Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Технологии


Технологии/Производство конкурентоспособных инновационных многофункциональных композиционных материалов на тканой или волокнистой основе с использованием модифицированных химических волокон со специальными свойствами и препрегов

Производство конкурентоспособных инновационных многофункциональных композиционных материалов на тканой или волокнистой основе с использованием модифицированных химических волокон со специальными свойствами и препрегов

26 марта 2014
Рынок легкой промышленности №110, 2014

Грищенкова Валентина Александровна
Кудрявцева Тамара Николаевна

Существуют различные способы получения текстильных материалов с многофункциональными защитными  свойствами: cмешивание натуральных и модифицированных химических волокон с многофункциональными защитными свойствами  • мокрая обработка смесовых текстильных материалов специализированными химическими  растворами • соединение    текстильных материалов и препрегов с различными  свойствами в единую композицию с мультипликативными свойствами.

Одним из наиболее простых способов получения инновационных композиционных  материалов на волокнистой основе с новыми функциями является использование при их производстве модифицированных химических волокон со специальными свойствами.  

В рамках  научно- технической программы Союзного государства «Композит» «Современные технологии и оборудование для производства новых полимерных и композиционных материалов, химических волокон и нитей на 2008-2012 годы» разработаны технологии малотоннажного производства и переработки    полиэфирных волокон новых модификаций, полученных на основе крейзинга полимеров  в инновационные  текстильные изделия со специальными свойствами. 

Модификация волокон на стадии крейзобразования 

Термином «крейзобразование» обозначают явление образования наномикропустот в полимерной матрице в процессе деформирования полимера в адсорбционно-активных жидких средах при  ориентационном вытягивании полиэфирных волокон. Если вытяжку волокон осуществляют в жидкости, возникающая во время деформирования волокна система микротрещин непрерывно заполняется окружающей жидкой средой, обеспечивая тем самым возможность введения в структуру полимера любых несовместимых с ним низкомолекулярных соединений и их равномерное распределение в полимерной матрице.  Фиксация осуществляется путем механического захвата низкомолекулярного компонента из-за соизмеримости его молекулярных размеров с размерами пор в структуре волокна (рис. 1).

 Реализация такого метода не требует нового оборудования и больших энергозатрат, процесс может быть осуществлен на стандартном промышленном оборудовании с использованием дополнительного узла для введения модификатора в непрерывном высокоскоростном режиме производства волокон. 

Преимущества модификации волокон на стадии крейзобразования:  многокомпонентное модифицирующее вещество прочно удерживается в структуре волокна • модификация осуществляется на серийном оборудовании,  оснащенном специальной  оснасткой, при температуре окружающей среды, при этом  активные вещества не подвергаются  действию высоких температур • замкнутый технологический цикл модификации  уменьшает образование стоков,  что повышает экологическую безопасность производства • расход модификатора снижен - он вводится только в поверхностный слой волокна.

Опытные партии модифицированных волокон и нетканых материалов на их основе

В условиях ПО РУП  Светлогорское  химволокно выработаны опытные партии    модифицированных   на основе крейзинга    полиэфирных волокон   со следующими  специальными  свойствами: волокон пониженной горючести (кислородный индекс – 28% по ГОСТ 21793-76) • бактерицидных волокон (зона задержки роста бактерий 4…30 мм) • бактериостатических волокон (зона задержки роста бактерий до 4 мм) • репеллентных волокон, у которых КОД (код отпугивающего действия) составляет более 70%.

Цены на модифицированные   на основе крейзинга  опытные партии  полиэфирных волокон  не превышали 3,5…4,5 USD за 1 кг в зависимости от ассортимента.

С использованием   модифицированных на основе крейзинга полиэфирных  волокон    в производственных условиях  ОАО Владекс выработаны следующие  нетканые  полотна со специальными свойствами: нетканые полотна   для  перевязочных  и парафармацевтических  материалов  с вложением бактерицидных полиэфирных волокон, содержащих триклозан;  антимикробная активность нетканого полотна,  определявшаяся  по  зоне задержки роста микрофлоры  St. Epidermidis, составила 15…20 мм (рис. 2) • нетканые полотна для утеплителя  с вложением полиэфирных волокон  пониженной горючести,   содержащими антипирен   Pekoflam NPP и  бактерицидных полиэфирных волокон, содержащих триклозан (кислородный индекс - 28,2% по ГОСТ 21793-76; зона задержки роста бактерий более 15  мм) (рис. 3) • нетканые полотна  с репеллентным эффектом с вложением полиэфирных волокон, содержащих перметрин (КОД – 89…100%) (рис 4).

Уровень защитных свойств текстильных материалов, а также доли вложения модифицированных волокон выбирался с учетом вида текстильного материала и его назначения.  

Бактерицидные и бактериостатические текстильные материалы

Процессы   производства  нетканых материалов проходили стабильно. Опытно- промышленные партии    нетканых материалов были подвергнуты микробиологическому исследованию по методике  Государственного центра перевязочных шовных и полимерных материалов  ФГУ Институт  хирургии  им. А.В. Вишневского. Выявлена высокая бактерицидная активность   текстильных изделий с использованием  полиэфирных   волокон, модифицированных на основе крейзинга, где в качестве бактерицидного вещества использован триклозан.     

По данным Московского НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана  использование  триклозана позволит   обеспечить антимикробный  эффект по ряду грамположительных бактерий (Staphylococcus aureus • Staphylococcus epidermidis • Streptococcus pyogenes • Propionibacterium acnes • Clotridium tetani •  Corynebacterium species •  Salmonella paratyphi A, B •  Salmonella choeraesuis •  Shigella flexneri •  Shigella dysenterial • Vibrio choleral), грамотрицательных бактерий (Esherichia coli • Enterobacter cloacal • Enterobacter aerogenes • Klebsiella pneumonial • Proteus vulgaris • Proteus mirabilis) грибков и дрожжевых микроорганизмов   (Candida albicans •  Epidermophyton flocssum • Trichophyton mentagrophytes •  Tricophyton rumbum).

Парафармацевтические  изделия с вложением модифицированных  триклозаном полиэфирных волокон  обладают  комплементарно оздоровительными  свойствами, т. е  обеспечивают    различные виды дополнительной терапии, не связанной с  куративным воздействием, хирургическим вмешательством  и использованием медикаментов. Комплементарный  эффект достигается благодаря применению специальных технологий, техник, практик или  субстанций, продуктов и веществ.  Комплементарная медицина включает в себя   направления и практики, которые описаны и исследованы, имеют наработанный практический опыт и традиции, она получила наибольшее развитие в США и Великобритании, в этих странах разработана соответствующая законодательная база. 

Бактерицидные и бактериостатические  нетканые полотна  востребованы для производства специальной, медицинской, форменной одежды,  перевязочных и расходных медицинских материалов.

Смешивание  модифицированных на основе  крейзинга полиэфирных волокон, содержащих антипирен Pekoflam NPP, с   модифицированными на основе  крейзинга полиэфирными волокнами, содержащих триклозан,  позволило выработать инновационный огнебиостойкий  мультифункциональный   изоляционный материал:  кислородный индекс 28,2%; антимикробная активность более 20 мм.  

Текстильные материалы с репеллентными свойствами  

С использованием модифицированных на основе  крейзинга полиэфирных волокон, содержащих перметрин, выработаны  иглопробивные нетканые полотна с репеллентными свойствами для изготовления одежды, защищающей от укусов насекомых (рис. 4). 

Оценка репеллентности образцов текстильных материалов проведена в аккредитованном  испытательном центре НИИ биоцидов и нанобиотехнологий (Москва). Проведено исследование репеллентности нетканого полотна    в отношении крысиных блох Хепорsуlla сhеорis и желтолихорадочного комара Аеdеs аеgурti   по МУ 3.5.2.1759-03 «Методы определения эффективности инсектицидов, акарицидов, регуляторов развития и репеллентов, используемых в медицинской дезинсекции» п. 3.4.2, 4.15. 

Согласно указанным методам  КОД отпугивающего действия должен быть больше 70%. Показано, что в отношении крысиных блох Хепорsуlla сhеорis  и  желтолихорадочного комара Аеdеs аеgурti все опытные образцы нетканых материалов   с вложением полиэфирных волокон с репеллентными свойствами обладают  высокой репеллентностью.  КОД составил 88…100%. 

Установлено, что для получения защитного бактерицидного или репеллентного эффекта  достаточно вложить в смесь небольшую долю модифицированных   полиэфирных волокон (до 15%) взамен стандартных. Себестоимость текстильных изделий при этом увеличивается  незначительно, кроме изделий с пониженной горючестью. В то же время использование модифицированных   полиэфирных волокон усиливает стратегический, ориентированный на маркетинг фактор, который обеспечивает гигиенически защищенным текстильным материалам и изделиям из них повышенный спрос у покупателей. Разработанные технологии подготовлены к промышленному внедрению.  При заказе  промышленных  объемов по указанным выше ценам модифицированные   на основе крейзинга    полиэфирные волокна   со   специальными  свойствами могут быть выработаны на   ПО РУП  Светлогорское  химволокно

Рыночные показатели

В России  промышленное производство модифицированных   на основе крейзинга    полиэфирных волокон   со   специальными  свойствами предполагается освоить  при пуске комбината по производству синтетического волокна на территории Ивановской области.

Ориентировочная годовая потребность российского рынка в полиэфирных волокнах пониженной горючести - 11,7 тыс.т., бактерицидных (антимикробных, фунгицидных и др.) - 12 тыс.т,   репеллентных, электропроводных и др. - 6,5 тыс. т.

В случае принятия в России законодательных актов по обеспечению безопасности среды обитания человека: обязательного страхования жилища, запрета использования воспламеняющихся материалов в общественных заведениях, детских и медицинских учреждениях, а также ужесточения требований к «чистым комнатам» потребность в полиэфирных волокнах со специальными свойствами может быть существенно увеличена.

Традиционно используемая мокрая обработка смесовых текстильных материалов специализированными химическими  растворами для придания им специальных свойств требует обработки всего материала целиком,  специального оборудования, значительных материальных, ресурсных и энергетических затрат, решения  экологических проблем. Себестоимость  производства текстильных  материалов со специальными  свойствами  при этом повышается на  15…20%.

Текстильные материалы с радиопоглощающими свойствами

Резкое ухудшение характеристик  радиационной безопасности в среде обитания человека относится к стратегическим рискам. Прогноз на среднесрочную и долгосрочную перспективы показывает возможность синергетического усиления указанных рисков. В этих условиях становится актуальной минимизация вредного воздействия  последствий ухудшения радиационной безопасности среды обитания.  Защита организма человека от действия электромагнитных излучений предполагает снижение их интенсивности до уровней, не превышающих предельно допустимые.        В военной технике СВЧ используют в  радиолокации, которая охватывает весь  диапазон СВЧ, радионавигации. Активно используются СВЧ в геологоразведке, астрономии, метеорологии, строительстве и др.

Радиопоглощающие материалы могут  быть  использованы для минимизации вредного воздействия  последствий ухудшения радиационной безопасности среды обитания; защиты информации от  несанкционированного съёма по электромагнитному каналу • противодействия радиолокационному обнаружению объектов  военной техники  (рис. 5).

В рамках  научно- технических программы Союзного государства «Компомат» «Разработка инновационных технологий и техники для производства конкурентоспособных композиционных материалов, матриц и армирующих элементов на 2012–2016 годы» разработаны технологии производства композиционных радиопоглощающих материалов (КРПМ) и электромагнитных экранов  на тканой или волокнистой основе с использованием различных функциональных компонентов: резистатных полимерных   карбонизированных  волокон  и препрегов. Текстильные композиционные радиопоглощающие материалы обеспечивают высокие радиопоглощающие свойства изделия,  позволяет формировать легкие,  упругие экраны различных размеров  заданной пространственной структуры, с многофункциональными свойствами. 

Для придания различных  функциональных свойств нетканым композиционным радиопоглощающим материалам на волокнистой основе  в смеси с резистатными волокнами использованы модифицированные на основе крейзинга полиэфирные волокна пониженной горючести и репеллентные.

Поглощающую способность композиционных радиопоглощающих материалов на волокнистой основе   в СВЧ-диапазоне  проверяли  через определение интегральной характеристики, зависимости основного функционального показателя  - коэффициента отражения  по нормали от образцов  текстильных материалов, с расположенным за ними отражателем, от длины волны  в соответствующем диапазоне частот. Измерение указанного коэффициента для  плоских образцов КРПМ на основе текстильных  материалов   проводилось с помощью панорамных измерителей КСВН.  

Для  усиления  и повышения равномерности  радиопоглощающих свойств  в композиции были использованы углеродосодержащие препреги. Были получены композиционные радиопоглощающие материалы с коэффициентами отражения  в пределах  -15…-35 дБ  в частотном диапазоне 1…37 ГГц. 

Отметим, что применение препрегов, которые улучшают радиопоглощающие свойства (рис. 6), существенно (в 2 и более  раз) увеличивает себестоимость производства композиционных радиопоглощающих  материалов на тканой или волокнистой основе.         Применение  инновационных композиционных материалов на тканой или волокнистой основе  с использованием модифицированных химических волокон со специальными свойствами   и препрегов позволяет снизить уровень санитарно-токсикологической,   пожарной и электро- и радиобезопасности   среды обитания человека.

Перспективы

Освоение в промышленным производстве конкурентоспособных инновационных  многофункциональных композиционных материалов на тканой или волокнистой основе с использованием модифицированных химических волокон со специальными свойствами   и препрегов требует: объединения усилий предприятий текстильной и химической  промышленности • создания установки для малотоннажного производства  модифицированных полиэфирных волокон в ассортименте и  в объеме 4…5 тыс. тонн в год • разработки ассортимента конкурентоспособной текстильной продукции • принятия государственных  законодательных актов по повышению  национальной безопасности благодаря улучшению санитарно-токсикологической, пожаро- и электромагнитной безопасности среды обитания человека.

Журнальный вариант доклада, зачитанного на конференции "Текстиль -2014: новые технологии и продукты на российском рынке" (19 февраля 2014 г., Москва)

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

НАШИ  ЖУРНАЛЫ И СПРАВОЧНИКИ

Смотреть архив

АНОНСЫ:
ЖУРНАЛ "РЫНОК ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ" №118

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "РЫНОК ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ" №117

                    ( читать ... )