Разработка оптимальных технологических параметров изготовления тканей на основе вторичной арамидной пряжи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.02, кандидат технических наук Слугин, Алексей Иванович

• Слугин, Алексей Иванович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Слугин, Алексей Иванович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Литературный обзор.

1.1.1. Работы, посвященные влиянию технологических параметров изготовления ткани на параметры ее строения и свойства

1.1.2. Работы, посвященные изучению напряженно-деформированного состояния нитей основы в процессе ткачества

1.1.3. Работы, посвящённые оптимизации технологического процесса ткачества

1.1.4. Анализ работ, посвященных исследованию свойств и строения тканей

1.1.5. Анализ работ, посвященных проектированию тканей

1.1.6. Работы, посвященные изучению пряжи, полученной из регенерированных волокон

1.2. Теоретическая и экспериментальная базы исследования

1.3. Цель и задачи исследования 47 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 49 2.1. Определение физико-механических характеристик арамидной пряжи из вторичных арамидных материалов

2.2 Определение вязкоупругих параметров пряжи из вторичных арамидных волокон

2.3. Взаимосвязь между технологическими параметрами изготовления тканей и их параметрами строения на основе нелинейной теории изгиба

2.4. Оценка напряженности заправки тканей из вторичной арамидной пряжи на ткацком станке 64 ВЬЮ ОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ТКАНИ

3.1. Исследование влияния вида переплетения ткани на натяжение нитей основы в процессе ткачества

3.2. Исследование влияния заправочных параметров ткацкого станка и плотности ткани по утку на натяжение нитей основы в процессе ткачества

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ И ПАРАМЕТРОВ СТРОЕНИЯ ТКАНЕЙ

4.1. Влияние переплетения на строение и свойства тканей

4.1.1. Исследование влияния вида переплетения на воздухопроницаемость ткани из вторичной арамидной пряжи

4.1.2. Исследование влияния вида переплетения на разрывную нагрузку ткани технического назначения

4.1.3. Влияние переплетения на поверхностную плотность ткани

4.1.4. Влияние переплетения на толщину ткани

4.1.5. Влияние переплетения на разрывное удлинение ткани

4.1.6. Влияние вида переплетения на уработку основных и уточных нитей

4.2. Исследование влияния технологических параметров и параметров заправки на параметры строения и свойства ткани

4.2.1. Исследование влияния заправочных параметров ткацкого станка и плотности ткани по утку на воздухопроницаемость ткани

4.2.2. Исследование влияние заправочных параметров ткацкого станка и плотности ткани по утку на уработку нитей в ткани

4.2.3. Исследование влияние заправочных параметров ткацкого станка и плотности ткани по утку на разрывную нагрузку ткани

4.2.4. Исследование влияния заправочных параметров ткацкого станка и плотности ткани по утку на поверхностную плотность ткани

4.2.5. Исследование влияния заправочных параметров ткацкого станка и плотности ткани по утку на толщину ткани

4.2.6. Исследование влияния заправочных параметров ткацкого станка и плотности ткани по утку на разрывное удлинение полосок ткани

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 5. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТКАНИ

5.1. Выбор критериев оптимизации

5.2 Выбор параметров оптимизации

5.3. Определение оптимальных параметров изготовления ткани технической из вторичной арамидной пряжи

5.4. Апробация результатов работы в промышленности 136 5.4.1. Разработка базового ассортимента тканей и их испытания

5.5. Баллистические испытания разработанных тканей 143 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5 145 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 147 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 148 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка оптимальных технологических параметров изготовления тканей на основе вторичной арамидной пряжи»

Технический текстиль сегодня в мире наиболее динамично развивающаяся направление в текстильной промышленности.

Российский рынок технического текстиля в сравнении с другими товарными группами отрасли также наиболее динамичен и прогрессивен. Рост производства и потребления технического текстиля в ближайшие 10 лет прогнозируется в 1,5-2 раза выше среднего роста экономики в целом. Это касается в первую очередь изолирующих, фильтрующих и, особенно, защитных материалов [1].

Защита человека от различных негативных факторов является первостепенной задачей и здесь (в этой области) технический текстиль занимает особое место.

В настоящее время отечественная текстильная промышленность выпускает большой (широкий) спектр специальной защитной одежды, которая изготавливается как из специальных химических волокон, так и из обычных волокон, подвергнутых дополнительной обработке. У каждого из этих материалов есть свои достоинства и свои недостатки:

- материалы основанные на обычных волокнах и прошедшие различные дополнительные обработки, как правило доступны по цене, но часто теряют свои защитные свойства в процессе эксплуатации и обслуживания;

- специальные волокна, защитные свойства которых обусловлены природой полимера практически не теряют своих свойств (характеристик) во время эксплуатации, но при этом проигрывают в цене.

Несмотря на несопоставимость в цене все большее распространение при изготовлении (производстве) специальной защитной одежды получают пара- и мета-арамидные волокна.

Это касается в первую очередь боевой одежды пожарного, костюма сварщика, спецодежды спасателя, металлурга, средств индивидуальной баллистической защиты, комплекта защиты от электрической дуги и многого другого.

Однако арамиды — дорогие материалы и это обстоятельство сдерживает их применение в повседневной жизни.

Вместе с тем при производстве средств баллистической защиты (бронежилетов и бронешлемов) образуется большое количество отходов [2], так называемых межлекальных выпадов, которые являются дешевым источником ценного сырья. В последнее время вопросу использования этого вида сырья уделялось огромное внимание [3,4]. Многие коллективы занимались вопросом извлечения волокна из отходов арамидных тканей в основном для производства нетканых материалов и мелкорубленого волокна (пульпы). Часть отходов от производства бронешлемов утилизировалось путем сжигания в высокотемпературных печах. Однако работы проведенные российскими специалистами привели к положительным результатам и сделали возможным извлечение длинных волокон, способных образовывать высокопрочную арамидную пряжу [5].

В связи с этим возникла идея использовать полученную арамидную пряжу для изготовления технических тканей с целью производства специальной защитной одежды.

Данная работа посвящена разработке технологического процесса изготовления ткани из арамидной пряжи выработанной из вторичных арамидных материалов — отходов текстильного производства.

Научная новизна данной работы заключается в следующем:

- определены вязкоупругие параметры арамидной пряжи на основе результатов испытаний на разрывной машине с постоянной скоростью деформирования и использования наследственной теории вязкоупругости;

- проведен расчет натяжения основы и утка в зависимости от параметров строения тканей и свойств используемых нитей при использовании нелинейной теории изгиба стержней;

- теоретически доказана возможность изготовления исследуемых тканей на основе использования критерия длительной прочности Москвитина;

- получены математические модели влияния основных технологических параметров изготовления ткани на натяжение основы в различные периоды тканеформирования, свойства и строение тканей.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- разработана технология изготовления арамидных тканей различного переплетения из вторичной арамидной пряжи;

- исследованы основные свойства и параметры строения исследуемых тканей, что позволяет прогнозировать их дальнейшее использование в различных конструкциях;

- оптимизированы технологические процессы изготовления тканей различного переплетения.

- спроектированы новые ткани различного переплетения из арамидной пряжи, полученной из вторичных материалов, обладающие необходимыми свойствами;

- результаты работы внедрены на ООО «Арамид».

Заключение диссертации по теме «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья», Слугин, Алексей Иванович

8. Результаты работы внедрены на ООО «Арамид». Годовой экономический эффект составляет 965 тыс.руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Слугин, Алексей Иванович, 2008 год

1. Текстильная промышленность, ноябрь 2004г., стр. 38-41.

2. Анискович В.А. Разработка и исследование текстильных и композитных бронематериалов на основе арамидных волокон типа Армос (Русар) для средств индивидуальной защиты. Дис. . канд.техн.наук, ЦНИИСМ, г.Хотьково, 2002г. 139с.

3. G.Ortlepp, M.Weis-Quasdorf, R.Lutzekendorf, Technische Textilien Jahrgang 45, 2002r.

4. Патент WO 031056080A2 DUPONT DE NEMOURS AND COMPANY.

5. Алексеев К.Г. Основы расчета параметров строения и формирования тканей. — М.: Легкая индустрия, 1973. 167 с.

6. Оников Э.А., Заботин A.A., Руткевич З.А. Определение зависимости структуры элемента ткани в опушке от натяжения основы и длины вкладываемой в ткань уточины. // Научно-исследовательские труды ЦНИХБИ. Сборник работ за 1965 г. Легкая индустрия. 1968.

7. Оников Э.А., Светлицкий В.А. Расчет показателей элементов ткани полотняного переплетения в опушке. // Научно-исследовательские труды ЦНИХБИ. Сборник работ за 1964 г. Легкая индустрия. 1966.

8. Степанов Г.В. О геометрической форме осевой линии нити в элементе ткани. // Известия вузов: Технология текстильной промышленности. — 1993.-№5.-с. 38-41.

9. Степанов Г.В. Математическая модель строения ткани. // Известия вузов: Технология текстильной промышленности. — 1991. №5. - с. 42-47.

10. Степанов Г.В. Создание и технология получения технических тканей для производства композиционных материалов: Автореферат дис. . докт. техн. наук. Иваново: ИвТИ, 1985. — 45 с.

11. Милаппос В.М. Исследование релаксационных свойств тканей: Дис. докт. техн. наук. — Каунас: КИИ, 1974. 327 с.

12. Николаев С.Д. Прогнозирование технологических параметров изготовления тканей заданного строения и разработка методов их расчета: Дис. . докт. техн. наук. М.: МТИ, 1988. - 470 с.

13. Николаев С.Д. Ковалева О.В., Ликучева A.A., Николаева H.A., И.В. Рыбаулина. Проектирование технологии тканей заданного строения: Моно-графия.-М.: МГТУ им.А.Н.Косыгина, 2007. 180 с.

14. Николаев С.Д. Разработка системы автоматизированного проектирования технологического процесса ткачества // Текстильная промышленность. 1999. - №№ 7 - 8 , с. 30 - 31.

15. Раченкова О.М. Разработка метода расчета рациональных параметров строения тканей различного переплетения с учетом технологии их изготовления. Дис. . канд. техн. наук, МГТУ, 2000. — 239 с.

16. Примаченко Б.М., Прохорова И.А. Зависимость между начальным натяжением и модулем жесткости хлопчатобумажной пряжи. // Известия вузов: Технология текстильной промышленности. 1987. - №3. - с. 8-10.

17. Примаченко Б.М. Разработка путей оптимизации процесса прибоя уточной нити на ткацких станках: Автореферат дис. канд. техн. наук. — Л.: ЛИТЛП, 1985.-18 с.

18. Власов П.В. Нормализация процесса ткачества. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 296 с.

19. Власов П.В., Я. Шосланд, Николаев С.Д., И. Масайтис. Нормализация процесса ткачества. — М.: МТИ, 1983. 100 с.

20. Козлов В.Г. Исследование и оптимизация натяжения основных нитей на ткацких станках. Дисс. . канд.техн.наук. — М, 1970 220 с.

21. Михлина Л.П. Исследование влияния технологических параметров заправки ткацкого станка СТБ2 330 на процесс формирования капроновой ткани: - Дисс. . канд. техн. наук. — М., 1970. — 224 с.

22. Широва Е.А. Исследование и разработка автоматизированного метода расчета натяжения основных и уточных нитей на ткацких станках. Дис. . канд. техн. наук, МГТУ, 1999г. 200 с.

23. Николаев С.Д. Теоретические основы определения жесткости нитей при изгибе // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.- 1989.- №2.-14-17 с.

24. Синицын В.А. Методика расчета параметров строения тканей с переменной плотностью расположения нитей // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1997. - № 5. — 40-44 с.

25. Власов П.В., Николаев С.Д., Васильев A.B. Анализ обрывности нитей основы в ткачестве. Учебное пособие. МТИ им. А.Н. Косыгина, 1985г.

26. Агапова И.И. Исследование процесса выработки бязи на станке АТПР 100 из пряжи, полученной на машине БД - 200: - Дисс. . канд. техн. наук. -М., 1973. - 175 с.

27. Новикова O.A. Разработка метода проектирования и определение оптимальных параметров изготовления ткани комбинированных переплетений: Дис.к.т.н. М., 1996. - 137 с.

28. Лустгартен Н.В. Разработка методов оптимизации и стабилизации технологического режима процесса образования ткани: Автореф. дисс. . докт. техн. наук. - Кострома., 1983. — 32 с.

29. Цыцилина С.А. Определение рационального строения, технологических параметров выработки высокоплотных тканей на бесчелночных ткацких станках: Дис.к.т.н. М., 1996. - 104 с.

30. Николаев С.Д., Малецкая, Пестроткани. Особенности строения и технологии выработки. М. МГТУ, 2005г.

31. Николаев С.Д., Власов П.В., Сумарукова Р.И., Юхин С.С. Теория процессов, технология и оборудование ткацкого производства. — 2-е изд. пе-рераб. и доп. М.: Легпромбытиздат, 1995. - 256 с.

32. Юхин С.С. Разработка метода прогнозирования технологии изготовления тканей нетрадиционных структур. Дис. . докт. техн. наук, 1996г. -400 с.

33. Севостьянов А.Г., Севостьянов П.А. Оптимизация механико-технологических процессов текстильной промышленности. Учебник для вузов. — М.: Легаромбытиздат, 1991. 256 с.

34. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. Учебник для вузов текстил. пром-ти. М.: Легкая индустрия, 1980. - 392 с.

35. Мартынова A.A., Юхин С.С., Таракулов Б.С.

36. Старостина Л.Ф. Исследования физико-механических свойств тканей с одной системой основных и несколькими системами уточных нитей: Автореферат дис. . канд. техн. наук. Л., 1973. — 26 с.

37. Прокопова Р.Т. Строение и технология изготовления двухполотной буферной ткани: Дис. . канд. техн. наук. Ленинград-Киев, 1971. — 154 с.

38. Прокопова Р.Т., Гречка Е.Н, Войченко П.Г. Новая двухполотенная высокообъемная ткань. // Текстильная промышленность. 1977. №12 — с. 46• 47.

39. Сидорова Э.Е. Разработка метода проектирования и определение оптимальных параметров изготовления неразрезной двухполотной осново-ворсовой ткани: Дис. . канд. техн. наук. — М., 1999. — 220 с.

40. Марков В.А. Создание многослойных лент для амортизирующих устройств: Автореферат дис. . канд. техн. наук. — М.,1988. — 25 с.

41. Давыдова И.С. Разработка структур и технологии выработки двухосновных тканей для конвейерных лент: Дис. . канд. техн. наук. — Л., 1981. -188 с.

42. Жураев А.Т. Разработка структур и технологии выработки многослойных тканей обувного и одежного назначения: Дис. . канд. техн. наук. — Санкт-Петербург, 1994. — 175 с.

43. Юрочкина В.П. Рациональная структура полушерстяных тканей для резиновой обуви. Автореферат дис. . канд. техн. наук. — Л., 1977.

44. Кононова C.B. Рациональная структура шерстяных байковых одеял. Дис. канд. техн. наук. — Л., 1975. 142 с.

45. Зотова Н.К. Определение оптимальных параметров изготовленияполутораслойных тканей: Дис. канд. техн. наук. М., 2001. - 212 с.

46. Акимов Г.И. Исследование процесса формирования двухслойных шерстяных тканей на бесчелночных ткацких станках СТБ: Дис. . канд. Техн. Наук. -М., 1979. 182 с.

47. Берус Г.И. Разработка и исследование параметров строения п процесса формирования чистошерстяных тканей драповой группы на станке СТБ с кареткой: Дис. канд. техн. наук. — М., 1988. — 210 с.

48. Черникина JI.A. Проектирование шерстяных костюмных тканей по основным параметрам их строения: Дис. . канд. техн. наук. М., 1971. -227 с.

49. Ильин И.В. О коэффициенте наполнения ткани // Текстильная промышленность. i960. - №7 - с. 37-39.

50. Смирнов В.И. Теоретические исследования строения тканей полотняного переплетения. — М.: Ростехиздат, 1960. — 100 с.

51. Смирнов В.И. Об аналитическом определении высот волн изгиба основных и уточных нитей в тканях полотняного переплетения // Текстильная промышленность. — 1963. — №12. с. 35-38.

52. Воробьев В.А. метод расчета при построении шерстяной пряжи и ткани. М.: Легкая индустрия, 1964. - 162 с.

53. Ятченко О.Ф. Исследование и проектирование многослойных тканей специального назначения: Дис. канд. техн. наук. -М., 1975. — 193 с.

54. Сурнина Н.Ф. Проектирование ткани по заданным параметрам. — М.: Легкая индустрия, 1973. 142 с.

55. Меркулов A.B. Разработка метода проектирования и оптимальных параметров изготовления ворсовых тканей: Дис. . канд. техн. наук. — М., 1997.-224 с.

56. Меренкова М.В. Разработка оптимальных технологических параметров изготовления технических тканей их хлопчатобумажной и комбинированной пряжи: Дис. . канд. техн. наук. М., 2002. — 251 с.

57. Склянников В.П. оптимизация строения и механических свойств тканей из химических волокон. М.: Легкая индустрия, 1974. - 168 с.

58. Юхин С.С., Цыцилина С.А. Методы расчета параметров строения тканей. // Известия вузов: Технология текстильной промышленности. — 1996. -№5.-с. 36-38.

59. Мартынова A.A. К вопросу проектирования технических тканей их химических волокон по прочности на раздирание: Дис. . канд. техн. наук. — М., 1964.-151 с.

60. Хасанов Б.К. Разработка тканого каркаса поливных трубопроводов и оптимизация его формирования на ткацком станке: Дис. . канд. техн. наук. -Ташкент, 1984. 155 с.

61. Слостина Г.Л. Разработка оптимальных параметров строения полых тканей для бесконечных приводных ремней: Дис. . канд. техн. наук. -М., 1967. 146с.

62. Литовченко А.Г. Разработка метода проектирования и оптимальных параметров изготовления ткани из комбинированных нитей: Дис. . канд. техн. наук. М., 1995. - 195 с.

63. Юхина Е.А. Определение оптимальных параметров и условий изготовления хлопоколавсановых тканей: Дис. . канд. техн. наук. — М., 1984. -178 с.

64. Гусев В.Е. Технология вторичного текстильного сырья. Москва, Легкая индустрия, 1970 г.

65. Сапрыкин Д.Н. Создание технологии и оборудования по регенерации текстильных отходов и разработка способов их использования. Дис. . докт. техн. наук. Иваново, 1997г. - 451 с.

66. Кудрявцев Г.И., Варшавский В.Я., Щетинин A.M., Казаков М.Е. Армирующие химические волокна для композиционных материалов. М., Химия, 1992 г. с.89.

67. Патент на изобретение № 2264484 Способ получения волокон из вторичного сырья. Слугин А.И., Слугин А.И., Слугин И.В., 2004г.

68. Николаев С.Д., Мартынова A.A., Юхин С.С., Власова H.A. Методы и средства исследования технологических процессов в ткачестве. — М. МГТУ, 2003 г.

69. Щербаков В.П. Прикладная механика нитей. М. МГТУ, 2000 г.

70. Колтунов М.А. Ползучесть и релаксация. М. Высшая школа, 1976г.

71. Николаева H.A. Разработка оптимальных технологических параметров изготовления тканей на основе использования котонированного льна. Дис. канд. техн. наук. М. МГТУ, 2004г.

72. Николаев С.Д., Юхин С.С., Слугин А.И., Синицин А.К. Определение вязкоупругих параметров пряжи из вторичных арамидных волокон. Известия ВУЗов, Технология текстильной промышленности, ИГТА, 2007 с. 138.

73. ГОСТ 12.4.105-81. Ткани и материалы для спецодежды сварщиков.

74. Матвеев B.C., Будницкий Г.А. Материалы для бронезащиты. Вопросы оборонной техники. Сер.15 1996г. - Вып.1(113) - 2(114).

75. Швайнов Д.К. Чивилев В.В., Прошкин В.В. Сравнительные баллистические характеристики защитных пакетов из некоторых видов высокопрочных химических волокон. Вопросы оборонной техники. Сер. 15 1996г. -Вып. 3(115)-4(116).

76. Егоров А.И., Маринин В.М. Методические аспекты техники проведения испытаний средств защиты на противоосколочную стойкость. Вопросы оборонной техники. Вопросы оборонной техники. Сер. 15 — 2008г. — Вып. 1(148)-4(149).