Проектирование и разработка метода производства защитных металлизированных тканей
На правах рукописи
ГРЕБЕНКИН АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ
проектирование и разработка метода производства защитных металлизированных тканей
Специальность 05.19.02 – Технология и первичная обработка
текстильных материалов и сырья
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Санкт-Петербург
2010
Работа выполнена на кафедре механической технологии волокнистых материалов ГОУ ВПО «Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна».
Научный руководитель:
Заслуженный деятель науки и техники РФ,
доктор технических наук, профессор
| Труевцев Николай Николаевич |
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Михайлов Борис Сергеевич
кандидат технических наук
Иванова Ольга Вячеславовна
Ведущая организация: ООО «Институт технических сукон»
(Санкт-Петербург)
Защита диссертации состоится «27» декабря 2010 г. в 10.00 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.
Текст автореферата размещен на сайте СПГУТД: http://www.sutd.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» по адресу: 191186, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 18.
Автореферат разослан « 26 » ноября 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
доктор технических наук, профессор Рудин А.Е.
Общая характеристика работы
Актуальность темы. В настоящее время среди технических текстильных материалов выделился особый весьма перспективный вид, создание которого связано с развитием нано- и биотехнологий, использованием последних достижений физики и химии. Это так называемый функционально активный текстиль, каждый конкретный вариант которого разрабатывается в соответствии с определенным назначением. Именно назначение и определяет, какие модифицирующие компоненты используются для придания текстилю тех или иных свойств. Особенно актуально создание таких материалов в нынешних кризисных условиях, когда резкое падение объемов текстильного производства в условиях ужесточения конкуренции настойчиво подталкивает отечественных производителей к кардинальному пересмотру ассортиментного ряда изделий, завоеванию новых сегментов рынка за счет расширения выпуска изделий, востребованных потребителем. Одна из важнейших сегодня функций текстиля — защитная. В настоящее время на рынке появилось много самых разнообразных текстильных изделий, реагирующих на изменения окружающей среды и сводящих к минимуму ее вредные воздействия. Среди наиболее известных следует отметить антимикробные и антигрибковые изделия, тканые поглотители и экраны электромагнитных волн. Тканые экранирующие материалы применимы везде, где требуется защититься от проникновения электромагнитного поля. Для получения вышеуказанных свойств, наиболее часто используют металлизацию тканей, в первую очередь синтетических полиэфирных полотен. Для этого, часть уточных нитей в ткани заменяют металлическим проводом или фольгированной нитью. Возможны и другие варианты металлизации, в частности, текстиль с защитным покрытием толщиной до 15мкм, полученным способом вакуумного напыления. Однако таким методом нельзя напылить покрытие на хлопок или шерсть, т.к. в них слишком много влаги — установка перестает работать в штатном режиме. Таким же способом пытались обрабатывать и лён, но льняная нить не ровная, не однородная, его элементарные волокна имеют веретенообразную поверхность, сильно засорены остатками костры и иных включений, так что металлизировать льняные текстильные полотна существующими методами оказалось проблематично. В то же время льняное сырье, наряду с хлопком занимает до 85% отечественного рынка. Поэтому задача разработки способов металлизации тканей на основе натуральных волокон для отечественных производителей является крайне актуальной.
Цель и задачи исследования. Проектирование и разработка метода производства металлизированных текстильных полотен на основе натуральных и синтетических волокон путем обработки в гидродинамическом поле методом теплового взрыва с целью получения новых видов технического текстиля с защитными свойствами. Для достижения этой цели необходимо решение следующих задач:
- Предложить теоретическую модель металлизированного текстильного полотна.
- Теоретически рассчитать параметры металлизированной ткани согласно предложенной модели металлизированного текстильного полотна.
- Рассчитать и изготовить разрядную камеру установки для металлизации текстильных полотен методом теплового взрыва в воде.
- Получить образцы металлизированных текстильных полотен из натуральных и синтетических волокон.
- Исследовать физико–механические, электрические, радиозащитные, гигиенические и др. свойства полученных металлизированных образцов текстильных полотен.
- Провести сравнительный анализ свойств металлизированных текстильных полотен со свойствами исходных тканей и тканей, металлизированных другими способами, сделать заключение и дать практические рекомендации по применению предложенного метода в промышленности.
- Предложить новый способ повышения огнестойкости натуральных текстильных полотен.
Научная новизна заключается в следующем:
1. Предложена теоретическая модель металлизированного текстильного полотна, в виде структуры, состоящей из ткани и распределенных случайным образом по ее объему проводящих сферических металлических частиц.
2. В соответствии с предложенной теоретической моделью, разработан способ получения металлизированных текстильных полотен путем обработки в гидродинамическом поле методом теплового взрыва;
3. Изучены размеры и форма металлических частиц, способы закрепления их в объеме материала, характер распределения в объеме ткани;
4. Исследованы физико–механические, электрические, радиозащитные, гигиенические и др. свойства полученных металлизированных образцов текстильных полотен.
Методы исследования. При проведении экспериментальных исследований свойств металлизированных текстильных полотен использовались стандартные методы текстильного материаловедения, а также автоматизированные приборы STATIGRAF – L, M ICROCOLOR, WIRA. Определение содержания металла в ткани осуществляли с помощью программно – аналитического комплекса на основе портативного рентгенофлюоресцентного кристалл–дифракционного сканирующего спектрометра «СПЕКТРОСКАН». Термогравиметрические исследования проводились на дериватографе фирмы МОМ Q – 1500D (Венгрия) системы – F. Paulik, J. Paulik, L. Erdey. Электрические и радиоизмерения проводились на лабораторном оборудовании кафедры физики СПГУТД. Микробиологические исследования проведены в лаборатории биологических методов экологической безопасности при Центре экологической безопасности РАН РФ. Размеры металлических частиц и характер их закрепления в объеме материала изучались с помощью сканирующего электронного микроскопа. Обработка экспериментальных данных при исследовании свойств и структуры металлизированных текстильных полотен осуществлялась на персональной ЭВМ с помощью пакетов прикладных программ «STATGRAPHICS 3.0», «ORIGIN 5.0», «GRAFULA 2.0» с применением методов математической статистики, регрессивно-корреляционного анализа и планирования эксперимента.
Практическая значимость заключается в разработке нового универсального способа металлизации текстильных полотен, позволяющего наносить на них любые проводящие металлы или их сплавы, получать широкий спектр новых эксплуатационных свойств текстильных материалов, необходимых для различных отраслей промышленности. Разработана и изготовлена специальная разрядная камера для металлизации текстильных полотен методом теплового взрыва в гидродинамическом поле. Получены опытные образцы текстильных полотен, из натуральных и синтетических волокон, и выявлен характер зависимости металлизации от состава, плотности, толщины ткани и других параметров материала; изучены их потребительские свойства, сделано заключение и даны практические рекомендации по применению таких полотен в промышленности.
Получено уведомление от 21.07.2010 о положительном результате на заявку №2010109124/07(012777) от 11.03.2010 «Способ получения наноразмерного токопроводящего материала электрическим разрядом в жидкости».
Настоящая работа выполнялась в рамках научного гранта Санкт – Петербургского государственного университета «Развитие концепции создания комбинированных и многослойных структур на основе волокнистых элементов, разработка физических и биохимических методов оптимизации их функциональных свойств», ряд этапов работы проводились в рамках Федеральной Программы РФ “Лен в товары России”, международной программы “Наука ради Мира” (Проект NATO SFP - № 973658 – Improving the performance of flax blended yarns produced on cotton and wool spinning system).
На защиту выносится:
- Метод производства металлизированных текстильных полотен.
- Научно обоснованная структура металлизированной ткани, использующая принцип рассеяния электромагнитного излучения на проводящих частицах, диспергированных определенным образом в ее объеме.
- Технология изготовления текстильных полотен в виде металлизированных тканей на натуральной и на синтетической основе, обладающих рядом защитных свойств.
- Теоретическая модель для оптимизиции и проектирования технологического процесса получения металлизированных текстильных полотен.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на следующих конференциях: всероссийской юбилейной научно технической конференции «Дни науки» (Санкт – Петербург 26 – 30 апреля, 2003г.); международной научно – технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ – 2006) Москва, 28 – 29 ноября 2006 г.; V всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (Уфа, 16 – 18 декабря 2008г.); межвузовских научно – технических конференциях студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности» (Дни науки 2007 - 2010 г.г.) Санкт – Петербург (СПГУТД); на научных и научно – методических семинарах кафедр МТВМ и физики СПГУТД (2007 – 2010 гг.)
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 14 печатных работ, из них 7 статей, в том числе две статьи в журнале, входящим в список изданий, рекомендованных ВАК и 7 докладов на международных и всероссийских научно – технических конференциях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 113 наименований, 3 приложений. Работа содержит 158 страниц, 35 рисунков и фотографий, 29 таблиц.
Основное содержание работы
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость.
В первой главе проведен обзор литературы и патентных источников по современному состоянию вопроса способов получения и областей применения защитных тканей. Рассмотрены варианты использования металлизированных тканей в быту, медицине и промышленности. На основе анализа существующих способов металлизации определены задачи, решение которых позволит разработать новый способ металлизации тканей с целью придания специальных свойств как синтетическим, так и натуральным текстильным полотнам, изготовленным на основе отечественного сырья.
Во второй главе был выполнен анализ текстильных материалов для проведения исследований с целью изучения возможности металлизации текстильных полотен в гидродинамическом поле методом теплового взрыва, обоснованы методы и выбрано оборудование для проведения испытаний, методика проведения измерений и оценки результатов. В таблицах 1-3 представлены параметры строения, структуры и характеристики физико - механических свойств, выбранных в результате анализа, натуральных тканей, в таблицах 4-6 - полиэфирной ткани. Выбор полиэфирных тканей связан с тем, что именно они наиболее часто используются в различных существующих методах металлизации и поэтому дают возможность сравнивать свойства металлизированных синтетических тканей, полученных различными способами металлизации.
Выбор в качестве материала для тепловыделяющего элемента медной проволоки обусловлен несколькими причинами: медь имеет один из самых высоких коэффициентов отражения ЭМИ среди всех металлов, за исключением дорогостоящего серебра, обладает фунгицидными свойствами, медный провод наиболее доступен, и сам металл в нем более однороден по составу, кроме того, имеет достаточно малый разброс по толщине.
Таблица 1
Параметры строения исследованных натуральных тканей
| Параметры | Ткань | |||||
| хлопкольняная | льняная | хлопчато- бумажная | ||||
| Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | |
| Волокнистый состав пряжи | 100% хлопок | 70% хлопок, 30% лен-котонин | 100% лен | 100% лен | 100% хлопок | 100% хлопок |
| Линейная плотность пряжи, текс | 28 | 60 | 105 | 100 | 29 | 29 |
| Кол-во нитей на 10 см | 227 | 192 | 153 | 113 | 230 | 197 |
| Переплетение | полотняное | |||||
Таблица 2
Параметры структуры исследованных натуральных тканей
| Параметры | Ткань | |||||
| хлопкольняная | льняная | хлопчато- бумажная | ||||
| Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | |
| Толщина ткани, мм | 0,48 | 0,53 | 0,36 | |||
| Поверхностная плотность ткани, г/м2 | 186 | 232 | 118 | |||
| Поверхностное заполнение, % | 76,3 | 75,2 | 69,7 | |||
| Пористость, % | 74,1 | 64,8 | 78,4 | |||
Таблица 3
Характеристики физико-механических свойств исследованных натуральных тканей
| Характеристики | Ткань | |||||
| хлопкольняная | льняная | хлопчато- бумажная | ||||
| Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | |
| Разрывная нагрузка, Н | 285,2 | 140,1 | 788,9 | 630,1 | 359 | 359 |
| Относительное разрывное удлинение, % | 5,4 | 5,9 | 18,6 | 16,2 | 17,2 | 17,7 |
| Несминаемость, % | 36,3 | 37,8 | 29,8 | 34,8 | 36,3 | 37,8 |
| Воздухопроницае-мость, дм3/м2с | 350 | 457 | 733 | |||
Таблица 4
Параметры строения исследованных полиэфирных тканей
| Параметры | Ткань | |||||||
| ПЭ 1 образец | ПЭ 2 образец | ПЭ 3 образец | ПЭ 4 образец | |||||
| Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | |
| Волокнистый состав пряжи | 100% полиэфир | |||||||
| Линейная плотность пряжи, текс | 18,5 | 38 | 18,5 | 38 | 18,5 | 38 | 18,5 | 38 |
| Переплетение | 4-х ремизный сатин | |||||||
| Кол-во нитей на 10 см | 250 | 280 | 250 | 300 | 250 | 310 | 250 | 320 |
Таблица 5
Параметры структуры исследованных полиэфирных тканей
| Параметры | Ткань | |||||||
| ПЭ 1 образец | ПЭ 2 образец | ПЭ 3 образец | ПЭ 4 образец | |||||
| Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | |
| Толщина ткани, мм | 0,31 | 0,33 | 0,34 | 0,35 | ||||
| Поверхн. плотность ткани, г/м2 | 150 | 175 | 185 | 200 | ||||
| Поверхн. заполнение, % | 76,4 | 79,1 | 80,4 | 81,8 | ||||
| Пористость, % | 41,6 | 40,7 | 39,3 | 37,9 | ||||
Таблица 6
Характеристики физико-механических свойств
исследованных полиэфирных тканей
| Характеристики | Ткань | |||||||
| ПЭ 1 образец | ПЭ 2 образец | ПЭ 3 образец | ПЭ 4 образец | |||||
| Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | Нити основы | Нити утка | |
| Разрывная нагрузка, Н | 627 | 356 | 629 | 343 | 649 | 344 | 652 | 351 |
| Относительное разрывное удлинение, % | 50,8 | 68,0 | 62,0 | 64,0 | 64,4 | 64,4 | 64,8 | 63,2 |
| Несминаемость, % | 61,7 | 34,0 | 56,1 | 32,8 | 55,2 | 30,0 | 54,6 | 28,3 |
| Воздухопрони-цаемость, дм3/м2с | 97 | 80 | 75 | 70 | ||||
В третьей главе рассматривается модель металлизированного текстильного полотна для защиты от электромагнитного излучения, использующая принцип рассеяния электромагнитных волн, в виде однослойной или многослойной бикомплексной среды, в которой рассеяние происходит на проводящих металлических частицах, расположенных в ее объеме на расстояниях много больших линейного размера частиц. Для такой среды достаточно несложно может быть рассчитан коэффициент рассеяния. Из расчета величины рассеянной энергии электромагнитной волны в среде с шариками следует, что она зависит от длины волны излучения, от материала среды м и шариков ш, размера шариков a и их средней концентрации в рассматриваемом объеме, длины пути в веществе L. Таким образом, комбинируя эти параметры можно подбирать среды с заданным характером рассеяния проходящего электромагнитного излучения известной длины волны. В качестве такого метода предложено использовать способ металлизации в гидродинамическом поле методом теплового взрыва (электрического взрыва проволоки). В этом случае объем частиц металла, проникших в объем текстильного полотна не может быть больше объема взрываемой проволоки, т. е. Vм Vпр., где Vпр.= S·l (S – площадь поперечного сечения провода, l – длина взрываемой части провода). Воспользовавшись понятием физического смысла коэффициента рассеяния и известным его значением для диэлектрической среды, заполненной случайным образом по объему проводящими шариками с поперечными размерами, меньшими длины волны падающего излучения, можно получить формулу:
2,3 
g
= 4 4тк2
a3 Vпр N d /4 Vтк, (1)
где 
- длина волны электромагнитного излучения в вакууме (м), Vпр – объем провода ( м3), N – число взрывов проволоки при обработке текстильного полотна, d – толщина текстильного полотна (м), a – поперечный размер частицы (м). Формулу (1) можно связать с параметрами установки и материалом проволоки, учтя известные выражения для определения оптимальной длины и оптимального поперечного сечения:
g
=10-3 Uco 5 м2
a3[W/ZB м п(пл + исп)]0,5(Lp.k./ Cб)0,25 Nd/4Vтк (2)
где ZB- волновое сопротивление разрядного контура, Ом, ZB = (Lр.к./ Сб)0,5, м,п, пл, исп - соответственно плотность, кг/м3, удельные электропроводность, Омм, теплота плавления, Дж/кг, и теплота испарения проводника, Дж/кг. Lр.к. – индуктивность контура, Гн, Сб – емкость конденсаторной батареи, Ф, Uco – максимальное напряжение, В, до которого заряжается конденсаторная батарея. Полученная формула позволяет осуществлять инженерные расчеты технологического процесса металлизации текстильных полотен в гидродинамических полях с использованием теплового взрыва (электрического взрыва проволоки).
В четвертой главе с помощью формулы (2) рассчитаны параметры и разработана конструкция разрядной камеры для осуществления металлизации текстильных полотен в гидродинамическом поле методом теплового взрыва для действующей лабораторной полупромышленной установки. Проведена обработка образцов натуральных и синтетических текстильных полотен и проведены исследования распределения проводящих частиц в объеме ткани, формы частиц, их размера, способа закрепления в объеме материала. Характер закрепления металлических частиц в объеме материала отличается для натуральных полотен и термопластичных синтетических. На рис. 1 - 2 показаны размеры и способ закрепления металлических микрочастиц в объеме полиэфирной ткани. На приведенных фотографиях видно, что характер закрепления металлических частиц в объеме ткани определяется их температурой в момент соударения с волокнами ткани. Если к моменту столкновения частица металла успела остыть и ее температура меньше, чем температура плавления полимера, то она застревает в объеме ткани чисто механически. Если в момент столкновения температура частицы больше, чем температура плавления полимера, то происходит ее вплавление в поверхность волокна.
Рис.1 Образец ПЭ ткани после обработки. Чисто механическое закрепление частиц металла в объеме волокна. Увеличение в 2000 раз.
Рис.2. Образец ПЭ ткани после обработки. Закрепление частиц металла в объеме за счет частичного оплавления поверхности. Увеличение в 1200 раз.
Для того, чтобы определить насколько прочно частички меди закреплены в металлизированных тканях были проведены следующие испытания: стирка (5 стирок) и химическая чистка. В таблице 7 приведены данные по содержанию меди в ПЭ ткани после стирок.
Таблица 7
Изменение содержания меди в ПЭ ткани при многократных стирках
| Номер пробы | Массовая доля меди в ткани, мг/г | |||||
| до стирки | Номер стирки | |||||
| 1стирка | 2 стирка | 3 стирка | 4 стирка | 5 стирка | ||
| 1 | 3,39 | 2,76 | 2,38 | 2,34 | 2,35 | 1,43 |
| 2 | 5,61 | 3,01 | 3,18 | 1,98 | 2,61 | 1,35 |
| 3 | 7,3 | 5,48 | 3,98 | 4,66 | 4,38 | 2,87 |
| 4 | 2,5 | 1,51 | 1,74 | 0,45 | 0,47 | 0,44 |
| 5 | 5,1 | 2,58 | 3,49 | 2,65 | 2,05 | 1,59 |
| Среднее значение: | 4,78 | 3,07 | 2,95 | 2,42 | 2,37 | 1,54 |
После первой стирки вымывается около 35 % меди. Затем при последующих трех стирках медь практически не вымывается, а после пятой стирки потери меди вновь значительно увеличиваются. После пятой стирки в ткани остается около 32 % меди. Таким образом, после первой стирки уходят те частички меди, которые были закреплены механическим способом. Причины вымывания меди после пятой стирки можно объяснить тем, что моющий раствор проникает на границу раздела между поверхностью шарика и полимером, из которого состоит волокно и постепенно разрушает их связь, тем самым, стимулируя потерю меди при многократных стирках. При стирке и химической чистке натуральных текстильных полотен уходит до 65% меди, таким образом это несколько сужает области применения ткани, металлизированной предложенным способом.
На рис. 3 приведен график распределения меди в объеме ткани по толщине слоя.
М Cu
(мг/г)
18
•
14
10
6 •
•
• •
2 •
0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 d, мм
Рис. 3 Распределение металла по толщине слоя ткани
Метод металлизации в гидродинамическом поле позволяет получить металлизированные текстильные полотна, представляющие собой структуры, насыщенные по объему проводящими металлическими частицами с плавно меняющейся концентрацией по толщине ткани. В таблице 8 приведены данные по содержанию меди для тканей с различной поверхностной плотности, при одном и том же режиме обработки.
Таблица 8
Зависимость средней массовой доли меди
от поверхностной плотности ткани
| Ткань | Поверхностная плотность ткани г/м2 | Средняя массовая доля меди M Cu в образце мг/г |
| Льняная ткань | 232 | 12,08 |
| Хлопкольняная (70/30) | 186 | 7, 03 |
| Хлопчатобумажная | 118 | 2,73 |
| (ПЭ) 1 образец | 150 | 3,13 |
| (ПЭ) 2 образец | 175 | 3,65 |
| (ПЭ) 3 образец | 185 | 4,68 |
| (ПЭ) 4 образец | 200 | 5,17 |
В пятой главе исследованы свойства текстильных полотен металлизированных в гидродинамическом поле методом теплового взрыва.
Исследование рассеивающей способности металлизированных текстильных полотен в СВЧ и КВЧ диапазонах показало, что с уменьшением длины волны электромагнитного излучения наблюдается увеличение потерь на рассеяние, причем тем большее, чем большее количество проводящих частиц содержит текстильное полотно. Установлено, что потери на рассеяние на СВЧ частотах для ткани толщиной 0,3 мм, металлизированной в гидродинамическом поле, составляют не более нескольких процентов. Однако при увеличении толщины ткани до 1,5 мм потери на рассеяние резко растут и уже для частоты граничной между СВЧ и КВЧ диапазонами 27ГГц достигают 50% от мощности проходящей электромагнитной волны. Еще больший экранирующий эффект 
наблюдается для излучения инфракрасного диапазона длин волн. Причем, что наиболее важно, что значительный эффект наблюдается для ткани, толщиной 0,3 мм и при относительно небольшом содержании меди в образце. В таблице 9 приведены данные испытаний нескольких образцов полиэфирных тканей:
Таблица 9
| ПЭ ткань | Эффективность экранирования, |
| Металлизированная. Среднее массовое содержание меди 3,65мг/г | 1,8 |
| Металлизированная. Среднее массовое содержание меди 4,68мг/г | 2,1 ( при угле = 900) 3,1 ( при угле = 150) |
| Металлизированная гофрированная. Среднее массовое содержание меди 4,68мг/г | 2,8 |
| Исходная | 1 |
Из таблицы следует, что для металлизированной ткани, гофрированной с углом наклона гофра 600 получается тот же эффект рассеяния, что и при рассеянии под малыми углами.
Исследование текстильных полотен, металлизированных в гидродинамическом поле, на стойкость к воздействию плесневых грибов. проводили в лаборатории биологических методов экологической безопасности НИЦЭБ РАН. В таблице 10 представлены исходные, металлизированные и обработанные без металла ткани, исследованные на грибостойкость.
Таблица 10
Содержание меди в ткани
| Ткань | Номер образца | Содержание меди мг/г |
| Льняная (исходная) | 1 | 0 |
| Льняная (обработанная без металла) | 2 | 0 |
| Льняная (металлизированная) | 3 | 1,66 |
| Льняная (металлизированная) | 4 | 3,38 |
| Льняная (металлизированная) | 5 | 17, 556 |
| Льняная (металлизированная) | 6 | 23,484 |
| Хлопчатобумажная (исходная) | 7 | 0 |
| Хлопчатобумажная (обработанная без металла) | 8 | 0 |
| Хлопчатобумажная (металлизированная) | 9 | 0,98 |
| Хлопчатобумажная (металлизированная) | 10 | 2,73 |
| Хлопчатобумажная (металлизированная) | 11 | 13,67 |
| Хлопчатобумажная (металлизированная) | 12 | 20,84 |
В таблице 11 представлены результаты испытаний интенсивности развития грибов на поверхности тканей (в баллах согласно ГОСТ 9.048 – 89), металлизированных в гидродинамическом поле.
Таблица 11
| № образца | Интенсивность развития грибов по шкале ГОСТ 9.048 - 89 | ||
| 5 суток инкубирования | 11 суток инкубирования | 28 суток инкубирования | |
| 1 | 5 | 5 | 5 |
| 2 | 5 | 5 | 5 |
| 3 | 1 | 5 | 5 |
| 4 | 0 | 2 | 5 |
| 5 | 0 | 1 | 5 |
| 6 | 0 | 1 | 5 |
| 7 | 4 | 5 | 5 |
| 8 | 4 | 5 | 5 |
| 9 | 0 | 2 | 5 |
| 10 | 0 | 1 | 5 |
| 11 | 0 | 1 | 5 |
| 12 | 0 | 1 | 5 |
Примечание: исх –исходная отбеленная ткань, обр.б/м – ткань, обработанная в гидродинамическом поле без наличия металла, мет – металлизированная ткань. В качестве микромицетов – деструкторов использовали мицелярные грибы: Aspergillus niger van. Tieghem, Aspegillus terreus Thom, Chaethomium globosum Kunze, Trichoderma viride Pers. Ex. Fr., Penicilium ochrocholoron Thom. Для сравнения использовались не металлизированные образцы таких тканей.
Проведенные исследования показали, что согласно ГОСТ 9.802 – 84 все исследуемые образцы тканей не обладают грибостойкостью к исследуемым тест – культурам грибов. Однако, учитывая результаты наблюдений, начиная с 5 суток инкубирования образцов, можно сделать вывод о том, что образцы номеров 3 – 6 и номеров 9 – 12 обладают фунгистатическим эффектом воздействия в отношении исследуемых мицелиальных грибов.
Исследование физико – механических свойств показало, что при временах обработки текстильного полотна, составляющих менее 5 минут гидродинамические удары, которым подвергается материал в процессе обработки, не вызывают заметного изменения этих свойств, однако при выборе режимов обработки рекомендуется снижать бризантность такого удара за счет выбора более плавной формы импульса разряда.
Исследованы возможности придания огнезащитных свойств натуральным текстильным полотнам за счет использования при гидродинамической обработке водно – глинистых растворов. Установлена возможность использования таких обработок для получения огнезащитных свойств, не уступающих тем, которые получаются при обработках химическими антипиренами.
Основные результаты и выводы по работе
- Спроектирован метод обработки текстильных полотен в гидродинамическом поле методом теплового взрыва для получения металлизированных тканей, любого состава, как на натуральной, так и на синтетической основе. Разработана аппаратура, методика обработки и проведены испытания по металлизации различных натуральных и синтетических тканей в гидродинамическом поле методом теплового взрыва. Показано, что метод позволяет проводить металлизацию любых видов текстильных полотен, как на натуральной, так и на синтетической основе любыми металлами и их сплавами.
- Предложена и научно обоснована модель металлизированной защитной ткани, использующей принцип рассеяния электромагнитного излучения на проводящих частицах, диспергированных определенным образом в ее объеме.
- Получена теоретическая формула для оптимизиции технологического процесса получения металлизированных тканей в гидродинамическом поле методом теплового взрыва для любого вида материалов ткани и материала проводящих частиц.
- Установлено, что метод металлизации в гидродинамическом поле позволяет получить металлизированные текстильные полотна, представляющие собой структуры, насыщенные по объему проводящими металлическими частицами с плавно меняющейся концентрацией по толщине ткани.
- Результаты исследований показали, что при одном и том же режиме обработки количество проводящих металлических частиц в объеме текстильного полотна, металлизированного в гидродинамическом поле, не зависит от материала полотна, а определяется только его плотностью. Концентрация частиц в объеме текстильного полотна растет с увеличением плотности материала.
- Установлено, что при оптимальных режимах обработки металлизированные в гидродинамическом поле текстильные полотна практически не меняют своих эксплуатационных свойств, по сравнению с исходным не обработанным полотном, приобретая новые радиозащитные свойства в СВЧ, КВЧ и ИК диапазонах электромагнитных волн.
- Установлено, что текстильные полотна, металлизированные в гидродинамическом поле медью, приобретают фунгистатические свойства по отношению к плесневым грибам различных видов.
- Обработка натуральных текстильных полотен в водном растворе глины в гидродинамическом поле позволяет придавать им огнезащитные свойства, сравнимые с получаемыми обработкой некоторыми химическими антипиренами.
Основные положения диссертации отражены в работах:
Статьи в изданиях из перечня ВАК
- С.В. Зверлин, А.А. Гребёнкин, А.Н. Гребёнкин Применение волноводных диафрагм для исследования электрических свойств текстильных материалов/ Дизайн. Материалы. Технология.№3(6)2008 с.56 – 59
- А.А. Гребёнкин, А.Н. Гребёнкин, Н.Н. Труевцев Новые технологии получения огнестойких покрытий на текстильных полотнах из натуральных волокон / Дизайн. Материалы. Технология.№4 (7), 2008, с. 43 – 46
Статьи в журналах
- А.Н. Гребёнкин, А.А. Гребёнкин, С.В. Зверлин, Н.Н. Труевцев О новых возможных технологиях создания текстильных материалов для защиты от электромагнитного излучения /Вестник СПГУТД №3(18), 2008, с.78 – 82
- А. А. Гребёнкин, А. Н. Гребёнкин, С. В. Зверлин, А. Е. Макаров
Металлизация текстильных полотен в гидродинамическом поле/Вестник СПГУТД № 3(1), 2010, с. 40 – 42
- А. А. Гребёнкин, А. Н. Гребёнкин, А. Е. Макаров Исследование процесса металлизации текстильных полотен в гидродинамическом поле /Вестник СПГУТД № 4(1), 2010, с. 62 – 69
- М.И.Голубев, О.А. Мишенин, А.А. Гребенкин Гибкие автоматизированные производства /В мире оборудования. ЛегПромбизнес.№4 (55), 2005, с. 10 – 11
Тезисы докладов и материалов конференций
- А.А. Гребёнкин, А.Н. Гребёнкин Использование термоэлектрических эффектов в тканях специального назначения/ Вестник всероссийской научно – технической конференции студентов и аспирантов. Тезисы доклада. «Дни науки 2003». Санкт – Петербург. СПГУТД. РИЦ. 2003 с.86
- М.И. Голубев, Н. А. Синева, А. А. Гребёнкин Анализ современных материалов для спецодежды /Тезисы доклада всероссийской научно – технической конференции студентов и аспирантов «Дни науки 2005»Санкт – Петербург. СПГУТД. 24 – 26 апреля. С. 47
- М.И.Голубев, А.А. Гребенкин Перспективы развития гибких автоматизированных производств / Тезисы доклада всероссийской научно – технической конференции студентов и аспирантов «Дни науки 2005»Санкт – Петербург. СПГУТД. 24 – 26 апреля 2005. С. 63
- А.Н. Гребёнкин, Ю.И. Соколов, А.А. Гребёнкин Натуральные лубяные волокна – модель для создания волокнистых комплексов высокой прочности/ Тезисы доклада международной научно – технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ – 2006) Москва. МГТУ им. А.Н.Косыгина. 28 – 29 ноября 2006 г. С. 171
- М.И. Бармин, А.А. Гребёнкин, А. Н. Гребёнкин Переработка лубоволокнистого сырья/ Тезисы доклада Vвсероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ»Сыктывкар - Уфа, Институт химии Коми НЦ УрО РАН, 8 – 12 июня 2008.с.77
- М.И. Бармин, А.А. Гребёнкин, А.Н. Гребёнкин Строение лубоволокнистых растений / Тезисы доклада V всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» Уфа, Институт химии Коми НЦ УрО РАН, 8 – 12 июня 2008. С.79
- Л. М. Аснис, С. В. Баринова, А. А. Гребенкин Новые металлизированные ткани / Тезисы доклада всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности» Дни науки 2010 Санкт – Петербург. СПГУТД. 26 – 29 апреля 2010. С. 51
