На правах рукописи МОРОЗ ОЛЬГА НИКОЛАЕВНА Разработка

На правах рукописи
МОРОЗ ОЛЬГА НИКОЛАЕВНА
Разработка технологии получения пряжи из отходов
параарамидных нитей и тканей для изделий,
эксплуатируемых в условиях повышенных температур
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 05.19.02
Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2008 ГОД
1
Диссертация выполнена на кафедре механической технологии
волокнистых материалов в Государственном образовательном учреждении
высшего
профессионального
образования
«Санкт-Петербургский
государственный университет технологии и дизайна»
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор.
ТРУЕВЦЕВ Николай Николаевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
МИХАЙЛОВ Борис Сергеевич
кандидат технических наук
ПОБОРОЗНЮК Евгений Григорьевич
Ведущая организация:
ООО «Институт технических сукон»,
г. Санкт-Петербург
Защита состоится « 2 » декабря 2008 года в 10.00 часов на заседании
диссертационного совета Д 212.236.01 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский
государственный университет технологии и дизайна» по адресу 191186
г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д.18, ауд.241.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского
государственного университета технологии и дизайна.
Автореферат разослан «30» октября 2008 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
А.Е. Рудин
2
Общая характеристика работы
Актуальность темы диссертации. В условиях современных
производственно-экономических отношений особое внимание уделяется
разработке ресурсосберегающих технологий, которые при минимальных
материальных
затратах
позволяют
обеспечить
производство
конкурентоспособных изделий для разных отраслей промышленности.
Все большее значение при этом приобретает производство материалов,
используемых при изготовлении изделий, эксплуатируемых в условиях
повышенных температур, которые кроме защитных должны обладать
комплексом эргономических, потребительских и стоимостных показателей, что
определяет конкурентоспособность таких материалов в условиях рынка.
Поэтому особую актуальность имеет создание технологии получения таких
материалов на основе текстильных отходов производства параарамидных
нитей и лоскута, позволяющих обеспечить российские текстильные
предприятия новым видом более дешевого сырья и получить
конкурентоспособные материалы с новыми свойствами для эксплуатации в
условиях повышенных температур, что имеет большое технико-экономическое
и социальное значение.
Отдельные этапы диссертационного исследования проводились:
 в рамках госбюджетной НИР 09.02.012 по научно-технической программе
Минобрнауки РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным
направлениям науки и техники РФ» по теме «Ресурсосберегающая технология
совместной переработки регенерированных СВМ волокон в смесях с
шерстяными волокнами»;
 в рамках госбюджетной НИР Лентек 1.3.04 по тематическому плану НИР
Минобрнауки РФ по теме «Исследование взаимодействия разнородных
волокон в процессах формирования текстильных структур и оптимизация
технологических параметров их производства» (2004-2006 гг.).
Цель и задачи исследований:
Целью работы является разработка технологии получения пряжи из
смесей, содержащих отходы параарамидных (ПАА) нитей и тканей,
предназначенной для производства текстильных материалов, используемых для
специальной защитной одежды работников МЧС.
В соответствие с поставленной целью решались следующие задачи:
 выбор оборудования для получения регенерированных ПАА волокон из
тканого лоскута и оптимизация режимов его работы;
 оценка свойств волокнистого материала, полученного в результате
разволокнения текстильных отходов ПАА нитей и тканей;
 исследование влияния вложения в смесь ПАА отходов на процесс
чесания на чесальном аппарате «Бефама СR-24»;
 разработка состава смесей и выбор технологических режимов для
производства опытной пряжи;
3
 исследование структурных, деформационных и физико-механических
свойств пряжи, содержащей отходы производства ПАА нитей и тканей;
 исследование воздействия высоких температур на изменение физикомеханических свойств пряжи;
 исследование физико-механических и теплофизических свойств образцов
тканых и трикотажных полотен, полученных из пряжи, содержащей отходы
производства ПАА нитей и тканей;
 оценка экономической целесообразности использования отходов
производства ПАА нитей и тканей в производстве пряжи, пригодной для
изготовления текстильных материалов для специальной защитной одежды
работников МЧС.
Объекты и методы экспериментальных и теоретических исследований
Работа содержит экспериментальные и теоретические исследования,
проводившиеся с целью разработки эффективной технологии получения пряжи
из смесей разволокняемых отходов производства ПАА нитей и тканей и
шерсти, и создания нового ассортимента тканей и трикотажа, для
использования в производстве специальной защитной одежды для МЧС.
При проведении работы использовались стандартные методы исследования
геометрических, физических и физико-механических свойств волокнистых
материалов; на основе количественного химического анализа определялось
долевое содержание компонентов параарамидно-шерстяной смеси в
полуфабрикатах и пряже и оценивалось его влияние на основные свойства
тканых и трикотажных полотен; использовались специальные методы для
определения возможности применения разработанных материалов для
изготовления СЗО работников МЧС. Среднестатистическая погрешность
измерений в стандартных условиях не превышала 5-7%.
Научная новизна полученных автором результатов
 Разработан и научно обоснован состав смесей на базе ПАА отходов,
позволяющий вырабатывать текстильные материалы, пригодные для
использования в производстве специальной защитной одежды работников
МЧС.
 Изучены корреляционные связи между показателями основных
свойств пряжи, содержащей ПАА регенерированные волокна, различных
способов прядения;
 Разработаны научно обоснованные технологические параметры,
обеспечивающие стабильность технологического процесса кольцевого
прядения и получение качественной пряжи на базе переработки смесей
параарамидных отходов и шерсти;
 Пряжа, полученная на базе смесей из ПАА отходов, защищена
патентом РФ №2241082 и может быть рекомендована для производства
тканых и трикотажных полотен, используемых в производстве специальной
защитной одежды для МЧС;
4
Практическая значимость результатов диссертационной работы:
 Разработана ресурсосберегающая технология переработки смесей на базе
ПАА отходов на шерстопрядильном оборудовании;
 Разработаны рациональные сырьевые композиции для получения пряжи,
содержащей отходы производства ПАА нитей и ткани, пригодной к
использованию в производстве текстильных материалов специального
назначения;
Результаты работы использованы на ООО «Институт технических сукон».
Выпущено с 2003 года 52 тонны пряжи и 46 тонн ткани.
Апробация работы. Результаты работы были доложены, обсуждены и
получили положительную оценку на международных и всероссийских
конференциях:
 «Текстиль, одежда, обувь: дизайн и производство» (г.Витебск, 2002 г.) –
«Новые текстильных материалы на основе ресурсосберегающей технологии
переработки регенерированного огнестойкого СВМ волокна в чистом виде и в
смеси с натуральными волокнами»;
 «Отходы в доходы» (г.Санкт-Петербург – 2004г.) - «Использование
регенерированных волокон СВМ в чистом виде и в смеси с натуральными
волокнами для получения текстильных материалов специального назначения»;
 «Поиск-2004» (г. Иваново) - «Исследование свойств новых текстильных
материалов, полученных на основе ресурсосберегающей технологии
переработки регенерированного огнестойкого параарамидного волокна в
чистом виде и в смеси с натуральными волокнами».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ,
включая две статьи в журнале Известия вузов. Технология текстильной
промышленности. Получен патент РФ №2241082 «Одиночная пряжа для
текстильных изделий».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из
введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и двух приложений.
Работа изложена на 187 страницах машинописного текста, содержит 49
рисунков, 25 таблиц, список используемой литературы включает 115
наименований.
Основное содержание работы.
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы,
сформулирована цель и задачи исследований, научная и практическая
значимость результатов работы.
В первой главе представлен анализ литературных источников, в
которых рассматривается актуальность проблемы подготовки и переработки
вторичных материальных ресурсов (ВМР) из натуральных и химических
волокон. Наиболее значимые результаты в этой области получены в работах,
выполненных такими научно-исследовательскими организациями как
«ЦНИХБИ», «ИВГТА», «НПЦ «Унитекс», «ЦНИИшерсти», «ЦНИИШВ»,
5
«ВНИИНТМ», зарубежными фирмами «Бефаматекс» (Польша); «Прато»
(Италия); «Ларош» (Франция);«Кемафил», «Темафа», «Аутефа» (Германия).
Применяются различные способы подготовки и переработки ВМР,
включая технологию мокрого расщипывания, механический способ и действие
ультразвука, но наибольшее распространение получил все же механический
способ переработки ВМР.
Сравнительный анализ технологических параметров отечественных и
зарубежных щипальных машин (ЩМ) показал, что для разработки лоскута,
состоящего из прочных синтетических волокон, требуется применение
трехбарабанных машин, а
в случае переработки тонкого лоскута
дополнительно необходима модернизация ЩМ путем увеличения количества
игл на гарнитуре разволокняющих барабанов. Увеличение количества
барабанов на ЩМ приводит к увеличению площадей, необходимых для их
размещения, и больших энергозатрат. В отдельных случаях целесообразно
перерабатывать лоскут на концервальных машинах различного типа, так как
это дает возможность получения более длинного волокна. При получении
пряжи из регенерированных волокон возникают значительные трудности, так
как их смеси содержат большое число коротких волокон и отличаются высокой
степенью неравномерности по свойствам. Поэтому переработка таких смесей
требует
применения
специальных
технологических
режимов
и
совершенствования прядильного оборудования. В настоящее время
большинство предприятий для производства пряжи указанного типа
используют кольцепрядильные машины, на которых отсутствуют устройства
дополнительной очистки перерабатываемого сырья, из-за чего получаемая
пряжа характеризуется большим количеством утолщений, утонений и непсов.
Подробно рассматривались свойства параарамидных волокон и нитей, и
анализировались работы, направленные на создание защитных материалов на
их основе.
Проведен анализ материалов для СЗО и представлены стандарты, в
которых приводятся требования к теплофизическим и физико-механическим
характеристикам материалов, применяемых в производстве одежды для
работников МЧС.
Вторая глава посвящена обоснованию выбора объектов, методов и
средств исследования регенерированных ПАА волокон, уточнению вариантов
производства опытной пряжи и текстильных материалов, содержащих ПАА
отходы.
Применен экспертный опрос и метод математического планирования
эксперимента для выявления наиболее важных технологических факторов и
оценки степени их влияния на ход технологического процесса прядения.
Представлены методы исследования физико-механических свойств пряжи и
текстильных материалов, применяемые в ходе исследования, описаны методы
количественного химического анализа состава двухкомпонентных смесей ПАА
6
волокон и шерсти по переходам, рассмотрены методы определения
теплофизических характеристик, включая стойкость тканых образцов,
полученных на базе смесей из ПАА отходов, к прожиганию.
Используемые ПАА отходы включают два вида отходов: отходы
производства комплексных ПАА нитей и регенерированное ПАА волокно,
причем отходы из ПАА нитей, представляющие собой массу перепутанных
неразделенных обрезков нитей с гладкой поверхностью существенно
повышают неоднородность смеси и способствуют росту потерь ПАА волокон в
процессе их переработки.
Было разработано три варианта сырьевых композиций с вложением от 45
до 100% ПАА волокнистых отходов. Для улучшения прядильной способности
смеси и обеспечения необходимых гигиенических свойств проектируемыми
изделиями в двух вариантах смеси предусматривалось вложение гидрофильных
шерстяных волокон в количестве 22-30% от массы смеси.
Ниже представлены избранные для исследования варианты смесок:
смеска №1: ПАА -100% (состоит на 50 % из разволокненных отходов
производства комплексных параарамидных нитей и на 50% из
регенерированного параарамидного волокна из лоскута);
смеска №2 : ПАА-70% (состоит на 50 % из отходов производства комплексных
параарамидных нитей и 50% из регенерированных параарамидных волокон из
лоскута) и шерсть -30%;
смеска №3: ПАА-45% (состоит на 50 % из отходов производства комплексных
параарамидных нитей и 50% из регенерированных параарамидных волокон из
лоскута), штапелированное параарамидное волокно Тварон-33 и шерсть-22%;
Третья глава посвящена исследованию технологического процесса
прядения и прядильной способности полученных механическим способом
регенерированных ПАА отходов и отходов производства комплексных нитей
как в чистом виде так и в смеси с шерстяными волокнами.
Приводятся результаты экспериментов по производству двух-и
трехкомпонентной смешанной пряжи на пневмомеханической прядильной
машине ППМ-240-Ш содержащей ПАА отходы (до 50%); шерстяное волокно
(от 40 до 50%), ПАН волокна (20%). Были исследованы физико-механические
свойства пряжи, которые подтвердили, что пряжа всех трех вариантов обладает
малой неровнотой как по разрывной нагрузке, так и по линейной плотности и
хорошими прочностными показателями, причем добавление ПАН волокна
привело к существенному увеличению прочности пряжи, но в тоже время
вызвало повышенную электризуемость смеси даже при дополнительной
обработке замасливателем параарамидного тканого лоскута, что потребовало
повторной обработки замасливателем смеси во время чесания на чесальной
машине.
В производственном эксперименте пряжа вырабатывалась по аппаратной
системе прядения из смеси, включающей регенерированные волокна из ПАА
тканого лоскута, пропущенного через концервальную машину К-11-Ш.
7
Смешивание регенерированных ПАА волокон, отходов из ПАА нитей и
волокон шерсти осуществлялось слоями, причем компоненты смеси
накладывались друг на друга в пропорции, соответствующей рецептуре смеси.
Для улучшения процесса смешивания компонентов, что особо
необходимо в случае переработки ПАА отходов из комплексных нитей, смесь
дополнительно пропускалась через щипально-замасливающую машину.
Для улучшения прядильной способности компонентов смеси проводилось
замасливание и вылеживание смеси, а затем осуществлялось чесание на
трехпрочесном аппарате «Бефама CR -24». Пряжа вырабатывалась на
кольцепрядильной машине ПБ-114-Ш1 с тремя вариантами крутки. В ходе
исследования технологического процесса получения пряжи из отходов в смеси
с шерстью производилась оценка фактического содержания компонентов в
смеси по переходам, которая показала, что процентное содержание
компонентов смеси находится в пределах запланированного.
На основании проведенного экспертного опроса (коэффициент
конкордации W=0.64) было установлено, что наиболее существенными
технологическими параметрами, влияющими как на
стабильность
технологического процесса, так и на свойства полученных вариантов пряжи,
являются крутка пряжи и процентное содержание ПАА отходов в смеси.
В соответствии с этим исследовалась зависимость изменения основных
физико-механических показателей пряжи номинальной линейной плотности 90
текс, содержащей ПАА отходы от заправочных параметров прядильной
машины ПБ-114-Ш1 и количества содержания ПАА волокон в смеске.
В качестве основных варьируемых параметров были выбраны:
Х1 – крутка пряжи, которая варьировалась в пределах 260-360 кр/метр;
Х2 - содержание ПАА отходов, которое изменялось 70-100%.
В качестве выходных параметров исследования были выбраны:
Y1 – удельная разрывная нагрузка, сН/текс;
Y2- относительное разрывное удлинение, %
Y3- удельная разрывная нагрузка при t0=3000C
В результате статистической обработки проведенного полного
факторного эксперимента получены математические модели для каждого из
исследуемых показателей свойств КП пряжи:
Y1=36.7+ 2.0X1 + 1.3Х2
(1)
Y2=4.5+0.36X1+0.28X2
(2)
Y3 =7.75+ 9.2 X1 + 6.2 X2
(3)
Как видно из формул (1-3) наибольшее влияние на исследуемые
показатели оказывает крутка пряжи, с увеличением которой в исследуемых
пределах их значения возрастают.
Процентное содержание волокон ПАА в смеси оказывает несколько
меньшее влияние, причем, значения контролируемых показателей в
8
исследуемых пределах возрастают, что объясняется более высокими
механическими свойствами волокон ПАА в сравнении с шерстью.
На основании полученных результатов были рекомендованы
технологические параметры заправки кольцепрядильных машин для выработки
опытной пряжи, содержащей ПАА отходы на предприятии ООО «Институт
технических сукон». Были выработаны опытно-промышленные партии из всех
предложенных вариантов смесей и изучены их физико-механические свойства,
результаты частично представлены в таблице 1.
Таблица1 - Физико-механические свойства опытных образцов КП пряжи
разрывной
нагрузке, %
Разрывному
удлинению, %
81.2
43.40
5.1
34.2
31.7
7.40
17.02
8.48
7.16
88.0
35.90
5.3
34.2
34.3
11.60
27.24
19.29
6.84
80.8
34.64
4.5
34.2
31.6
8.00
13.38
12.37
7.12
крутке, %
линейной
плотности., %
8
Коэффициент крутки
факт.
4
Коэффициент крутки,
план
1 - 100 %
ПАА отходы
2 - 70 % ПАА
отходы +
30% шерсть
3 - 45% ПАА
отходы +
33% тварон
+22% шерсть
Относительное
разрывное удлинение,
%
1
Коэффициент вариации, %,
по
Удельная разрывная
нагрузка, сН/ текс
Номер
смески
Фактическая линейная
плотность, текс
№№
Вар.
Примечание - Кроме указанных выше в диссертации представлены физикомеханические показатели и для других 6 вариантов опытной пряжи, отличающиеся
волокнистым составом и круткой. В диссертации представлены физико-механические
показатели ПМ пряжи.
Разрывная нагрузка и разрывное удлинение пряжи определялись на
разрывной машине STATIGRAPH- L , позволяющей получить как диаграмму
растяжения пряжи, приведенную на рис.1, так и значения разрывной нагрузки
и удлинения, указанные в таблице 1.
Из таблицы 1 видно, что образцы пряжи имеют высокие прочностные
показатели (особенно вариант № 1), что еще раз подтверждает возможность
использования данной пряжи в производстве материалов для спецодежды.
Из рис.1 видно, что добавление шерстяного волокна в смеску (вар.4)
существенно не меняет характер диаграммы растяжения, однако, видно, что
вар.1, содержащий ПАА отходы, имеет большую разрывную нагрузку и
упругость, по сравнению с вар. 4, который, в свою очередь, является более
податливым и менее жестким. Особенно это видно, начиная с деформации
равной 2%.
9
1
Рис. 1 - Диаграмма растяжения
пряжи КП вар.1 и вар.4
4
Для анализа связей между характеристиками основных физикомеханических свойств опытной пряжи (разрывной нагрузки-Pp,разрывным
удлинением-ep и массой образца пряжи – m), выработанной разными способами
прядения – кольцевым (КП) и пневмомеханическим (ПМ) строились
регрессионные графы (рис.2а и рис.2б).
R123= 0.283
R213= 0.971
R123= 0.942
a12=55.300
X1=PP
a12=1.064
X2= ep
X2= ep
X1=PP
a21=0.0015
a31=0.0606
R213= 0.956
a21=0.0088
a31=0.021
a32=7.41
8
a13=0.52
a23= 0.037
a13= 6.840
a32=2.06
a23=- 0.042
X3 = m
X3 = m
R312= 0.581
R312=0.800
Рис. 2а - Регрессионный граф для анализа Рис. 2б - Регрессионный граф для анализа
связей между характеристиками ПМ пряжи связей между характеристиками КП пряжи из
из смеси 50% ПАА + 50%шерсти
смеси 70% ПАА отходы + 30% шерсти
Можно видеть, что разрывная нагрузка пряжи Х1 положительно связана с
линейной плотностью (масса образца Х3) и разрывным удлинением Х2, тогда
как сами они связаны между собой в случае КП отрицательно, а ПМ –
10
положительно; взаимовлияние, по сути дела, отсутствует, так как влияния
разрывного удлинения и массы образцов на разрывную нагрузку значительно
выше, чем обратное влияние.
Высокий уровень коэффициентов аккореляции R123, R213, R312 ,
свидетельствует о существенной зависимости таких свойств как разрывная
нагрузка (для КП пряжи из смеси 70% ПАА отходы + 30% шерсти), разрывное
удлинение (для всех вариантов) и масса (для КП пряжи из смеси 50% ПАА
отходы + 50% шерсти) от внешних воздействий, т.е. от факторов, не
включенных в число исследуемых, что указывает на необходимость
дальнейшего совершенствования технологии подготовки волокнистого сырья к
прядению.
Были
проведены
исследования,
позволяющие
охарактеризовать
структурные особенности смешанной пряжи, содержащей ПАА отходы.
На рис. 3 представлены результаты цифровой микрофотосъемки
продольного вида КП пряжи из смеси 70% ПАА отходы и 30% шерсти,
полученные при помощи оптической компьютеризированной системы
"Мicrocolor 2000" при увеличении х297.
На рис.3 видна оболочка,
состоящая из промежуточного
1
слоя-2,
образованного
преимущественно
шерстяными
2
волокнами со спиралевидным их
расположением, и прерывистого
внешнего
слоя, образованного
ворсом
из
параарамидных
волокон - 1, закрепленных в
стержневом слое.
Такая
структура
пряжи
способна
обеспечить
текстильным
материалам
Рис.3 - Микросъемка продольного вида КП
пряжи из смеси 70% ПАА отходы и 30% шерсти
комплекс свойств, включающих
термостойкость и прочность, за счет высокомодульных параарамидных
волокон, а также гибкость и улучщенные гигиенические свойства за счет
содержания шерстяных волокон в оболочке пряжи. Разработанную смешанную
пряжу можно использовать как в изготовлении ткани верха и трикотажа для
защитной одежды, так и специальных материалов для изготовления ее
отдельных элементов (подшлемник, воротник, напульстник и др.).
Были проведены исследования изменения прочности КП пряжи на базе
ПАА отходов вар.1 и вар.4 при действии высоких температур. Вначале
варианты исследовались в нормальных условиях, а затем при температуре от
100-300 0С через каждые 50 0С (разрыв пряжи проходил непосредственно в
термокамере сразу после нагрева образцов), причем верхний температурный
11
предел 300 0С
был принят в соответствии НПБ 157-97. Установлено, что
увеличение температуры существенно влияет на механические свойства
исследуемых образцов, причем с увеличением температуры прочность обоих
вариантов снижается. Из рис. 4 видно, что падение прочности наблюдается уже
при значении температуры 100 0С, когда прочность пряжи составляет
примерно 65 - 85 % от исходного ее значения при нормальных условиях. Далее
с увеличением температуры до 200 0С прочность падет почти на 50 % и с
дальнейшим увеличением температуры падение прочности существенно
возрастает у пряжи всех исследуемых вариантов.
Рис.4.Гистограммы
изменения прочности в
зависимости от
температуры для КП
пряжи, содержащей
регенерированные параарамидные волокна
(1-200С; 2-1000С; 3-
Pотн ,сН/текс
1500С; 4-2000С;5- 2500С;
0
6-3000С)
t ,C
Четвертая глава посвящена наработке и исследованию образцов тканых
и трикотажных полотен, выработанных из пряжи, содержащей ПАА отходы.
Получение опытных образцов ткани проходило на оборудовании
предприятия ООО «Институт технических сукон». Был изучен полный
комплекс физико-механических показателей и исследовано изменение
прочности ткани под действием высоких температур.
В таблице 2 представлены значения показателей физико-механических
свойств тканых образцов, отличающихся между собой волокнистым составом и
круткой пряжи. Как видно из таблицы 2 все варианты тканых образцов имеют
достаточно высокие прочностные показатели.
Совместно с кафедрой материаловедения СПГУТД было проведено
исследование стойкости тканого образца к прожиганию, чтобы изучить
возможность применения материала в условиях повышенных температур.
Cравнение полученных результатов с нормами пожарной безопасности
НПБ 157-99 свидетельствуют о пригодности ткани для использования ее в
производстве боевой одежды пожарных. Также получено заключение о
возможности применения опытной ткани для изготовления специальной
одежды, выданное лабораторией средств индивидуальной защиты - ФНПРНИИОТ в г. Иваново. Проводилась наработка опытных образцов трикотажа
из опытной пряжи вариантов 1 и 4. Трикотажные полотна изготавливались в
лаборатории кафедры ТиОТП СПГУТД на плосковязальной машине ПВКМ 3 и
8 классов переплетением ластик 1+1. Основные показатели опытных
трикотажных полотен представлены в таблице 3.
12
Таблица 2 - Физико-механические свойства тканых полотен на базе ПАА отходов
Состав
Поверхностная
плотность,
г/м2
№№
Вар.
Количество
нитей на
10 см ткани
Разрывная
нагрузка,
Н (200С)
Разрывное
удлинение, %
(200С)
по
основе утку
по
основе утку
по
основе
Разрывная
нагрузка,
Н (3000С)
по
основе утку
утку
Разрывное
удлинение, %
(3000С)
Раздирающая
нагрузка, Н
по
основе
по
утку
утку
основе
1
основа-вар.1
уток-вар.1
210
130
130
1180
1236
9.0
11.6
697
678
13.5
21.0
465
444
4
основа -вар.1
уток -вар.4
220
130
130
1202
1038
10.2
13.6
729
670
13.9
17.9
406
413
7
основа -вар.4
уток -вар.1
260
130
130
1013
1454
10.0
16.4
567
780
14.8
22.1
409
458
10
основа -вар.4
уток -вар.4
260
130
130
1030
1090
11.3
17.8
693
692
16.4
28.3
315
327
Таблица 3 - Физико-механические показатели трикотажных полотен на базе ПАА отходов
Поверхностная
плотность,
г/м2
1
4
9
Класс
машины
№№
Вар.
Толщина,
мм
3
8
8
209
320
384
1.46
2.06
2.06
Плотность
по горизонтали,
петель на 100 мм
Плотность
по вертикали,
петель на 100 мм
Растяжимость
по горизонтали,
%
Растяжимость по
вертикали,
%
Разрывная
нагрузка,
Н
Разрывное
удлинение,
%
23
38
41
34
64
52
28.5
25.6
25.0
14.0
8.6
7.3
806
1371
1200
58.0
80.0
81.3
13
Примечание - Кроме выше указанных вариантов, в диссертации представлены
физико-механические показатели свойств еще 8 образцов тканых полотен и 8 образцов
трикотажных полотен, отличающихся между собой волокнистым составом и круткой пряжи.
Показано, что гигроскопичность у трикотажных полотен, выработанных из
пряжи вар.4 на базе смеси ПАА отходов и шерсти, в 1,3 раза выше, чем у
полотен из пряжи, состоящей из 100% ПАА отходов вар.9, что свидетельствует
о возможности применения трикотажных вставок и деталей, выработанных их
пряжи вар.4 в СЗО.
Пятая глава посвящена расчету себестоимости тканей, отличающиеся
волокнистым составом: из пряжи, полученной на основе 100% ПАА отходов и
из смешанной пряжи, полученной на основе волокон из отходов производства
ПАА материалов и волокон шерсти.
Расчет выполнен в средних ценах на сырье на 2007 год. Затраты на
производство тканей взяты в соответствии с затратами предприятия «ООО
«Институт технических сукон» (г. Санкт-Петербург).
Показано, что себестоимость 1 кг. ткани на основе 100% ПАА отходов
составляет 770.42 рублей, а себестоимость 1 кг. смесовой ткани на основе 70 %
волокон из отходов производства ПАА материалов и 30 % шерсти составляет
583.82 рублей. Сравнивая полученные данные с себестоимостью ткани из 100%
комплексной ПАА нити (2538.66 рублей) можно отметить, что эта цена в 3.3 раза
выше цены на ткань из 100% ПАА отходов и в 4.3 раза выше цены на смесовую
ткань из 70% ПАА отходов и 30 % шерсти, что подтверждает актуальность
применения ПАА отходов как в чистом виде, так и в смеси с шерстью для
производства материалов специального назначения.
Общие выводы и рекомендации
1.
Рост спроса на материалы специального назначения из особопрочных и
термостойких волокон и нитей требует разработки методов рационального
применения отходов в производстве изделий и материалов на базе ПАА волокон
и нитей.
2.
Разработана технологическая схема производства
в промышленных
условиях пряжи на базе ПАА отходов с разным волокнистым составом и
круткой.
3.
Проанализированы диаграммы распределения волокон по длинам первого
и второго прочесов чесального аппарата и получены регрессионные модели
зависимостей свойств пряжи от изменения технологических параметров
прядения.
4.
Исследованы и проанализированы
физико-механические показатели
пряжи разных способов прядения.
5.
Построены и изучены регрессионные графы для анализа связей между
основными физико-механическими свойствами опытной пряжи разных способов
прядения.
14
6.
Изучены деформационные характеристики опытной пряжи и
даны
рекомендации как по ее переработки в тканые и трикотажные полотна, так и по
области применения изделий из них.
7.
Установлены особенности структуры пряжи из смеси ПАА отходов и
шерсти, с учетом которых даны рекомендации по области ее применения в
производстве СЗО.
8.
Проведены исследования изменения механических свойств пряжи при
действии высоких температур. Даны рекомендации по предельно-допустимой
температуре эксплуатации изделий из материалов на базе ПАА отходов.
9.
Предложена технология получения ткани и трикотажа с использованием
ПАА отходов. Установлены рациональные технологические параметры
наработки тканых и трикотажных полотен из опытной пряжи на ткацком станке
СТБ-175 и на плосковязальном автомате ПКВМ 3-8 класса.
10. Установлено, что физико-механические и теплофизические свойства
тканых и трикотажных полотен соответствуют требованиям НПБ-157-99 и
могут использоваться в производстве одежды для пожарных.
11. Приведен расчет себестоимости тканей, отличающихся между собой
волокнистым составом, подтверждающий экономическую целесообразность
применения пряжи на базе ПАА отходов.
Основные результаты диссертационного исследования отражены в
следующих публикациях:
1.
Цымаркина О.Н., Иванова Н.Д. Изучение взаимосвязи между основными
физико-механическими характеристиками пряжи, содержащей огнестойкое
волокно СВМ // Сборник трудов молодых ученых и студентов СПГУТД (Дни
науки), 2001, с.37.
2.
Цымаркина О.Н., Труевцев Н.Н. Новые текстильные материалы на основе
ресурсосберегающей технологии переработки регенерированного огнестойкого
СВМ волокна в чистом виде и в смеси с натуральными волокнами//Вестник
научно-технической конференции "Текстиль, одежда, обувь: дизайн и
производство" – Витебск, 2002, с.20.
3.
Цымаркина О.Н., Иванова Н.Д. Труевцев Н.Н. Новые текстильные
материалы на основе ресурсосберегающей технологии переработки
регенерированного огнестойкого СВМ волокна в чистом виде и в смеси с
натуральными волокнами // Сборник трудов молодых ученых и студентов
СПГУТД (Дни науки), 2003, с.35.
4.
Цымаркина О.Н., Труевцев Н.Н., Гусаков А.В., Бородин С.В. Разработка
ресурсосберегающей технологии получения текстильных материалов на основе
регенерированного волокна СВМ // Сборник трудов аспирантов и докторантов
«Проблема экономики и прогрессивной технологии в текстильной, легкой и
полиграфических отраслях промышленности» - СПГУТД, №5, 2003, с.25.
15
5.
Цымаркина О.Н., Труевцев Н.Н.
Исследование свойств новых
текстильных материалов, полученных на основе ресурсосберегающей
технологии переработки регенерированного огнестойкого СВМ волокна в
чистом виде и в смеси с натуральными волокнами // Материалы Всероссийской
н.т.к. «Молодые ученые развитию текстильной и легкой промышленности».
«Поиск-2004».- Иваново, ИГТА, 2004, с.15.
6.
Цымаркина О.Н., Труевцев Н.Н. Использование регенерированных
волокон СВМ в чистом виде и в смеси с натуральными волокнами для
получения текстильных материалов специального назначения// 2-ая
специализированная выставка-конференция «Отходы в доходы». – СПб,
Выставочный центр Северо-Запада РФ,2004, с.28-30.
7.
Цымаркина О.Н., Иванова Н.Д. Разработка технологии и исследование
физико-механических и огнестойких свойств ткани на базе регенерированного
огнестойкого волокна для специальной защитной одежды// Материалы
Всероссийской н.т.к. «Молодые ученые развитию текстильной и легкой
промышленности». «Поиск-2005».- Иваново, ИГТА, 2005, с.61-62.
Публикации в перечне журналов ВАК
8.
Цымаркина О.Н., Шурыгина Н.В., Кузнецов Ю.И. Разработка технологии
получения пряжи из регенерируемого волокна СВМ в смеси с шерстью
(нитроном) по аппаратной системе прядения шерсти// Известия вузов.
Технология текстильной промышленности, 2002, №2, с. 42-45.
9.
Цымаркина О.Н., Столяров О.Н. Изменение механических свойств пряжи
на базе регенерированных арамидных волокон под действием
высоких
температур//
Известия
вузов.
Технология
текстильной
промышленности,2008,№3, с. 38-40.
Подписано в печать 17.10.2008. Печать трафаретная. Усл.печ.л.2,0.
Формат 60х84 1/16. Тираж 100 экз. Заказ. Отпечатано в типографии
СПГУТД.
191028, Санкт-Петербург, ул. Моховая, д.26.
16