшггаиола АЛ М-10 в композиции лицевого прозрачного стоя (на 100 массовых частей ПВХ);

У| -1о§(р»); •

У2 - истираемость, мкм;

У5 - абсолютная остаточная деформация, мм;

У4 - себестоимость материала, тыс. рублен;

У5 - оценка качества лицевой поверхности.

Построенные регрессионные модели позволяют прогнозировать свойства материала, соответствующие любым »сходным данным, находящимся в исследуемом интервале. Анализ моделей показал, что общая картина влияши входных параметров на выходные отражена достаточно точно.

При оптимизации состава композиции решалась задача минимизации величины удельного поверхностного электрического сопротивления материала, то есть определение входных параметров Хг, Xг н Хз, при которых в области допустимых решений функция У| = Р(ХьХг,Х3) принимает минимальное значение.

Прн этом облапь допустимых решений опрслсчялась следующими 01-раннчсннямн:

- нелпчппа истираемости материала не должна превышать 75 ыкм (У:=К(Х2,Хз)<75);

- величина абсолютной остаточной деформации материала 'не должна превышать 1,2 мм (Уз - Г('Х|,Х:) < 1,2 );

- оценка качества поверхности должна быть не ниже 4,9 баллов ( У5=Г(Хз)>4,9 ).

Граничные условия для входных параметров определялись физическим смыслом решаемой задачи и принимались следующими:

6,0 < Х| < 8,0; 0,0<Хг< 6,0; 0,0<Хз< 3,0.

Минимум функции \'| = Р(Х],Х2,Хз) в заданной области определялся на ЭВМ с использованием программного обеспечения "ЕиРШКА". В результате рассчсто» было получено следующее решение:

-X, =6,0; -У, = 9,096318392;

-Хг= 1,697265161; -У2 = 75,0;

- Хз = 3,9259566101; - У3 = 1,089374563;

- У4 = 17,60989360;

-У5=4,9.

Следующим шагом моделирования было нахоаденне минимума функции У|=Р(Х|,Х2,Хз) прн постепенном увеличении минимума критерия качества У5=Р(Хз) в интервале от 4,9 до 5,0. В результате был получен следующий диапазон решений:

-X, =6,0; -У, =9,10-9,15;

- X: = 1,70 - 1,75; - У2 = 74,9 - 75,0;

-Хз= 3,62 - 3,92; -Уз =1,09;

-У4= 17,61;

- Уз= 4,9-5,0.

Дцалн! полученных результатов и их сопоставление с экспери-мешальнымн исследованиями подтвердил их достоверность применительно к реальной системе. Таким образом, в результате моделирования и решении оптимизационной задачи рассчитано массовое содержание в композит!!! компонентов, существенно влияющих на рассматриваемые свойства материала и позволяющее получать антистатический материал с заранее заданными свойствами.

В ш с с т о й главе дана опенка экономической эффективности использования разработки антистатического линолеума.

Применение п грунтовочном слое линолеума более дешевого пластификатора ЭДОС позволило снизить себестоимость выпускаемой продукции более чем па 6 %.

Внедрение э серийное производство антистатического линолеума угсличило объем производства иредиригггия за счет выпуска нового материала более чем на 30 %. Так как себестоимость антистатического линолеума всего на 0,02 % выше себестоимости прототипа, а спрос на разработанный материал позволил увеличить, его отпускную цену почти на 15 %, уровень прибыли предприятия при выпуске антистатического линолеума увеличился (;р![б;ппптеЛ!Л!о в 2,5 раза.

Суммарный экономический эффект от внедрения разработок в услопплх конкретного действующего предприятия составляет более 2,5 миллиарде.!! рублен в год, а при условии полной загрузки производства па выпуск антистатического линолеума с максимально возможно!! производительностью теоретический суммарный экономический эффект презысиг 8 миллиардов рублей в год.

Несомненно эффективно и использование антистатических напольных покрытии, поскольку устранение статической электризации по-перп-¡.'с снт;:аег но:каро- и взрывоопасного. п ряде производств, приводит к отсутствию отказов современного оборудования по обработке ии-форпяри!« 1! сбоев о работе шчиелтатынп"! техники, повышает гоч-

ность показавши измерительных приборов (экономический эффект), а во-вторых улучшает санитарно-гигиенические, медико-биологические условия и комфортность работы, повышает эстетический уровень и культуру производства (социальный эффект).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

!. Изучена и подтверждена практически возможность получения антистатического линолеума промазным способом производства без существенного вменения технологических режшшв и увеличения себестоимости продукции.

2. Раскрыто влияние различных неионогенных поверхностно-активных веществ и типа применяемого в грунтовочном слое пластификатора на удельное поверхностное электрическое сопротивление материала.

3. Выявлены наиболее эффективный антистатический агент для конкретной композиции для получения Г1ВХ линолеума - еннтанол АЛМ-10, не применяемый ранее и качестве антистатика и наиболее эффективный пластификатор для композиции грунтовочного слоя материала - пластификатор ЭДОС.

4. В результате экспериментальных исследовании получен принципиально новый материал, который при сохранен:;;! всех физнхо-механических и эстетических харагстсрнстик, технологии изгоювления и себестоимости прототипа обладает высокими пнтистатнчгскнмн показателями, не уступающими зарубежны« аналогам.

5. Впервые построены миогофакторные нелинейные математические модели композиции для получения антистатического л;г;-олеума, изготовляемого промазным способом лротиодстка, ночаоляияцие управлять технологическим процессом п решена -задача снп!;:н>;\шш состава данной композиции.

-236. В результате оптимизации получен диапазон концентрации исследуемых компонентов, хонхретизнрующий состав композиции и позволяющий получать антистатический материал с заранее заданными свойствами.

7. Выпущенно и исследовано 23 опытно-промышленных партии разработанного материала общим объемом свыше 26.000 м2. Основные свойства полученного антистатического линолеума были апробированы н подтверждены независимыми экспертами и в условиях эксплуатации.

3. Разработанный материал внедрен в серийное производство, что позволило значительно увеличить объем производства предприятия зз счет выпуска нового материала и уровень его прибыли. Экономический эффект внедрения составил свыше 2,5 миллиардов рублей в год.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Иванчук A.B. Применение антистатического вспененного линолеума на обтегггах Петербургского метрополитена - В жури.: Метро, 1996, № 2.

2. Иванчук A.B. Решение задачи оптимизации состава композиции для получения антистатического напольного покрытия, Санкт-Петербург, 1996.

3. Положительное решение на заявку о выдачи патента РФ на изобретение 95113334 "Композиция дш1 получения линолеума".

Подписано к печати сс.ьЬ.ъсг. /сл.-пвч.л. 1,5 Ьзчагь о^сатна*. ьукага для у.можат.апп. 1оркат txxö'» 1/lt Гира» ЭО.

'¡-:л. ¡li'/ÜG Ib^OI ,С-4Н<т-нчтс;рбург, лосхозск«м ар.