Введение к работе
Актуальность темы. Одним из альтернативных способов переработки волокнистого сырья являются электрофизические методы и, в частности, технология электрофлокирования. Среди перспективных направлений данной технологии можно назвать флокирование полотен и нитей суровым флоком с последующим качественным окрашиванием без потери мягкости, сохранением структуры ворсового покрова и приданием материалам при отделке или путем использования связующего различных свойств: гидрофобных, негорючих, бактерицидных и др. Актуальность работы обусловлена необходимостью решения задач, направленных на разработку нового ассортимента нитей для изделий технического и бытового назначения с улучшенными свойствами; новых технологических процессов и устройств для их осуществления; повышение качества флокированных материалов; создание безотходных производств.
Цель работы и задачи исследования. Основной целью работы является разработка организованной и управляемой технологии флокированной нити,
позволяющей получать нить с заданными свойствами - плотностью ворса, линейной плотностью, жесткостью при кручении. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:
на основе силового анализа обосновать теоретические, технические и технологические решения процесса электрофлокирования: предельный заряд и скорость установившегося движения волокна флока, величину его заглубления в клеевом слое, межэлектродное расстояние, напряженность электростатического поля флокатора при внесении в него объемного заряда, размеры флокатора;
разработать теоретические основы метода проектирования флокированной нити по показателю плотности ворса: геометрические модели плотности ворса и математические модели для определения теоретически возможной плотности ворса, в том числе, с учетом наклона волокна; коэффициенты заполнения флокированной поверхности волокнами ворса; концепцию оценки степени доступности поверхности стержневой нити для волокон флока.
разработать метод определения расхода флока для получения флокированной нити с заданной плотностью ворса;
разработать экспериментальную установку, спроектировать и исследовать работу устройств для реализации организованной технологии флокированной нити: систему нитеподачи и нитенатяжения; метод расчета натяжения стержневой нити и его влияние на свойства флокированной нити; вибрационную систему флокатора и управляемый способ подачи флока в зону нанесения; оптимизировать работу флокатора и флокирования нити; организовать сушку клеевого слоя; разработать устройство для мягкой намотки флокированной нити;
разработать технологический режим получения флокированной нити с заданной плотностью ворса: обосновать состав рабочей клеевой композиции и оценить ее свойства; экспериментально обосновать выбор текстурированной стержневой нити; определить нормы расхода и процентное содержание сырья для получения флокированной нити;
исследовать физико-механические, геометрические и структурные свойства флокированной нити;
разработать предложения по использованию флокированной нити и обосновать перспективные направления совершенствования экспериментальной установки, развития техники и технологии флокированной нити.
Методы и средства исследования. В теоретических исследованиях использованы положения общей и аналитической физики: механики, электростатики, электродинамики; физики сплошных сред, теории поля, гидроаэродинамики; векторный анализ; интегральное и дифференциальное исчисление, численные методы прикладной математики. В экспериментальных исследованиях использованы современные измерительные средства, применялись методы: проектирования машин, цифровой и оптической микроскопии, физической химии, ротационной вискозиметрии, планирования эксперимента, а также разработки механической технологии волокнистых материалов, нетканых материалов, технологии электрофлокирования, текстильного материаловедения. Оценка достоверности полученных результатов осуществлялась мето-
дами теории вероятности и математической статистики. Исследования выполнены с использованием стандартных и оригинальной программ для ЭВМ.
Научная новизна. При выполнении работы автором впервые разработаны:
теория и метод комплексного силового анализа процесса электрофлокирова-ния по разработанному алгоритму расчета физико-технологических параметров: максимального заряда и скорости движения флока, межэлектродного расстояния, величины заглубления флока в адгезиве; физическая модель электрического поля флокатора при внесении в него объемного заряда;
теория и метод проектирования флокированной нити по показателю плотности ворса: геометрические модели образования плотности ворса; концепция оценки степени доступности флокируемой поверхности нити для волокон флока с учетом их наклонного закрепления; аналитические зависимости для вычисления теоретически возможной максимальной плотности ворса и угла наклона волокон по имеющейся плотности ворса;
метод определения расхода флока для выработки флокированной нити с заданной плотностью ворса и удельного расхода флока для проектировании размеров флокатора при многониточном флокировании;
средства реализации и эмпирические зависимости для создания организованной и управляемой технологии флокированной нити;
оптимальный технологический режим получения флокированной нити с тек-стурированной стержневой нитью;
методы оценки свойств флокированной нити и ее структурных компонентов.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
разработанные технологический режим получения флокированной нити с заданной плотностью ворса и техническое задание на проектирование опытной установки могут быть положены в основу для создания промышленной технологии флокированной нити;
разработанная экспериментальная установка может служить прототипом промышленного образца компактной, экономичной установки модульного типа;
разработанный вид нити расширяет ассортимент изделий бытового и технического назначения с улучшенными свойствами.
Апробация работы. Основные результаты научных исследований докладывались, обсуждались и получили положительную оценку:
на Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2009). -М., ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2009.
на Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2010). -М., ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2010.
на 36-ой Федеральной оптовой ярмарке «Текстильлегпром», 16.02.2011, ВВЦ, г. Москва.
на заседании кафедры прядения фгбоувпо «МГТУ им. А.Н. Косыгина», г. Москва, 21 июня 2011 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 1 статья в электронном журнале, 2 патента на полезную модель и 1 программа для ЭВМ, 1 учебное пособие и 1 учебно-методическая разработка, 7 тезисов докладов научных конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами, общих выводов по работе, списка литературы из 147 наименований и 4-х приложений, представленных на 21 страницах. Работа изложена на 211 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков и 61 таблицу.
