Книги по разным темам
Pages: | 1 | 2 | 3 | На правах рукописи
САЧКОВ ОЛЕГ ВИКТОРОВИЧ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ СО СПЕЦИАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ ДЛЯ ВАГОНОСТРОЕНИЯ 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Иваново - 2011
Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Ивановская государственная текстильная академия (ИГТА).
Н а у ч н ы й р у к о в о д и т е л ь - доктор технических наук, профессор Чистобородов Григорий Ильич О ф и ц и а л ь н ы е о п п о н е н т ы:
доктор технических наук, доцент Карева Татьяна Юрьевна доктор технических наук, старший научный сотрудник Кузнецов Виктор Борисович В е д у щ а я о р г а н и з а ц и я - государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Костромской государственный технологический университет
Защита состоится л28 апреля 2011 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.061.01 при Ивановской государственной текстильной академии: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановской государственной текстильной академии.
Автореферат разослан л марта 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Н.А. КУЛИДА
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы диссертации. Как известно, в вагоностроении широкое применение находят текстильные материалы, в частности, при изготовлении тепло- и шумоизоляционных конструкций, элементов мягкой мебели (матрасы, обивка кресел), штор и занавесей. Однако общий их недостаток - повышенная пожароопасность.
В связи с неблагоприятной эпидемиологической обстановкой и появлением новых опасных инфекций, таких, как атипичная пневмония и туберкулез, легионелла, и других, создается особенно высокий риск их передачи в замкнутом пространстве пассажирского вагона, поэтому определяющее значение имеют биоцидные свойства текстильных материалов.
Перспективными представляются научные подходы к разработке текстильных материалов, обладающих свойствами комплексной безопасности, соответствующих санитарно-гигиеническим, экологическим нормам и отвечающих требованиям пожароопасности.
До последнего времени огнезащищенные изделия из отечественных текстильных материалов для вагоностроения не производились, а изделия на основе достаточно дорогих материалов, например нетканого полотна Огнетекс, имеют неудовлетворительные звукопоглощающие свойства, недостаточный уровень огнезащищенности и к тому же экологически небезопасны.
Неблагоприятная экологическая ситуация в России обуславливает необходимость производства и использования текстильных материалов, выпускаемых на основе возобновляемого природного растительного сырья. Одним из видов такого сырья является природное льняное волокно, обладающее высокими медико-биологическими и защитными свойствами, пригодное для создания высокоэффективных технических текстильных материалов. Благодаря такому уникальному комплексу свойств льна, как гигиеничность, высокая прочность и природная бактерицидность, существует возможность создания высокоэффективных технических нетканых текстильных материалов.
Целью настоящего исследования является разработка научно обоснованной технологии по созданию огнебиозащищенных изделий из текстильных материалов для вагоностроения.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие научные и технические задачи:
1. Проведен критический анализ существующих способов получения огнезащищенных тканей, нетканых материалов и применяемых для этого антипиренов.
2. Выбраны наиболее приемлемые способы и условия получения текстильных изделий из целлюлозных волокон и их смесей с синтетическими, соответствующих по эксплуатационным характеристикам и пожарной безопасности современным требованиям к материалам, используемым в вагоностроении.
3. Спроектированы высокоэффективные теплошумоизоляционные изделия из огнезащищенных нетканых полотен и разработана оптимальная конструкция огнебиозащищенных матрасов для пассажирских вагонов нового поколения.
4. Разработана технология получения дублированного огнезащитного теплошумоизоляционного материала.
5. Исследованы звукопоглощающие, теплоизолирующие и другие специальные свойства различных нетканых материалов и конструкционных элементов на их основе.
6. Проведены всесторонние испытания разработанных изделий (в том числе натурные) и подготовлены технические условия на их промышленное производство.
Методика исследований. Основными объектами исследования являлись ткани и нетканые полотна из хлопковых, льняных, полиэфирных волокон и их смесей, промышленно выпускаемые антипирены (главным образом различные модификации замедлителя горения Тезагран) и биоцидные препараты.
Экспериментальные исследования выполнены с использованием современных физико-химических видов анализа (весовой, волюмометрический, дифференциальный термический анализ). Определение огнезащитных, звукопоглощающих и светоотражающих свойств, бактерицидной и фунгицидной активности, оценка качественных показателей текстильных материалов проведены в соответствии со стандартными методиками и требованиями ГОСТ.
Автор защищает:
1. Результаты проектирования текстильных материалов для вагоностроения, обладающих специальными свойствами: огнезащищенность, биоцидность, звуко- и теплоизоляция.
2. Конструкцию дублированного теплошумоизолирующего материала НО-Л-1А и технологию его производства.
3. Конструкцию огнебиозащищенного матраса с высокими противопожарными характеристиками для пассажирских вагонов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Спроектирована и обоснована технология получения текстильных материалов, не применявшихся ранее в вагоностроении, с требуемыми огне- или огнебиозащитными характеристиками.
2. Выявлены закономерности изменения звукопоглощающих свойств нетканых полотен и композиционных материалов на их основе.
3. Показана эффективность многослойных теплошумоизоляционных элементов, включающих подложку из нетканого материала, алюминиевую фольгу со слоем защитного покрытия и сотовый заполнитель.
4. Предложены новые технологические и конструкторские решения по созданию элементов мягкой мебели для вагоностроения, отличающихся высокими противопожарными характеристиками.
5. Оригинальность технических решений подтверждена двумя патентами РФ на полезную модель: патент №83525, патент №101625.
Практическая значимость и реализация результатов работы:
1. Разработаны теплошумоизоляционные материалы НО-Л-1А на основе огнезащищенных дублированных нетканых полотен. Предложена технология дублирования нетканых текстильных материалов.
2. Созданы огнебиозащищенные материалы НО-Л-1Б и на их основе матрасы для эксплуатируемых пассажирских вагонов, а также для строящихся вагонов нового поколения.
3. Проведен полный цикл лабораторных, натурных и сертификационных испытаний, подтвердивший высокие функциональные свойства материалов и уровень достигаемой пожарной и гигиенической безопасности при меньшей стоимости в сравнении с ранее используемыми материалами.
4. Разработаны и утверждены технические условия на новые огнезащищенные и биозащищенные изделия из текстильных материалов для вагоностроения.
5. В условиях ООО Наукоемкие технологии (г. Балашиха Моск. обл.) по заказам ОАО Тверской вагоностроительный завод организовано промышленное производство материалов НО-Л-1А (с 2008 г.), материалов НОЛ-1Б и на их основе производство огнебиозащищенных матрасов (с 2010 г.).
6. Материалы и изделия внедрены в технологический процесс сборки пассажирских вагонов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку:
- на III Ивановском инновационном салоне Инновации - 2006. Иваново, 2006;
- на VII Московском международном салоне инноваций и инвестиций.
Москва, 2007;
- на III международной научно-технической конференции Достижения текстильной химии - в производство (Текстильная химия - 2008). Иваново, 2008; ИГХТУ;
- на международной научно-технической конференции Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль-2010).
Москва, МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2010.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 2 статьи в других изданиях, 2 тезиса докладов конференций, 3 описания экспонатов в каталогах выставок, получено патента РФ на полезную модель.
ичный вклад автора состоит в получении изложенных в диссертации результатов. Постановка задачи, выбор методов и направлений исследований, разработка технологии текстильных материалов с требуемыми огне- или огнебиозащитными показателями, выводы по диссертации принадлежат автору.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа содержит введение, литературный обзор, четыре главы, общие выводы, список использованной литературы (155 источников) и 11 приложений. Научная работа изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит рисунков и 23 таблицы. Приложения к диссертации выполнены на 19 страницах.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая значимость работы.
В литературном обзоре проведен анализ источников информации, посвященных применению различных текстильных материалов в вагоностроении, в частности, для отделки пассажирских вагонов, изготовления теплошумоизоляционных конструкций и элементов мягкой мебели; сформулированы современные требования к этим материалам. Проанализированы существующие способы специальных видов отделки тканей и нетканых полотен (огнезащитная, биоцидная) и используемые для этого импортные и отечественные препараты.
В первой главе изучено влияние компонентного состава текстильного материала и антипирирующей композиции на эффективность придаваемых огнезащитных свойств.
В настоящее время в отечественном вагоностроении применяются декоративно-обивочные ткани Простор и Стрела, медленно распространяющие пламя, для изготовления штор, занавесей, обивки кресел, диванов и нетканый материал Огнетекс для установки с целью звукоизоляции на откидные панели потолка вагона или в качестве огнезащитной прокладки элементов мягкой мебели, а также стеклоткань теплостойкая марки ТАФ-3, предназначенная для использования в качестве огнезащитной прокладки и гидроизоляции минераловатных блоков утеплителя кузова пассажирских вагонов. Однако этим материалам присущи значительные недостатки, такие, как неудовлетворительная огнестойкость, отсутствие бактерицидной защиты, ограниченный срок службы, трудности при чистке от загрязнений, отсутствие антистатических свойств, т.е. эти материалы по комплексу необходимых свойств не отвечают предъявляемым современным требованиям к данным изделиям. Альтернативой вышеуказанным материалам могут служить технические ткани и нетканые материалы с многофункциональной отделкой положительно зарекомендовавшим себя отечественным препаратом Тезагран - безгалогенным композиционным замедлителем горения, представляющим собой смесь производных алкилфосфоновых кислот и аммонийных солей фосфорной кислоты.
Нами показано (см. табл. 1), что при обработке целлюлозных и целлюлозно-полиэфирных тканей, рекомендуемых для вагоностроения, раствором на основе огнебиозащитного препарата Тезагран все показатели огне- и биозащищенности значительно превышают нормативы. Использование же для отделки наиболее известного импортного антипирена Пироватекс СР (имеющего в своем составе хлорсодержащие функциональные группы, избирательно влияющие на микрофлору) обеспечивает нормативные значения не для всех показателей.
Проведенная оптимизация процесса заключительной отделки предварительно подготовленных хлопчатобумажных и полиэфирнохлопковых тканей позволила рекомендовать следующий режим обработки: пропитка ткани составом на основе препарата Тезагран концентрацией 160 г/л и мочевины - 200 г/л, отжим - 80%, сушка в сушильно-ширильной машине при 100-120 С, термофиксация при 175С в течение 3-5 мин.
Таблица Показатели огнезащищенности и биоцидности тканей различного компонентного состава Показатели огнезащищённости Коэффициент Высота обуглен- устойчивости Кислород- Прожига- ного участка, мм материала к Текстильный материал микробиологиный индекс, емость, с (воздействие ческому раз% пламени - 15 с) рушению, % Полульняная парусина 18,4 0 горит (основа - хлопок, уток - лен) Авизент (100% хлопок) 18,6 0 горит Без обраХлопчатобумажная ткань 19,4 0 горит ботки декоративная гобеленовая (25% ПЭФ ) Полиэфирнохлопковая 20,2 0 горит ткань (67% ПЭФ) Полульняная парусина 32 36 45 Авизент 29 24 52 Хлопчатобумажная ткань 28 26 47 декоративная гобеленовая (25% ПЭФ ) Полиэфирнохлопковая 27 27 53 ткань (67% ПЭФ) Полульняная парусина 42 53 16 Авизент 38 41 22 Хлопчатобумажная ткань 37 43 23 декоративная гобеленовая (25% ПЭФ ) Полиэфирнохлопковая 32 41 32 ткань (67% ПЭФ) НОРМАТИВ не менее не менее не более не менее 28% 40 с 50 мм 85% Установлено, что предпочтительнее использовать для отделки пассажирских вагонов и изготовления элементов мягкой мебели полиэфирнохлопАнтипирен Тезагран ный состав на нения ПироваОгнебиозащитАнтипирен сравоснове препарата текс СР ковые ткани, изначально обладающие более высокой, чем хлопчатобумажные, разрывной нагрузкой и износостойкостью и приобретающие в условиях вышеуказанной специальной отделки требуемые огне- или огнебиозащитные показатели.
Обоснована целесообразность применения нетканых полотен из короткого льноволокна для создания композиционных теплошумоизоляционных изделий. Эффективность данного предложения доказывает невысокая цена исходного волокнистого сырья и обеспечение заданных противопожарных характеристик в условиях отделки различных льносодержащих нетканых материалов антипиреном Тезагран-Н (см. табл. 2).
Разработан технологический режим получения огнебиозащищенных нетканых полотен НО-Л-1Б поверхностной плотностью 300-500 г/м2 из льноволокон и смесей их с полиэфирным волокном.
Pages: | 1 | 2 | 3 | Книги по разным темам