Введение к работе
Актуальность работы. При изготовлении швейных изделий и обуви важную роль играет правильный выбор пакета материалов. При выборе пакета материалов для одежды и обуви особое место отводят нетканым клееным материалам.
В обувной и швейной промышленности применяются нетканые клееные материалы различной структуры, в том числе с применением химических волокон. Структура нетканых полотен в значительной степени определяется способом производства. При этом использование нетканых клееных материалов сдерживаются рядом объективных причин. Отечественные нетканые клееные материалы по ряду показателей свойств не соответствуют мировым аналогам. Часть нетканых клееных материалов не обладает достаточной жесткостью, упругостью, прочностью и драпируемостью, что приводит к снижению эксплутационных свойств изделия. При их использовании усложняется процесс дублирования, обнаруживаются различные дефекты, после химчистки пакет теряет свои физико-механические свойства, это отрицательно сказывается на внешнем виде изделия. Применение же импортных материалов приводит к повышению себестоимости готового изделия. Одним из наиболее эффективных методов достижения заданных свойств нетканых клееных материалов являются различные способы их модификации.
Однако традиционные методы модификации нетканых клееных материалов имеют ряд недостатков - высокая трудоемкость процессов и их относительно небольшая эффективность. Кроме того, подобные методы модификации позволяют улучшать свойства нетканых клееных материалов в ограниченных пределах.
В настоящее время для модификации материалов различной физической природы все шире применяется плазма высокочастотных разрядов пониженного давления.
Плазменная обработка позволяет изменять эксплутационные свойства объекта, не меняя при этом химического состава и структуры материала. Эффект воздействия низкотемпературной плазмы определяется химической ггриродой, строением обрабатываемого материала и параметрами плазмы.
*В руководстве научной работой принимал участие д.т.н. Н.Ф. Кашапов
РОС I- ИЛЬНАЯ
* ' ГКА
?оог
Работа направлена на решение актуальной проблемы создания нетканых клееных материалов для обувной и швейной промышленности с улучшенными физико-механическими свойствами за счет обработки готовой композиции высокочастотной плазмой пониженного давления.
Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете в рамках научно-исследовательской работы при поддержке гранта Министерства образования России по фонду исследования в области технических наук Т 02-10.3-796 по теме «Применение НТП в технологии изготовления обуви», гранта 1.01.03Д по теме «Взаимодействие высокочастотного разряда капиллярно-пористыми структурами» 2003 г. и при поддержке гранта АН РТ № 06-6.4-113 и № 06-6.4-299 по теме «Высокочастотная плазменная струйная обработка твердых тел сплошной и капиллярно-пористой струкгур» 2002 -2005 г.
Цель работы. Целью работы является создание нетканых клееных материалов на базе коллагенсодержащих и целлюлозосодер-жащих природных полимеров, обладающих улучшенными физико-механическими свойствами, за счет одновременного воздействия на матрицу и связующую составляющую в готовой композиции плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления.
Методы исследований. В работе для решения поставленных задач использовались современные и стандартные методики.
В качестве объектов исследования для изготовления обуви выбраны нетканые клееные материалы - картоны марки СЦМ, С, ЗМ-1, ЗМ-1 (партия 118), ЗМ-1 (партия 186), в качестве нетканых клееных материалов для швейных изделий - прокламелин и группа костюмных тканей типа «Сютинг», «Ревьера», «Твил», а также картон марки МП, применяемый в автомобилестроении.
Изучение характеристик модифицированных материалов включало исследование их структуры, а также физико-механических свойств. С целью установления влияния высокочастотной плазмы пониженного давления на структуру нетканых клееных материалов использовалась сканирующая электронная микроскопия (SEM) с применением микрозондового рентгеноспектрального анализа (X-ray electron probe analysis) на электронном микроскопе XL-30 ESEM ТМР, со-
вмещенном со спектрометром энергетической дисперсии фирмы EDAX.
Для установления закономерностей изменения характеристик свойств материалов применялись лабораторные методы исследования структуры, состава, физико-механических свойств материалов и тестированные методы испытаний. Определяли истираемость обувного картона во влажном состоянии, жесткость при статическом изгибе, предел прочности и относительного удлинения обувного картона, устойчивость задников из обувного картона к оседанию. Проводились исследования плотности и удельного объема, намокаемости, изменение линейных размеров, гигроскопичности, влагоотдачи, впитываемо-сти воды, бензина, масла, сжимаемости и влажности нетканых клееных материалов, применяемых в обувной промышленности, стандартными методами.
Также исследовали жесткость клееных материалов, ориентированное смятие материала, разрывную нагрузку, изменение линейных размеров после стирки, замочки и влажно-тепловой обработки.
Результаты исследований и измерений обрабатывались с применением математической статистики.
Научная новизна работы
-
Разработаны новые композиционные материалы, предназначенные для применения в швейной промышленности, путем модификации нетканых клееных материалов и группы костюмных тканей высокочастотной плазмой пониженного давления.
-
Установлено, что наибольший эффект воздействия высокочастотной плазмы пониженного давления достигается в процессе отдельной плазменной обработки рассматриваемых костюмных тканей и отдельной плазменной модификации исследуемых нетканых клееных материалов.
-
Получены новые нетканые клееные материалы, применяемые в обувной промышленности и автомобилестроении с улучшенными свойствами, модифицированные с помощью ВЧ плазмы пониженного давления.
-
Экспериментально доказано, что в результате взаимодействия потока высокочастотной плазмы пониженного давления с рассматриваемыми марками картонов СЦМ, С, ЗМ-1, ЗМ-1 (партия 118),
ЗМ-1 (партия 186) происходит выравнивание их свойств в продольном и поперечном направлении.
-
Показано, что для обувных картонов марки СЦМ, С, ЗМ-1, ЗМ-1 (партия 118), ЗМ-1 (партия 186), обработанные в ВЧЕ разряде в атмосфере аргона при Р = 26,6 Па, G = 0,04 г/с, улучшились такие физико-механические показатели как: прочность, жесткость, истираемость. Оптимальные параметры обработки для картона марки СЦМ -Рр = 1,6 кВт при t = 3 мин; С - Рр = 2,01 кВт при t = 3 мин; ЗМ-1 - Рр = 2,01 кВт при t = 10 мин; ЗМ-1 (партия 118) - Рр = 2,01 кВт при t = 3 мин; ЗМ-1 (партия 186) - Рр = 2,01 кВт при t = 7 мин; МП - Рр = 1,6 кВт при t = 3 мин. Для нетканых клееных материалов, применяемых в швейной промышленности, улучшились такие показатели как: разрывная нагрузка, удлинение при разрыве, прочность склеивания про-кламелина с тканями «Сютинг», «Ревьера», «Твил» при обработке в плазме ВЧЕ разряда в атмосфере аргона Р = 26,6 Па, G = 0,04 г/с. Рр = 1,07 кВт при t = 3 -5- 7 минут в зависимости от вида материала.
-
Разработана физическая модель взаимодействия нетканых клееных материалов, применяемых в швейной и обувной промышленности, с высокочастотной плазмой пониженного давления, которая позволяет улучшать основные показатели нетканых клееных материалов.
Практическая ценность работы
Разработаны нетканые клееные материалы па базе коллагенсо-держащих и цсллюлозосодержащих природных полимеров, обладающих улучшенными физико-механическими свойствами. Показатели обувного картона в зависимости от марки улучшились: повысился предел прочности при растяжении на 5-10 % при одновременном уменьшении жесткости при статическом изгибе на 15-30 % и относительного удлинения на 10-20 %, а также с помощью варьирования параметров ВЧ - плазмы можно повысить прочность на 5-Ю %, и уменьшить относительное удлинение на 10-20 % при повышении жесткости при статическом изгибе на 5-30 %. Показатели композиционных материалов, применяемых в швейной промышленности, улучшились: прочность склеивания прокламелина с группой костюмных тканей на 20 % - 40 %, разрывная нагрузка на 10-16 % и удлинение при разрыве на 10 %.
Даны практические рекомендации для промышленного применения высокочастотной плазмы пониженного давления при производстве нетканых клееных материалов, применяемых в швейной и обувной промышленности, а также в автомобилестроении.
Основные положения, выносимые на защиту:
Результаты экспериментальных исследований взаимодействия нетканых клееных материалов, применяемых в швейной и обувной промышленности, с потоком высокочастотной плазмы пониженного давления при расходе плазмообразующего газа аргона G = 0,04 г/с, давлении в вакуумной камере Р = 26,6 Па, мощности разряда Рр = 0,7-2,1 кВт и времени обработки образцов 3 -И 0 минут.
Результаты экспериментальных исследований эксплутацион-ных и технологических характеристик нетканых клееных материалов,
к обработанных ВЧ плазмой пониженного давления на различных ста-
диях изготовления композиционных материалов. При этом в режиме плазменной модификации: Рр = 2,01 кВт, t = 3 мин повышаются предел прочности при растяжении на 5-10 %, при одновременном уменьшении жесткости при статическом изгибе на 15-30 % и относительного удлинения на 10-20 % обувных картонов в зависимости от марки, а также при Рр = 1,6 кВт, t = 7 мин повышается предел прочности на 5-10 % и уменьшается относительное удлинение на 10-20 % при повышении жесткости при статическом изгибе на 5-30 %. Увеличивается прочность склеивания прокламелина с группой костюмных тканей на 20 % - 40 %, при этом улучшаются показатели разрывной нагрузки нетканых клееных материалов, применяемых в швейной промышленности, на 10-16 % и уменьшается удлинение при разрыве на 10 %.
Физическая модель взаимодействия нетканых клееных мате
риалов, применяемых в швейной и обувной промышленности, с высо-
I кочастотной плазмой пониженного давления.
Технологические процессы производства композиционных
материалов с применением нетканых клееных материалов и группы
тканей костюмного назначения обработанных ВЧ плазмой понижен
ного давления.
Апробация результатов работы . Основные результаты работы докладывались на научной сессии КГТУ (Казань, 2002-2004 г .г.),
конференциях и симпозиумах: 3 международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии (Иваново, 2002); международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Иваново, 2002); XXXI Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС (Звенигород, 2004); Материалы Всероссийской научной конференции по физике низкотемпературной плазмы ФНТП-2004 (Петрозаводск, 2004).
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, приложений и указателя литературы, который содержит224 первоисточников. Работа изложена на 151 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунков и 18 таблиц.
