автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Теоретическое обоснование и технология поверхностной модификации текстильных волокнистых материалов

На правах рукописи

СТЕПАНОВА ТАТЬЯНА ЮРЬЕВНА

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ МОДИФИКАЦИИ ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

12 ДЕК

Санкт-Петербург 2013

005543691

005543691

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» и Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессион&чьного образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»

Научный консультант: Демидов Алексей Вячеславович,

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Киселев Александр Михайлович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна», заведующий кафедрой «Химическая технология и дизайн текстиля»

Одинцова Ольга Ивановна,

доктор технических наук, старший научный сотрудник, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет», и. о. заведующий кафедры «Химическая технология волокнистых материалов»

Сокова Галина Георгиевна,

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет», заведующий кафедрой «Технологии и проектирования тканей и трикотажа»

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии растворов им. Г. А. Крестова Российской академии наук

Защита состоится 25 декабря 2013 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д.212.236.01 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» по адресу: 191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 18, ауд. 241.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна».

Текст автореферата размещен на сайте ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»:Ьйр: /www.sutd.ru

Автореферат разослан 'X / ноября 2013 г. Ученый секретарь Д/

диссертационного совета ъУ/с'ог^ Витковская Раиса Федоровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Качество текстильных материалов и изделий в значительной степени зависит от качества переработки волокнистых полуфабрикатов и, в частности, основных нитей в ткацком производстве. Эффективность такой переработки практически полностью определяется поверхностными свойствами перерабатываемой пряжи и нитей. Природные и синтетические волокна характеризуются комплексом физико-механических, фрикционных и электрофизических показателей, многие из которых (низкая разрывная прочность, высокий коэффициент динамического трения, повышенная электризуемость и др.) затрудняют процессы текстильной переработки, делают их низкоэффективными. Это, в свою очередь, приводит к нерациональному расходованию сырья, снижению производительности ткацкого оборудования и качества выпускаемой продукции.

Решение указанной проблемы возможно и наиболее целесообразно осуществить путем физико-химической модификации поверхности текстильных волокон с использованием эмульсионных составов на основе химических соединений гидрофильного характера, обладающих поверхностно-активными свойствами. Подобная модификация позволяет решить поставленную задачу при использовании установленного базового оборудования, она отличается универсальностью по отношению к волокнам различной природы (целлюлозные, белковые, синтетические) и позволяет обеспечить выпуск высококачественных текстильных материалов, в том числе, в небольших объемах, что особенно важно для современного текстильного производства.

Необходимо отметить, что поверхностная модификация волокнистых полуфабрикатов универсальна не только по отношению к различным волокнистым субстратам, но и по направленности своего влияния на показатели их качества (прочность, эластичность, трибологические характеристики, устойчивость к истиранию и износу, электростатический эффект и др.). Существенным моментом является комплексное воздействие модифицирующих эмульсий на волокна пряжи и нитей, что дает возможность при их обработке улучшить указанные показатели. Применение оптимизированных технологий обработки ткацких основ позволяет повысить выход суровой ткани и снизить обрывность пряжи в процессе ткачества.

В процессе эмульсирования на поверхности волокон образуется адсорбционный граничный слой поверхностно-активных веществ (ПАВ) и при определенных условиях происходит их перенос на металлические поверхности деталей ткацкого станка, что предопределяет одновременную защиту полуфабрикатов и оснастки оборудования от износа. Путем варьирования состава эмульсий на основе ПАВ, возможно, целенаправленно изменять свойства поверхности текстильных волокон и, тем самым, повышать качество волокнистых полуфабрикатов, производительность ткацкого оборудования, эксплуатационные и потребительские характеристики тканей и изделий.

Таким образом, проблему создания теоретически обоснованной технологии модификации поверхности волокнистых полуфабрикатов с целью интенсификации ткацкого производства и повышения качества текстильных мате-

риалов и изделий следует считать актуальной и важной для развития отечественной текстильной промышленности.

Степень разработанности темы диссертационного исследования. Основные положения теории и практики технологий модификации поверхности волокнистых материалов с участием ПАВ разработаны в трудах известных отечественных ученых: Е. Н. Бершева, В. Е. Гусева, Б. В. Дерягина, Л.Т. Золота-ревского, И. В. Крагельского, Г. Е. Кричевского, В. Л. Махавера, Б. Н. Мельникова, А. Б. Пакшвера, П. М. Панина, К. Е. Перепелкина, П. А. Ребиндера, 3. А. Роговина и др. В трудах этих ученых затронуты вопросы поверхностной обработки волокнистых субстратов веществами с поверхностно-активными свойствами с целью изменения их структуры, физико-механических, фрикционных и электрофизических характеристик. Однако, до сих пор не существует обоснованного научного подхода к проблеме целенаправленного регулирования качественных показателей волокнистых полуфабрикатов (основные нити и пряжа) за счет их поверхностной модификации растворами ПАВ с целью улучшения переработки и повышения качества текстильных материалов и изделий. Нет также обобщенных теорий и оценок состояния и поведения основных нитей в процессе фрикционных взаимодействий в контактной паре «нить-деталь ткацкого станка», определяющих степень их износа в процессе ткачества. До настоящего времени остается острой проблема электризуемое™ волокон и нитей (особенно синтетических) в процессах их механической переработки. Отсутствует единый взгляд на механизмы действия ПАВ в направлении улучшения качества подготовки волокнистых полуфабрикатов.

Теоретические и экспериментальные исследования, которые могут способствовать решению данных вопросов, следует рассматривать как определенный вклад в развитие научных представлений в области модификации полимеров и результаты которых имеют практическое значение для совершенствования процессов механической технологии текстильных волокнистых материалов.

Цель и задачи диссертационного исследования. Целью диссертационной работы является развитие теоретических представлений о поверхностной модификации текстильных волокнистых материалов гидрофильными эмульсионными составами с поверхностно-активными свойствами и на этой основе разработка высокоэффективного технологического процесса подготовки ткацких основ, позволяющего повысить производительность оборудования и качество выпускаемой продукции.

Для достижения поставленной цели на основе научных и технологических разработок решались следующие основные задачи:

- оценка современных представлений и существующих достижений в области модификации волокнообразующих полимеров. Анализ строения и свойств шерстяных, целлюлозных и полиэфирных волокон с точки зрения возможности их поверхностной модификации и процесса и механизма фрикционных взаимодействий основных нитей с металлической поверхностью деталей оснастки ткацкого станка;

- выделение главных факторов, влияющих на процесс переработки ткацких основ. Установление характера взаимосвязи между модифицирующей обработкой основных нитей ПАВ и текстильно-вспомогательными веществами (ТВВ) и показателями их качества (по устойчивости к истиранию, обрывности и износостойкости);

- теоретическое обоснование и выбор компонентов эмульсирующих составов, способных к образованию адсорбционных граничных слоев, влияющих на физико-механические, фрикционные и электрофизические свойства основных нитей. Оптимизация рецептуры модифицирующих эмульсионных композиций и проведение сравнительного анализа эффективности применения эмульсионных составов на основе полиэтиленгликоля (ПЭГ-400), предназначенных для целенаправленного изменения поверхностных свойств текстильных волокон и повышения качества подготовки ткацких основ с апробацией в лабораторных и производственных условиях;

- совершенствование процесса шлихтования хлопчатобумажной пряжи на основе применения низковязких растворов, содержащих ПЭГ-400 в совокупности с адгезионными и смачивающими компонентами;

- разработка методов контроля электропроводности волокнистых материалов на приборе ИЭСТВ-1М и расчета степени износа основных нитей в процессе работы ткацкого станка;

- разработка информационно-статистической модели модификации волокнистых полуфабрикатов гидрофильными эмульсиями ПАВ с комплексной оценкой качества подготовки ткацких основ;

- на базе проведенных исследований создание новых препаратов и технологий подготовки ткацких основ с их производственной апробацией и внедрением в ткацко-отделочное производство текстильных предприятий с оценкой их технико-экономической эффективности и качества выпускаемой продукции.

Объекты исследований. При выполнении эксперимента и проведении лабораторных и промышленных испытаний в качестве объектов исследований использовались: камвольная смесовая пряжа из шерстяных и полиэфирных волокон (18, 19, 22 и 31 текс) с соотношением волокнистых компонентов - 65:35; 55:45 и 50:50 процентов; хлопчатобумажная пряжа (16 и 25 текс) и полиэфирная комплексная нить (16.5 текс) из 50 мононитей с пневмосоединениями.

Компоненты эмульсионных составов представляли собой гидрофильные вещества спиртового характера, содержащие гидроксильные группы: поли-этиленгликоли с молекулярной массой от 400 до 1500, триэтаноламин, глицерин, смесь оксиэтилированных жирных спиртов (препарат ОС-20), этанол. В сравнительных опытах и контрольных испытаниях использовались ТВВ и ПАВ, имеющие применение на текстильных предприятиях (Авиваж НТП, Леомин ЛСН, Ворсолит ХП, замасливатель Б-73 и др.).

Научная новизна результатов работы заключается в обосновании научных принципов создания эмульсионных составов на основе полиэтиленгликоля (ПЭГ-400) и гидроксилсодержащих соединений с поверхностно-активными свойствами, способных к модификации поверхности волокон с образованием

адсорбционных граничных слоев, предназначенных для обработки основных нитей и пряжи из натуральных и синтетических волокон и обеспечивающих снижение их обрывности, улучшение технологических свойств и качества суровых тканей, вырабатываемых на ткацком оборудовании.

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований получены следующие научные и технические результаты:

- теоретически обоснован выбор компонентов эмульсий на основе ПЭГ-400 и гидроксилсодержащих соединений дифильного строения со значением гидрофильно-липофильного баланса в интервале 7-9 с оптимальной вязкостью и высокой смачивающей способностью для подготовки и улучшения качества ткацких основ из натуральных и синтетических волокон;

- предложен механизм модифицирующего действия разработанных эмульсионных составов по отношению к поверхности волокон пряжи и нитей с созданием адсорбционно-граничных слоев с определенной ориентацией молекул ПАВ, способных к целенаправленному изменению физико-механических, фрикционных и электрофизических свойств волокнистых полуфабрикатов;

- доказано снижение электризуемости пряжи и нитей после обработки рекомендуемыми составами, вследствие гидрофилизации поверхности и повышения влагосодержания волокнистого субстрата с использованием усовершенствованной методики определения электропроводности волокнистых материалов применительно к прибору ИЭСТВ-1М;

- сформулированы основные критерии выбора компонентов композиций для обработки ткацких основ: оптимальное содержание ПАВ на волокне с обеспечением снижения значений динамического коэффициента межволоконного трения и повышения значений коэффициента тангенциального сопротивления, характеризующего сцепление волокон;

- выявлена функциональная зависимость коэффициента динамического трения и электризуемости волокнистых полуфабрикатов от строения и свойств компонентов эмульсии с поверхностно-активными свойствами;

- рассмотрен механизм и предложена методика расчета степени износа основных нитей при взаимодействии с металлическими поверхностями деталей ткацкого станка. Установлено влияние волокнистого состава на износ нитей и оценена величина потери их массы в процессе переработки;

- теоретически обоснован и разработан состав для шлихтования хлопчатобумажной пряжи и нитей на основе ПЭГ-400, обеспечивающий набухание целлюлозных волокон с увеличением их прочности и необходимое адгезионное закрепление пленки шлихты на волокнистом субстрате;

- с использованием комплексного метода оценки и ранговых показателей установлена взаимосвязь между физико-химическими свойствами эмульсирующих составов и качественными показателями процесса переработки основных нитей. Анализом регрессионных уравнений показано, что основными факторами, определяющими устойчивость основных нитей к истиранию, являются концентрация и вязкость эмульсии, а также ее количественное содержание на волокне;

- выделение главных факторов, влияющих на процесс переработки ткацких основ. Установление характера взаимосвязи между модифицирующей обработкой основных нитей ПАВ и текстильно-вспомогательными веществами (ТВВ) и показателями их качества (по устойчивости к истиранию, обрывности и износостойкости);

- теоретическое обоснование и выбор компонентов эмульсирующих составов, способных к образованию адсорбционных граничных слоев, влияющих на физико-механические, фрикционные и электрофизические свойства основных нитей. Оптимизация рецептуры модифицирующих эмульсионных композиций и проведение сравнительного анализа эффективности применения эмульсионных составов на основе полизтиленгликоля (ПЭГ-400), предназначенных для целенаправленного изменения поверхностных свойств текстильных волокон и повышения качества подготовки ткацких основ с апробацией в лабораторных и производственных условиях;

- совершенствование процесса шлихтования хлопчатобумажной пряжи на основе применения низковязких растворов, содержащих ПЭГ-400 в совокупности с адгезионными и смачивающими компонентами;

- разработка методов контроля электропроводности волокнистых материалов на приборе ИЭСТВ-1М и расчета степени износа основных нитей в процессе работы ткацкого станка;

- разработка информационно-статистической модели модификации волокнистых полуфабрикатов гидрофильными эмульсиями ПАВ с комплексной оценкой качества подготовки ткацких основ;

- на базе проведенных исследований создание новых препаратов и технологий подготовки ткацких основ с их производственной апробацией и внедрением в ткацко-отделочное производство текстильных предприятий с оценкой их технико-экономической эффективности и качества выпускаемой продукции.

Объекты исследований. При выполнении эксперимента и проведении лабораторных и промышленных испытаний в качестве объектов исследований использовались: камвольная смесовая пряжа из шерстяных и полиэфирных волокон (18, 19, 22 и 31 текс) с соотношением волокнистых компонентов - 65:35; 55:45 и 50:50 процентов; хлопчатобумажная пряжа (16 и 25 текс) и полиэфирная комплексная нить (16.5 текс) из 50 мононитей с пневмосоединениями.

Компоненты эмульсионных составов представляли собой гидрофильные вещества спиртового характера, содержащие гидроксильные группы: поли-этиленгликоли с молекулярной массой от 400 до 1500, триэтаноламин, глицерин, смесь оксиэтилированных жирных спиртов (препарат ОС-20), этанол. В сравнительных опытах и контрольных испытаниях использовались ТВВ и ПАВ, имеющие применение на текстильных предприятиях (Авиваж НТП, Леомин ЛСН, Ворсолит ХП, замасливатель Б-73 и др.).

Научная новизна результатов работы заключается в обосновании научных принципов создания эмульсионных составов на основе полизтиленгликоля (ПЭГ-400) и гидроксилсодержащих соединений с поверхностно-активными свойствами, способных к модификации поверхности волокон с образованием

адсорбционных граничных слоев, предназначенных для обработки основных нитей и пряжи из натуральных и синтетических волокон и обеспечивающих снижение их обрывности, улучшение технологических свойств и качества суровых тканей, вырабатываемых на ткацком оборудовании.

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований получены следующие научные и технические результаты:

- теоретически обоснован выбор компонентов эмульсий на основе ПЭГ-400 и гидроксилсодержащих соединений дифильного строения со значением гидрофильно-липофильного баланса в интервале 7-9 с оптимальной вязкостью и высокой смачивающей способностью для подготовки и улучшения качества ткацких основ из натуральных и синтетических волокон;

- предложен механизм модифицирующего действия разработанных эмульсионных составов по отношению к поверхности волокон пряжи и нитей с созданием адсорбционно-граничных слоев с определенной ориентацией молекул ПАВ, способных к целенаправленному изменению физико-механических, фрикционных и электрофизических свойств волокнистых полуфабрикатов;

- доказано снижение электризуемости пряжи и нитей после обработки рекомендуемыми составами, вследствие гидрофилизации поверхности и повышения влагосодержания волокнистого субстрата с использованием усовершенствованной методики определения электропроводности волокнистых материалов применительно к прибору ИЭСТВ-1М;

- сформулированы основные критерии выбора компонентов композиций для обработки ткацких основ: оптимальное содержание ПАВ на волокне с обеспечением снижения значений динамического коэффициента межволоконного трения и повышения значений коэффициента тангенциального сопротивления, характеризующего сцепление волокон;

- выявлена функциональная зависимость коэффициента динамического трения и электризуемости волокнистых полуфабрикатов от строения и свойств компонентов эмульсии с поверхностно-активными свойствами;

- рассмотрен механизм и предложена методика расчета степени износа основных нитей при взаимодействии с металлическими поверхностями деталей ткацкого станка. Установлено влияние волокнистого состава на износ нитей и оценена величина потери их массы в процессе переработки;

- теоретически обоснован и разработан состав для шлихтования хлопчатобумажной пряжи и нитей на основе ПЭГ-400, обеспечивающий набухание целлюлозных волокон с увеличением их прочности и необходимое адгезионное закрепление пленки шлихты на волокнистом субстрате;

- с использованием комплексного метода оценки и ранговых показателей установлена взаимосвязь между физико-химическими свойствами эмульсирующих составов и качественными показателями процесса переработки основных нитей. Анализом регрессионных уравнений показано, что основными факторами, определяющими устойчивость основных нитей к истиранию, являются концентрация и вязкость эмульсии, а также ее количественное содержание на волокне;

(Пенза, 2009); VII Региональной научно-технической конференции «Материаловедение и надежность трибологических систем» (Иваново, 2009); VII Всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону» (Вологда, 2009); Международном научно-техническом семинаре «Физика, химия и механика трибосистем» (Иваново, 2009); Международной научно-технической конференции «Прогресс-2010» (Иваново, 2010); Международном научно-техническом семинаре «Физика, химия и механика трибосистем» (Иваново, 2012); научно-техническом семинаре КГТУ (г. Кострома, 2013); кафедре химической технологии волокнистых материалов Ивановского государственного химико-технологического университета, кафедрах химической технологии и дизайна текстиля и механической технологии волокнистых материалов Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна.

Результаты работы испытаны на АООТ «Ивановский камвольный комбинат», ООО НПО «Конверсипол» (г. Иваново), ООО НПФ «Фабитекс» (г. Иваново), ООО «Технотекс (г. Шуя).

Личный вклад соискателя состоит в выборе направлений исследований, постановке и решении задач диссертационной работы, разработке методов эксперимента и их реализации, научном анализе и интерпретации полученных результатов. Изложенные в диссертации теоретические положения и представленные экспериментальные данные отражают самостоятельные исследования автора и его работы, выполненные в соавторстве. Достоверность полученных результатов подтверждается согласованностью данных, полученных при использовании комплекса физико-химических методов исследования и при проведении лабораторных и производственных испытаний. Диссертант принимала непосредственное участие в опытно-промышленных проверках разработанных ею текстильно-вспомогательных веществ и технологий модификации волокнистых полуфабрикатов, а также в их реализации и внедрении на текстильных предприятиях и фирмах в промышленном масштабе.

Публикации. Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 47 печатных работах, в том числе, 36 статьях, 14 из которых в изданиях рекомендованных Перечнем ВАК РФ, 1 монографии, 1 авторском свидетельстве и 3 патентах РФ на изобретения, 6 тезисах международных и всероссийских конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, списка литературных источников (272 наименования) и 16 приложений. Изложена на 364 страницах машинописного текста, содержит 79 рисунков, 115 таблиц. Общий объем диссертации составляет 390 страниц.

В приложениях представлены патенты РФ на изобретения, расчеты технико-экономической эффективности разработанных технологий, акты их производственных испытаний и внедрения на текстильных предприятиях.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, указаны его основные направления. Дана оценка современному состоянию проблемы переработки волокнистых полуфабрикатов и подготовки

электропроводности (6430 - 181200 Ом^м"1) хлопчатобумажной пряжи при переработке в ткацком производстве.

Пятая глава диссертации содержит материал, в котором на основании теоретических представлений о процессе износа текстильных материалов и анализа причин повышенной обрывности ткацких основ сделан вывод о том, что данную проблему можно решить путем их эмульсирования. Разработаны' составы на основе ПЭГ-400, повышающие устойчивость волокнистых полуфабрикатов к абразивному истиранию при взаимодействии в системе «нить-металл деталей оснастки ткацкого станка», что подтверждено на примере камвольной пряжи и полиэфирных комплексных нитей.

Установлено, что шлихтование хлопчатобумажной пряжи 10%-ной композицией на базе ПЭГ-400, эмульсии ПВА и препарата синтанол АЛМ-10 позволяет в максимальной степени увеличить ее стойкость к истиранию в процессе работы ткацкого оборудования. Данные результаты получены на основе разработанной и рекомендуемой к использованию методики расчета износа основных нитей при истирании о детали ткацкого станка.

Расчет износа нити проводился при условии, что сила контакта (Рн) равномерно распределена на всех участках контактирования нити с галевом. Возникающее при этом контактное напряжение определяется по формуле Герца

сг„ =0.418 I*

(2)

где § - нормальная нагрузка на единицу длины контактной линии, Н/м;

2 ЕЛ.

- приведенный модуль упругости, Па;

Е],Е2- модули упругости материалов контактирующих тел, Па;

I

О

1

Рисунок 19 Схема фрикционного контакта основной нити с деталью ткацкого станка; 1 • нить; 2 - деталь: а,и Ь - соответственно ширина и длина контактной поверхности

приведенный ра-

"2 "1

диус кривизны контактирующих поверхностей; Я], Яг — соответственно радиус нити и радиус детали, м (рисунок 19).

Линейный износ нити (вдоль ее оси) при контакте за один цикл определяется по формуле

и = к 5 а„ ,

(3)

где 8 - Ь - путь трения за один

Показано, что в процессе истирания камвольной пряжи в непосредственном контакте с истирающим элементом находится ее опорная поверхность, которая разрушается интенсивнее с увеличением напряжения нитей (при росте контактного напряжения с 270 до 307 МПа степень износа увеличивается с 0.24-10 до 0.54-10" м) и уменьшением площади опоры поверхности (при 8=0.021 мм - и=0.54-10~9 м, а при 8=0.019 мм2 - и = 0.63 -10"9 м).

Экспериментальными и расчетными методами доказано снижение износа камвольной пряжи на 37% с повышением ее плотности на 30%, вследствие увеличения числа касаний с истирающей поверхностью и уменьшения интенсивности воздействия на элементы пряжи.

Установлен характер влияния сырьевого волокнистого состава на износ основных нитей, и получены данные по потере их массы в процессе трения: для хлопчатобумажной пряжи в среднем на 16%, для полиэфирной комплексной нити - на 8%, для смесовой камвольной пряжи - на 9%.

Хлопчатобумажная пряжа с прядильных машин состоит из отдельных волокон небольшой длины скрученных между собой, при этом кончики волокон, выступая наружу, придают нити эффект пушистости. Хлопчатобумажные основные нити при трении о металлические детали ткацкого станка образуют пух и хомутики, вследствие выдергивания неплотно зажатых волокон. В результате этих процессов происходит разрыхление поверхности пряжи, падение ее прочности и, как следствие, обрыв основных нитей. В процессе шлихтования основные нити покрываются пленкой, предохраняющей волокна от разрушения и обрыва за счет усиления взаимного сцепления.

Проведены испытания разработанного низковязкого состава шлихты (ПЭГ-400, эмульсия ПВА, синтанол АЛМ-10) с целью определения его влияния на устойчивость хлопчатобумажной пряжи (16 и 25 текс) к истиранию.

Полученные результаты представлены на рисунке 22.

I

2 3 4 5 6 7 Номер рецепта шлихты

Рисунок 22 Влияние состава шлихты на устойчивость к истаранию хлопчатобумажной пряжи: 1 - 25 текс; 2 - 16 текс

Анализ экспериментальных данных показывает, что максимальная устойчивость пряжи к истиранию наблюдается при шлихтовании композицией с концентрацией 10%, при этом величина этого показателя увеличивается на 13.8% по сравнению с применением крахмальной шлихты. Это объясняется оптимальным соотношением жесткости и эластичности пленки шлихты на основе ПЭГ-400 и эмульсии ПВА, ее высокой адгезией к целлюлозному волокну и сглажи-

основе ПЭГ-400, триэтаноламина, препарата ОС-20 и уксусной кислоты способствует повышению её прочности в среднем на 24% и разрывного удлинения - на 11%, снижение коэффициента динамического трения на 20-30% и повышение коэффициента тангенциального сопротивления на 28%. Композиция на основе ПЭГ-400, глицерина и этанола образует адсорбционный граничный слой, который увеличивает прочностные показатели на 20% и способствует выравниванию значений динамического коэффициента трения по длине полиэфирной комплексной нити, что обуславливает уменьшение обрывности основных нитей в процессе ткачества в два раза.

4. Разработан состав шлихты для хлопчатобумажной пряжи (ПЭГ-400, эмульсия ПВА, смачиватель - синтанол АЛМ-10), обеспечивающий набухание целлюлозных волокон с повышением их прочности и прочное адгезионное закрепление пленки шлихты на субстрате. Анализ реологических кривых вязкого течения растворов шлихты позволил оптимизировать их концентрацию. Экспериментально доказано, что опытная шлихта по сравнению с крахмальной повышает у ошлихтованной хлопчатобумажной пряжи значения разрывной нагрузки на 8%, динамический коэффициент трения - снижается на 10%, а обрывность нитей уменьшается вдвое. Доказана возможность повышения скорости шлихтовальных машин на 40% с соответствующим увеличением их производительности.

5. Осуществлен анализ факторов, влияющих на электризацию волокон и нитей в процессе их текстильной переработки. Отмечено, что решение данной проблемы возможно за счет повышения влагосодержания волокон при обработке гидрофильными веществами. Усовершенствован метод измерения удельной электропроводности на приборе ИЭСТВ-1М. Экспериментально доказано, что применение разработанных эмульсий для обработки камвольной пряжи и полиэфирных комплексных нитей позволяет увеличить их удельную электропроводность, соответственно, в 103 и 104 раз. Выявлена обратно пропорциональная связь между динамическим коэффициентом трения пряжи и нитей и их удельной электропроводностью. Определено, что повышение содержания шерстяного волокна (с 35 до 65%) в смесовой камвольной пряже приводит к усилению антистатического эффекта. Установлены оптимальные значения влажности (8-10%) и удельной электропроводности (6430-181200 Ом"'м') хлопчатобумажной пряжи при переработке на ткацком станке.

6. Рассмотрен механизм и предложена методика расчета изнашивания основных нитей в процессе переработки, учитывающая состав эмульсии и волокнистый состав нити и позволяющая оценить степень износа материала в конкретных условиях производственно-технологического процесса. Установлено влияние волокнистого состава на износ основных нитей и получены данные по потере массы в процессе трения: для хлопчатобумажной пряжи - в среднем на 16%; для полиэфирной комплексной нити - на 8%; для камвольной пряжи -на 9%. Экспериментально доказано, что обработка разработанными эмульсирующими составами повышает износостойкость камвольной пряжи на 24%; полиэфирной комплексной нити - на 15%, а шлихтование хлопчатобумажной пряжи увеличивает её устойчивость к истиранию на 47%.

7. Комплексная оценка показателей растворов ТВВ и обработанных основных нитей позволяет выбрать оптимальные варианты рецептов эмульсии и определить функционирование исследуемого объекта со многими выходными параметрами. Разработана информационно-статическая модель, которая опередила основной фактор, влияющие на устойчивость к истиранию основных полиэфирных комплексных нитей - процентное содержание текстильно-вспомогательных веществ на поверхности нити. На разработанные составы веществ получены патенты Российской Федерации №2222652, № 2341602, № 2285077 и технические условия на текстильно-вспомогательные вещества «Универсал» ТУ 2483-001-71847504-2004 и «Оксилан» ТУ 2483-001-732121582004 на производственной базе ООО научно-производственного объединения «ТОСМА-ТЕКС» и ООО «АЛЬБАТЕК».

Публикации, отражающие содержание работы Статьи в изданиях из перечня ВАК

1. Степанова, Т. Ю. Исследование влияния ТВВ на коэффициент трения скольжения нити по металлу / Т. Ю. Степанова, В. Г. Мельников, Т. Г. Комарова // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология . - 2003. - Т. 46. - Вып 7 -С. 121-123,- Библиогр.: с.123.

2. Степанова, Т. Ю. Влияние фрикционных свойств пряжи на обрывность основ в ткачестве / Т. Ю. Степанова, В. Г. Мельников, Т. Г. Комарова // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология. - 2003. - Т. 46. - Вып. 8,- С. 126-127. -Библиогр.: с. 127.

3. Степанова, Т. Ю. Использование оксиэтилированных ПАВ для шлихтования основ из целлюлозных волокон / Т. Ю. Степанова, В. Г. Мельников, С. Г. Сахарова // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология -2006. -Т.49. - Вып.7. - С.125-126. - Библиогр.: с.126.

4. Степанова, Т.Ю. Влияние оксиэтилированных ТВВ на электризуемость волокон / Т. Ю. Степанова, С. Г. Сахарова // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология,-2007. -Т.50,-Вып. 10.-С.80-81. - Библиогр.: с.81.

5. Степанова, Т. Ю. Влияние высокомолекулярных спиртов на механические и трибологические свойства полиэфирной пряжи / Т. Ю. Степанова, С. Г. Сахарова, Н. К. Романычев // Заводская лаборатория. Диагностика материалов - 2008. -Т.74. - № 4,- С.62-63. - Библиогр.: с. 63.

6. Степанова, Т. Ю. Реологические и трибологические исследования присадки на основе ПАВ / Т. Ю. Степанова // Вестник ИГЭУ. -2009. -Вып.З. - С. 4042. - Библиогр.: с.42.

7. Степанова, Т. Ю. Трибополимеробразующая присадка к смазочным маслам / Т. Ю. Степанова, В. Г. Мельников, С. Г. Сахарова // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2009. - № 9. - С. 25-26,- Библиогр.: с.26.

8. Степанова, Т. Ю. Исследование антифрикционных композиций ПАВ для обработки шерстяной пряжи / Т. Ю. Степанова // Заводская лаборатория. Диагностика материалов.-2010,- Т.76. - №8,- С.58-60. - Библиогр.: с.60.

20. Степанова, Т. Ю. Трибологические исследования волокнистых материалов, обработанных растворами полиэтиленгликолевых эфиров / Т. Ю. Степанова // Межвуз. сб. науч. тр. Физика, химия и механика трибосистем. - 2006. — №

5.-С.118-120. — Библиогр.: с. 120.

21. Степанова, Т. Ю. Влияние замасливающих составов на основе полиэти-ленгликоля на фрикционные свойства волокон / Т. Ю. Степанова // Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении». - Брянск, БГИТА. - 2006 - Вып.

6. - С. 76-77. - Библиогр.: с.77.

22. Степанова, Т. Ю. Влияние эмульсирования на трибологические свойства текстильных нитей / Т. Ю. Степанова, С. Г. Сахарова, Н. К. Романычев // Межвуз. сб. науч. тр. Физика, химия и механика трибосистем. - 2007. - № 6. -С.79-81,- Библиогр.: с. 81.

23. Степанова, Т. Ю. Влияние физической модификации на трибологические свойства лавсановых волокон / Т. Ю. Степанова // Межвуз. сб.науч. тр. «Физика, химия и механика трибосистем». - 2007. - №6. - С.88-90. -Библиогр.: с. 90.

24. Степанова, Т. Ю. Устройство для обработки нитей антифрикционными составами / Т. Ю. Степанова, С. Г. Сахарова // Межвуз. сб. науч. тр. «Физика, химия и механика трибосистем». - 2008 - Вып. 7- С. 145-146. - Библиогр.: с. 146.

25. Сахарова, С. Г. Влияние поверхносно-активных веществ на фрикционные свойства полиэфирных волокон / С. Г. Сахарова, Т. Ю. Степанова // Сборник статей VII Региональной научно-технической конференции «Материаловедение и надежность триботехнических систем». - Иваново, ИГХТУ- 2009.- С. 16-20.

- Библиогр.: с.20.

26. Степанова, Т. Ю. Влияние микроэмульсий на основе ПАВ на трибологические процессы /Т. Ю. Степанова // Материалы Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века». - Пенза, Приволжский дом знаний. - 2009. - С. 171-173. - Библиогр.: с. 173.

27. Степанова, Т. Ю. Влияние фрикционных свойств шерстяных волокон на усадку ткани / Т. Ю. Степанова // Сборник статей VII Региональной научно-технической конференции «Материаловедение и надежность триботехнических систем». - Иваново, ИГХТУ,- 2009- С.74-78. - Библиогр.: с.78.

28. Степанова, Т. Ю. Исследование влияния эмульсирующих растворов ПАВ на динамический коэффициент трения полиэфирных волокон / Т. Ю. Степанова, С. Г. Сахарова // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-2010): тез. междунар. научно-техн. конф. / Иван. гос. текст, академ. - Иваново. - 2010.

- С. 34-35,- Библиогр.: с.35.

29. Шикова, Т. Г. Разработка и исследование замасливателей для химических волокон / Т. Г. Шикова, Т. Ю. Степанова, Т. С. Шишкина, А. А. Логвинова II Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении». - Брянск, БГИТА. -2011.

- Вып. 12,-С. 125-127.-Библиогр.: с.127.

30. Степанова, Т. Ю. Влияние смазочных составов на физико-механические свойства полиэфирных нитей / Т. Ю. Степанова // Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении». - Брянск, БГИТА. - 2011. - Вып. 13,- С. 109-111,— Библиогр.: с.111.

Патенты Российской Федерации на изобретения

31. Пат. 2341602 Российская Федерация, МКИ7 Д 06 М 13/02, 13/184. Состав для обработки полиэфирной пряжи / Т. Ю. Степанова, В. Г. Мельников, С. Г. Сахарова; заявитель и патентообладатель Иван. гос. хим-технол. ун-т. - № 2007122034; заявл. 13.06.2007; опубл. 20.12.2008, Бюл. № 35.-4 с.

32. Пат. 2222653 Российская Федерация, МПК7 Д 06 М 13/02, 13/184. Состав для обработки текстильных волокон и пряжи / Т. Ю. Степанова, В. Г. Мельников, Т. Г. Комарова, Е. В. Орлов; заявитель и патентообладатель Иван, гос. хим.-технол. ун-т. - № 2002113941; заявл. 28.05.2002; опубл. 27.01.2004, Бюл. №3. - 4с.

33. Пат. 2285077 Российская Федерация, МКИ7 Э 06 М 15/333, О 06 М 13/148, О 06 М 13/144, Э 06 М 101/06, С 08 Ь 31/04. Состав для шлихтования хлопчатобумажной пряжи / Т.Ю. Степанова, В.Г. Мельников; заявитель и патентообладатель Иван. гос. хим.-технол. ун-т. - № 2005116063; заявл. 26.05.2005; опубл. 10.10.2006. Бюл. № 28.-4 с.

34. А. с. 1742379 СССР, МПК7 Д 06 Р 3/14, Д 06 М 15/055, 13/217. Способ антистатической отделки окрашенных камвольных тканей / Т. Ю. Степанова, Б. Н. Мельников, Л. П. Лосева, И. А. Леднева, Р. А. Бакланова; заявитель и патентообладатель Иван, хим.-технол. ин-т и ИПТШО. - № 4736092; заявл. 08.09.1989; опубл. 22.02.1992. Бюл. №23. - 4с.

Ответственная за выпуск Степанова Т.Ю.

Подписано в печать 20. 09. 2013 г. Формат 60><84 1/16. Бумага писчая. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ 2750.

Государственное унитарное предприятие «Ивановский издательский дом» Россия, 153000, г. Иваново, ул. Степанова, 5. E-mail: 301411@ rambler.ru. Тел./факс (4932) 32-49-66.