Одним из перспективных направлений снижения себестоимости производства огне- и термостойких нитей является создание новых видов неоднородных комбинированных нитей. В Республике Беларусь на ПО Химволокно (Светлогорск) выпускается штапельное химическое волокно Арселон, а также арселоновая комплексная нить. Превосходя по термостойкости известные мировые аналоги Номекс и Кевлар, это волокно имеет также существенное экономическое преимущество: для его получения используются относительно дешевые промышленные мономеры. Недостатками волокна являются относительно низкие разрывная нагрузка (35 сН/текс) и показатель кислородного индекса (26,5%), что снижает устойчивость волокна к воздействию открытого пламени.
Параарамидные нити и волокна Русар, Армос, СВМ, выпускаемые в Российской Федерации, а также зарубежные - Кевлар и Номекс - характеризуются очень высокой разрывной нагрузкой, огне- и термостойкостью, кислородным индексом до 43%, однако они имеют высокую стоимость, что ограничивает удовлетворение спроса на данные виды волокон как за рубежом, так и в странах СНГ.
На кафедре «Прядение натуральных и химических волокон» Витебского государственного технологического университета проводятся комплексные исследования по созданию технологии переработки арселоновой пряжи и комплексных огнетермостойких нитей Русар в крученые изделия с целью снижения себестоимости защитной одежды и технических тканей специального назначения.
При производстве комбинированных крученых нитей, составляющие которых обладают разными свойствами, наиболее важным является получение готовой крученой нити с заранее заданными характеристиками, оптимальными для их назначения. При сочетании разнородных компонентов (пряжи и комплексной нити) изменяются механические (разрывные, деформационные) и теплофизические свойства текстильной нити.
На характер изменения физико-механических и теплофизических свойств комбинированных огнетермостойких нитей оказывают влияние вид оборудования и соответствие параметров работы машины свойствам исходных компонентов. На процесс формирования крученых комбинированных химических нитей влияет натяжение и крутка скручиваемых стренг.
Одним из этапов исследований являлось изучение влияния крутки на свойства комбинированных крученых нитей линейной плотностью 58 текс, так как в реальных условиях текстильных процессов весьма существенную или даже определяющую роль играет деформация кручения нити. Образцы крученой комбинированной нити нарабатывались на прядильно-крутильной машине ПК-100М3. Под переднюю пару вытяжного прибора заправлялась комплексная огнетермостойкая нить Русар линейной плотностью 29,4 текс, а на полое веретено прядильно-крутильной машины устанавливался початок с арселоновой пряжей линейной плотностью 25 текс, полученной на кольцевой прядильной машине.
В результате исследований определены оптимальные значения параметра кручения. Наибольшая разрывная нагрузка крученой огнетермостойкой нити достигается при величине крутки 350 кр/м. Увеличение разрывной нагрузки в диапазоне 300...350 кр/м происходит благодаря уплотнению структуры пряжи и увеличению сил трения между скручиваемыми компонентами. После превышения крутки критической величины разрывная нагрузка уменьшается вследствие разрыва отдельных волокон. При увеличении крутки с 300 до 350 кр/м, удлинение при разрыве увеличивается с 3,1% до 3,7%, при достижении величины 400 кр/м уменьшается до 2.8%.
Оптимальная величина крутки - 350 кр/м обеспечивает максимальную разрывную нагрузку, минимальную жесткость на изгиб и равновесность.
Специфика разработанного способа получения комбинированных крученых огнетермостойких нитей на прядильно-крутильной машине вызвала необходимость углубленного исследования закона распределения натяжения на всей трассе технологического процесса как исходных компонентов, так и конечного продукта.
В классическом прядении скручиваемые нити подаются с одинаковым натяжением и могут иметь различную свободную длину лишь при скручивании нитей различной линейной плотности. При производстве комбинированных нитей на прядильно-крутильных машинах скручиваемые стренги находятся в принципиально различных условиях. Натяжение прикручиваемого компонента зависит от места сматывания с катушки, стадии сматывания и формы баллона. Вторая стренга, выходящая из-под передней пары вытяжного прибора, имеет более постоянное натяжение и может регулироваться с помощью натяжного устройства. Экспериментально установлено, что требуемые значения относительной разрывной нагрузки и разрывного удлинения нити обеспечиваются при натяжении комплексной нити 3...7 сН.
Использование арселоновой пряжи в сочетании с комплексной нитью Русар, обеспечивает повышение кислородного индекса комбинированной крученой нити до 28...30%.
По разработанной технологии на Могилевском ПО Химволокно наработаны опытные партии огнетермостойких крученых нитей (табл. 1) и ткани на их основе (табл. 2). Полученная ткань соответствует требованиям норм пожарной безопасности и не уступает по своим свойствам мировым аналогам, при этом стоимость ее выработки снижена более чем на 50%.
Опытная партия костюмов для пожарных-спасателей первого уровня защиты, изготовленная из данной ткани успешно прошла эксплуатацию в подразделениях МЧС Республики Беларусь.