WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

ДЖАНБЕКОВА ЛИЛИЯ РУСТЕМОВНА


научно-технологические  основы получения  нетканых материалов на базе отходов кожевенно-мехового производства, модифицированных неравновесной низкотемпературной плазмой


05.19.01 – Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Казань 2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования  «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

Абдуллин Ильдар Шаукатович

Официальные оппоненты:

Фукина Ольга Витальевна, доктор технических наук, доцент кафедры «Товароведение и товарная экспертиза» ФГБОУ ВПО «Российский экономический университет им.Г.В.Плеханова»

Исрафилов Ирек Хуснемарданович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Высокоэнергетическая и пищевая инженерия» ФГБОУ ВПО «Камская государственная инженерно-экономическая академия»

Гайсин Азат Фивзатович, доктор технических наук, профессор кафедры «Техническая физика» ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ»

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет дизайна и технологии»

Защита состоится «27» декабря 2012 года в  часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.09 при ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет».

Автореферат разослан «  »  ноября  2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, Н.В.Тихонова

кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В настоящее время создание нетканых материалов является одним из перспективных направлений текстильной промышленности. Высокие темпы роста их производства объясняются прежде всего дешевизной получения широкого ассортимента нетканых полотен и быстрой окупаемостью затраченных средств.

Мировое потребление всех видов волокон для производства текстильных нетканых материалов ежегодно возрастает, при этом значительную долю составляют синтетические волокна и нити. Однако, несмотря на увеличение доли химических волокон в общем объеме производства нетканых материалов, доля материалов из натуральных волокон как растительного, так и животного происхождения продолжает оставаться достаточно высокой. Это объясняется их высокими санитарно-гигиеническими, тепло-, звукоизоляционными свойствами.

Главной задачей предприятий текстильной и легкой промышленности является повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции, как за счет улучшения качественных характеристик, так и за счет снижения ее себестоимости путем внедрения принципиально новых технологий. Одним из способов уменьшения издержек производства является переработка отходов, в частности целлюлозосодеражащих отходов текстильной промышленности, а также коллаген- и кератинсодержащих отходов, образующихся в процессе получения кожевенного или мехового полуфабриката. Перспективным направлением переработки является создание нетканых материалов различного назначения.

При производстве нетканых материалов на базе целлюлозо-, коллаген- и кератинсодержащих отходов главной задачей остается улучшение их физико-механических свойств, получение продукции, способной конкурировать с аналогичными изделиями из синтетических волокон как по цене, так и по качеству. Так для коллагенсодержащих материалов (обувной, технический картон), характеризующихся высокими гигиеническими свойствами и устойчивостью к истиранию и многократному изгибу, основной проблемой является недостаточная эластичность, прочность, сохранение формоустойчивости при многократном последовательном намокании и высушивании. Кроме того, некоторые виды технических картонов, используемые для изготовления  уплотнительных деталей, обладают неудовлетворительными показателями впитываемости жидкостей различной химической природы, а так же характеризуются значительными изменениями линейных размеров вырубленных из них деталей в процессе эксплуатации.

Недостатком кератинсодержащих нетканых материалов являются низкая прочность на разрыв, большее удлинение при разрыве, усадка деталей в процессе их эксплуатации. Кроме того, из-за хаотичного расположения волокон полотна нетканого материала обладают нерегулируемой адсорбционной способностью, приводящей к неравномерному распределению пропитывающих композиций в объеме материала, и, следовательно, к анизотропии его свойств.

Улучшение и изменение физико-механических и эксплуатационных свойств нетканых материалов возможно за счет использования традиционных методов воздействия как  на готовые материалы, так и образующие их волокнистые компоненты. Однако большинство традиционных методов химической и физической модификации натуральных волокон и материалов на их основе не позволяют комплексно улучшить характеристики  их свойств: изменение в заданную сторону одного параметра может сопровождаться ухудшением других. Кроме того, использование традиционных методов модификации требует внесения значительных изменений в существующую технологию получения нетканых материалов, что приводит к повышению себестоимости готовой продукции и, зачастую, к ухудшению экологической обстановки.

Перспективным направлением для модификации  целлюлозо- , коллаген-, кератинсодержащих волокон  и  создания нетканых материалов на их основе является использование высокочастотной плазменной обработки, преимуществом которой по сравнению с другими способами модификации является способность при определенных режимах направленно регулировать конкретные свойства, без ухудшения других характеристик. При этом  модификация характеристик материала как на его поверхности, так и во всем объеме  не приводит к изменению его химического состава. Эффект воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления (НТП) определяется химической природой, строением обрабатываемого волокна и параметрами плазмы.

Кроме того, обработка НТП является экологически безопасной, высокоэффективной и менее затратной по сравнению с традиционными методами химической и физической модификации полимерных материалов.

Работа направлена на решение актуальной проблемы модификации натуральных целлюлозо-, коллаген- и кератинсодержащих  волокон и материалов на их основе за счет обработки в высокочастотном емкостном (ВЧЕ) разряде пониженного давления, позволяющей получать нетканые материалы различного назначения с улучшенными физико-механическими свойствами.

В диссертации изложены результаты работы автора за период с 2003 по 2012 г.г. по комплексному экспериментальному и теоретическому исследованию процессов обработки НТП натуральных целлюлозо-, коллаген- и кератинсодержащих  волокон  и созданию нетканых материалов на их основе  с заранее заданными свойствами.

Работа выполнена в Казанском национальном исследовательском технологическом университете при поддержке грантов АН РТ № 06-6.4-113 и  № 06-6.4-299 по теме «Высокочастотная плазменная струйная обработка твердых тел компактной и капиллярно-пористой структур» 2002 – 2005 г. , в рамках научно-исследовательской работы по теме «Разработка новых инновационных технологий и высокоэффективных материалов для производства изделий легкой промышленности» проект № 7629 (государственный контракт (ГК) № 5253 р / 7629 от 26 июня 2007 года); при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по теме «Проведение поисковых научно-исследовательских работ в области модификации композитных материалов с использованием электрофизических, электрохимических, сверхкритических флюидных методов в Центре коллективного пользования научным оборудованием «Наноматериалы и нанотехнологии»» по теме  "Разработка материалов, способов, устройств и методик в областях информационных технологий, машиностроении и приборостроении, биологии и медицины, пищевых и химических  технологий, энергосбережении, экологии и рационального природоиспользования" (государственный контракт № 7282 р / 10122 от 31.06.2009 г.); при поддержке Фонда содействия целевой программе "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 г.г." по теме "Развитие Центра коллективного пользования научным оборудованием в области  получения и исследования наночастиц оксидов металлов, металлов и полимеров с заданными химическом составом и формой" (2008 - 2013 г.г.).

Цель и задачи исследования. Целью работы является создание новых нетканых материалов на базе  волокнистых целлюлозо-, коллаген- и кератинсодержащих отходов кожевенно-мехового производства с регулируемыми физико-механическими и гигиеническими свойствами путем их плазменной обработки ВЧЕ разрядом пониженного давления.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1.Проведение анализа существующих способов модификации коллаген- и кератинсодержащих волокон, получаемых в процессе  переработки отходов кожевенно-мехового производства, а также нетканых материалов технического назначения на их основе с целью улучшения поверхностных, физико-механических и эксплуатационных свойств.

2. Выбор объектов, разработка оборудования и определение методов и методик исследования.

3. Разработка физической и математической моделей влияния НТП обработки на изменения в поверхностном слое волокон и объеме нетканых материалов.

4. Исследование влияния НТП на изменения поверхностных, физико-механических и эксплуатационных свойств коллаген- и целлюлозосодержащих волокон и нетканых материалов технического назначения на их основе.

5. Исследование влияния НТП на изменения поверхностных, физико-механических и эксплуатационных свойств кератинсодержащих волокон и нетканых материалов технического назначения на их основе.

6. Разработка схем технологических процессов получения модифицированных натуральных волокон и  нетканых материалов технического назначения на основе отходов кожевенно-мехового производства (обувной и технический картон, технический, подошвенный войлок).

Методики исследования. В диссертационной работе для решения поставленных задач использовали комплекс современных методов и методик исследования.

В качестве объектов исследования выбраны волокна и нетканые материалы на базе целлюлозосодержащих природных полимеров, а также коллаген- и кератинсодержащих  твердых отходов кожевенного и мехового производства (обувные картоны марок С, СЦМ, ЗМ-1, технический картон марки МП, войлок технический тонкошерстный ГОСТ 288-72, войлок тонкошерстный для электрооборудования ГОСТ 11025-78, войлок технический полугрубошерстный ГОСТ 6308-71). Оценка параметров потока плазмы, ответственных за модификацию натуральных волокон и нетканых материалов на их основе производилась с использованием измерительного комплекса К-50, включающего калориметрическую систему, образцовый манометр, компрессионный манометр Брунера, универсальный вольтметр Щ31, компрессионный вакуумметр,  электронносчетный час­тотомер ЧЗ–44, электростатический киловольтметр С–50, измеритель мощности лучистых потоков КИМ-1, потенциометр ПП-63, магнитный зонд, одиночный электростатический зонд Ленгмюра, пояс Роговского, анализатор энергии ионов, голографический интерферометр сдвига, модифицированную трубку Пито.

Для установления влияния потока плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления на поверхностные, физико-механические и гигиенические свойства природных волокон на базе отходов кожевенно-мехового производства и созданных на их основе нетканых материалов использовали комплекс стандартных методик. Изменение поверхностных (капиллярность, спитываемость, смачиваемость, водопоглощение) и физико-механических свойств (предел прочности при растяжении, относительное удлинение, линейная деформация, жесткость при статическом изгибе, истираемость) волокон и материалов на их основе оценивали в соответствии с ГОСТами.

Для изучения структуры, состава и свойств модифицированных образцов волокон и нетканых материалов на их основе применяли следующие методы: сканирующая электронная микроскопия с применением микрозондового рентгеноспектрального анализа (SEM), атомно-силовая микроскопия, методы ИК-спектроскопии,  метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР); метод синхронного термического анализа, включающий дифференциально-сканирующую калориметрию (ДСК) и термогравиметрический анализ (ТГА),  метод рентгено-структурного анализа (РСА), ЯМР-релаксометрия. Измерения проводили в соответствии с нормативно-технической документацией.

Погрешность результатов оценивали с помощью методов статистической обработки экспериментальных данных при доверительной вероятности 0,95.


Научная новизна работы.

1. Впервые разработаны научно-технологические основы создания новых нетканых материалов на базе отходов текстильной и кожевенно-меховой промышленности с регулируемыми свойствами за счет обработки волокнообразующих натуральных полимеров неравновесной низкотемпературной плазмой.

2. Разработаны физическая и математическая модели взаимодействия НТП с неткаными материалами, теоретически обосновывающие возможность изменения их свойств в результате  воздействия потоков заряженных частиц плазмы на надмолекулярную структуру белков и целлюлозы, являющихся основными компонентами отходов кожевенно-меховой и текстильной промышленности, в объеме материала.

3. Впервые установлено, что воздействие НТП на нетканые материалы на базе отходов текстильной и кожевенно-меховой промышленности является многостадийным процессом. На первой стадии плазменной модификации, вне зависимости от режима обработки, происходит разрыхление поверхности натурального целлюлозо-, коллаген- или кератинового волокон, характеризующееся увеличением и перераспределением свободного пространства как по всему объему аморфной фазы на поверхности волокон, так и в примыкающих к ней плотноупакованных областях. Вторая стадия плазменной модификации приводит к увеличению компактности сплетения волокон и степени упорядоченности аморфной составляющей микроструктуры материала в целом.

4. Впервые установлено, что  наибольший эффект плазменного воздействия достигается в процессе предварительной обработки целлюлозо- и коллагенсодержащих волокнистых компонентов нетканых материалов на базе отходов текстильной и кожевенно-меховой промышленности с последующей повторной модификацией готовых материалов.

5. Впервые установлено, что обработка кератинсодержащих нетканых материалов в лиофильном режиме приводит к равномерному распределению по всему объему пропитывающих композиций и выравниванию физико-механических свойств. Последующая плазменная обработка модифицированного материала в лиофобном режиме способствует закреплению полученного эффекта и образованию лиофобной поверхности материала при сохранении достигнутой степени лиофильности в объеме материала.

6. На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по изменению технологии производства нетканых материалов на базе отходов текстильной и кожевенно-меховой промышленности (обувной картон, технический картон, технический войлок) с регулируемыми физико-механическими и гигиеническими свойствами.



Практическая значимость работы.

1. Установлены параметры плазменной обработки, позволяющие изменять степень лиофильности и направленно изменять физико-механические и эксплуатационные свойства целлюлозо-, коллаген- и кератинсодержащих волокон на базе отходов текстильной и кожевенно-меховой промышленности и нетканых материалов на основе этих волокон. 

2.Определены режимы плазменной обработки волокнистых компонентов и готовых листов технических картонов, способствующие лиофобизации поверхности и позволяющие уменьшить впитываемость воды на 40%, бензина на 55%, технического масла на 35%. 

3. Определены режимы плазменной обработки обувных картонов, позволяющие  повысить предел прочности при  растяжении на 30-35%, жесткость при статическом изгибе на 10%, стойкость к истиранию на 55-85% в зависимости от марки обувного картона. Относительное удлинение при растяжении в сухом состоянии уменьшается  на 40%.

4. Экспериментально доказано, что в результате взаимодействия потока неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления с техническими и обувными картонами происходит выравнивание их свойств в продольном и поперечном направлении и стабилизация линейных размеров готовых листов картонов и изделий из них, что позволяет экономично использовать листы картонов и сократить картонные отходы при вырубании деталей.

5. Определены режимы плазменной модификации технических кератинсодержащих нетканых материалов (войлоков различного назначения), придающие материалу лиофильные свойства как на поверхности, так и во всем объеме. При этом капиллярность нетканых материалов возрастает более чем в 2,5 раза при одновременном  увеличении прочностных характеристик на 20%.

6. Установлены режимы плазменной обработки технических кератинсодержащих нетканых материалов различного назначения, приводящие к образованию лиофобной поверхности и уменьшению гигроскопичности материалов на 30-35%.

7. Разработана солевая пропиточная композиция, значительно повышающая эксплуатационные характеристики технического полугрубошерстного войлока, применяемого в качестве демпферных подушек при облагораживании мехового полуфабриката. Использование разработанной композиции позволяет  на 40% увеличить число проглаживаемых меховых шкур и увеличить прочность войлочной пластины на 22-27%.

8.Разработаны рекомендации по применению неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления на различных стадиях получения нетканых материалов на базе отходов кожевенно-мехового производства.

Результаты диссертационной работы внедрены на предприятиях ООО «Меховщик», ООО «Кожа и мех», ООО «Мелита», ОАО «Спартак» (г. Казань),  ООО «ВОК «Карт» (г.Ульяновск). Имеются акты внедрения. Суммарный  экономический эффект от внедрения разработанных технологий составил 2,8 млн руб в год.

Таким образом, диссертационная работа представляет собой решение научной проблемы текстильной и легкой промышленности, имеющей большое хозяйственное значение и заключающейся в создании новых нетканых материалов на базе  волокнистых целлюлозо-, коллаген- и кератинсодержащих отходов кожевенно-мехового производства с регулируемыми  поверхностными, физико-механическими и гигиеническими свойствами, а также разработке новых технологических процессов их получения с помощью потока плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Научно-технологические основы создания нетканых материалов на базе отходов текстильной и кожевенно-меховой промышленности (обувные, технические картоны, войлок технический различного назначения), обладающих регулируемыми физико-механическими и гигиеническими свойствами, с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления.

2. Результаты теоретических исследований взаимодействия НТП с неткаными материалами, обосновывающие возможность изменения их свойств в результате  воздействия потоков заряженных частиц плазмы на надмолекулярную структуру белков и целлюлозы, являющихся основными компонентами отходов кожевенно-меховой и текстильной промышленности, в объеме материала.

3. Результаты экспериментальных исследований воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления на целлюлозо- и коллагенсодержащие волокна, являющиеся основой нетканых материалов, устанавливающие, что изменение степени лиофильности модифицированных волокон в зависимости от используемого плазмообразующего газа (аргон, смесь аргон : пропан-бутан) и выбранного режима обработки влечет за собой изменение их физико-механических свойств.

4. Результаты экспериментальных исследований воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления на коллаген- и кератинсодержащие нетканые материалы. Установлены режимы плазменной обработки, приводящие к повышению прочностных и эксплуатационных  характеристик изготовленных их них деталей.

5. Результаты экспериментальных исследований влияния неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления на структуру волокнообразующей составляющей нетканых материалов, показывающие, что  плазменная модификация не  оказывает химического воздействия на  структуру  волокна, обеспечивая в зависимости от выбранного режима обработки структурные изменения, необходимые для варьирования сорбционных и прочностных характеристик волокон.

6. Рекомендации по применению неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления на различных стадиях получения нетканых материалов на базе отходов текстильной и легкой промышленности. 

Достоверность научных положений, результатов и выводов обеспечивается: использованием современных аттестованных измерительных средств и апробированных методик испытаний согласно ГОСТам; анализом точности измерений; согласованностью теоретических результатов с собственными экспериментальными  данными и данными эксперимента и расчета из  литературных источников; использованием апробированных базовых математических моделей и допущений, основанных на фундаментальных законах, а также современных методах решения.

Апробация результатов работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Научной сессии КГТУ(Казань, 2003-2011), Научной сессии КНИТУ(Казань, 2012),  IV Международной конференции «Физика плазмы и плазменные технологии» (Беларусь, Минск, 2003), IV Международной научной конференции «Полимерные композиты, покрытия, пленки» (Беларусь, Гомель, 2003), Международной научно-технической конференции «Полимерные композиты и трибология» (Беларусь, Гомель, 2005), I – VII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы в производстве кожи и меха» (Казань,  2005-2011), IV, V Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (Иваново, 2005, 2008), ХХХII, XXXVI, XXXVII, XXXIX  Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС (управляемому термоядерному синтезу) (Звенигород, 2005, 2008, 2010, 2012), 11-ой Международной конференции студентов и аспирантов «Синтез, исследования свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений» (Казань, 2005), III Всероссийской конференции молодых ученых «Фундаментальные проблемы новых технологий в 3-ем тысячелетии» (Томск, 2006), Международной научно-практической конференции "Профессиональная и творческая подготовка специалистов легкой промышленности" (Египет, Хургада, 2006), Международной научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» (Москва, 2008), V Международной научно-практической конференции  "Кожа и мех в XXI веке. Технология, качеств, экология, образование" (Улан-Удэ, 2009), XIII-ой международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений – V Кирпичниковские чтения» (Казань, 2009), III Международной научно-практической конференции "Сучаснi екологiчно безпечнi технологii виробництва шкiри та хутра" (Киев,  2010), Международной научно-технической конференции «Инновационность  научных исследований в текстильной и легкой промышленности» (Москва, 2010), Всероссийской конференции «Неорганические соединения и функциональные материалы» (Казань, 2010), Всероссийской конференции  «Проведение научных исследований в области синтеза, свойств и переработки ВМС, а также воздействия физических полей на протекание химических реакций» (Казань, 2010), Международной конференции "Физика высокочастотных разрядов", ICPRFD 2011 (Казань, 2011), V Российской студенческой научно-технической конференции «Вакуумная техника и технология» (Казань, 2011), Международной конференции «Современные достижения науки» (Баку, Азербайджан, 2012),  VI Международной научной конференции «Актуальные вопросы современной техники и технологии» (Липецк, 2012), 14th annual conference "Plasma Science and Technology Association (IPSTA)" (Israel, 2012).

Основные результаты работы изложены в 82 публикациях, в том числе 1 монографии и 24 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит: в выборе и обосновании методик экспериментов; непосредственном участии в проведении экспериментов; анализе и обобщении полученных экспериментальных результатов, построении физико-химической и математической моделей, в разработке технологических процессов с применением ВЧЕ плазмы пониженного давления, улучшающих физико-механические и гигиенические свойства целлюлозо-, коллаген-, кератинсодержащих волокон и нетканых материалов на их основе. Вклад автора является решающим на всех стадиях работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, библиографии из 393 наименований и приложения. Работа изложена на 350 страницах машинописного текста, содержит 123 рисунка, 34 таблицы.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, определены цели, намечены задачи для их достижения, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приводится структура диссертации.

В первой главе приводится обзор состояния и перспектив развития производства волокнистых материалов, изготовленных на основе целлюлозо-, коллаген- и кератинсодержащих отходов производств текстильной и легкой промышленности, с целью повышения их качества и конкурентоспособности на рынке современных материалов, используемых в обувной промышленности, а также нетканых материалов технического назначения. Рассмотрены современные способы модификации волокнистых материалов, в том числе электрофизические.  Обоснована возможность применения неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления для модификации натуральных целлюлозо-, коллаген- и кератинсодержащих волокон и материалов на их основе для улучшения их физико-механических и эксплуатационных свойств. Сформулированы основные задачи работы.

Во второй главе дается теоретическое обоснование модификации нетканых материалов ВЧ плазмой пониженного давления.

ВЧ плазма пониженного давления эффективно применяется для модификации кожи, меха и тканей. Нетканые материалы (войлоки, обувные картоны) изготавливаются из отходов текстильного и кожевенно-мехового производства. Структура нетканых материалов является более сложной, чем структура кожи, меха и тканей, так как на многоуровневую структуру последних накладывается еще один структурный уровень – материала в целом.

Рассматриваемые в диссертации материалы относятся к пористым системам сложения, составленным из капиллярно-пористых же материалов. Обувные картоны составлены из отдельных кусочков кожи и бумаги, склеенных между собой полимерным клеем, войлоки состоят из волокон шерсти, соединенных в процессе валяния за счет сцепления между собой кутикул шерстяного волокна. Объем свободного пространства между блоками кожи и бумаги в обувных картонах составляет от 5 до 10% объема материала, свободное  пространство в войлоках составляет от 30 до 50% всего объема материала. При этом расстояния между отдельными блоками в картонах исчисляются микрометрами, расстояния между волокнами шерсти в войлоках – десятками и сотнями микрометров. Поэтому известные теории модификации НТП кожевенно-меховых материалов требуют корректировки и уточнения.

Общий механизм модификации поверхности изделий НТП заключается в том, что любое тело, помещенное в плазму, заряжается отрицательно и приобретает относительно плазмы плавающий потенциал , причиной возникновения которого является большая подвижность электронов, по сравнению с ионами. Плавающий потенциал создает потенциальный барьер, преодолеть который могут только электроны с энергией  . В результате у поверхности образца создается двойной электрический (дебаевский) слой толщина которого оценивается дебаевского радиуса экранирования . Помимо этого, в ВЧЕ плазме возле образца образуется слой положительного заряда (СПЗ), причиной возникновения которого являются колебания  электронного газа относительно малоподвижных ионов. СПЗ у поверхности образца отличается от приэлектродных слоев наличием потенциального барьера вследствие того, что образец находится под плавающим потенциалом.

Положительные ионы плазмообразующего газа ускоряются в СПЗ до энергий 70-100 эВ и рекомбинируют на ней с выделением энергии рекомбинации (15,76 эВ в аргоне). Это является причиной модификации  поверхностей высокомолекулярных материалов: очистки и активации, разрыву межмолекулярных связей, конформационным изменениям молекул, изменению их физико-химических свойств, и, в конечном итоге,  технологических и эксплуатационных характеристик, связанных с поверхностными свойствами материала.

Таким образом, основными факторами воздействия ВЧ плазмы пониженного давления на материалы является плотность ионного тока ji на поверхность образца и энергия ионов Wi. Они зависят от концентрации электронов ne в плазме и потенциала образца относительно плазмы V=Vf+Vsh. Здесь Vsh – потенциал СПЗ. Рекомбинация ионов может произойти только на поверхности, заряженной отрицательным зарядом. В связи с тем, что войлок и картон являются пористыми системами сложения, возникает вопрос о глубине проникновения заряженных частиц внутрь материала.

Плавающий потенциал и потенциал СПЗ зависят только от концентрации и энергии электронов в плазме возле образца. В то же время структура материала, несомненно, влияет на режимы обработки. Одним из параметров, характеризующим это влияние, является величина и распределение электрического заряда на поверхности образца, создающего электростатический потенциал и  потенциальный барьер, который, по сути, равен плавающему потенциалу.

Электростатический потенциал зависит как от заряда образца, так и от геометрии поверхности. Поэтому простой аналитической зависимости заряда образца от плавающего потенциала, нет, особенно в случае образца со сложной формой поверхности, к которым относится  войлок. В связи с  этим, проведено теоретическое исследование электрического заряда, приобретаемого образцами картона и войлока материала в процессе ВЧЕ плазменной обработки.

Поверхность картона в сравнении с поверхностью войлока можно считать гладкой. Волокна шерсти в войлоке расположены хаотично. Поэтому для исследования процесса зарядки войлока в НТП создана вероятностная модель образца войлочного материала на основе метода Монте-Карло.

Образец материала размером 100х100 мкм2 моделировался системой слоев толщиной, равной диаметру шерстяного волокна d. Толщина всего образца бралась равной 50d. С помощью генератора случайных чисел для каждого слоя задавалось случайное число  волокон, и случайная длина каждого волокна. Таким образом, вероятностная модель образца войлочного материала представляет собой последовательность векторов , где Nk – число волокон в k-м слое, li, i=1,…,Nk - длина i-го волокна в слое, k – количество слоев.

Затем моделировался процесс зарядки образца равномерным поступающими потоком электронов в момент зажигания разряда. Для каждого электрона определялась вероятность p попадания его на поверхность волокна в k-м слое как отношение площади сечения волокон в слое к площади образца. С помощью генератора равномерно распределенных случайных чисел находилось случайное число x. Неравенство x<p интерпретировалось как попадание электрона на поверхность волокна. Для каждого слоя подсчитывалось количество электронов, попавших на поверхность волокон. Для достижения статистической достоверности результатов проводились тысяча численных экспериментов. По окончании расчетов строилось распределение частиц по глубине материала.

Исследовалась глубина проникновения заряженных частиц в материал и их распределение по глубине. В связи с нерегулярной волокнистой структурой материала распределение электрического заряда по глубине сильно неоднородно (рис. 1).

а

б

Рис. 1. Распределения электрического заряда по глубине войлочного образца:

а) полугрубошерстный войлок, d=30 мкм, б) тонкошерстный войлок, d=15 мкм

Как видно из рис. 1, в полугрубошерстном войлоке глубина проникновения электронов составляет до 700 мкм, в тонкошерстном – до 500 мкм. Соответственно, на такую же глубину проникнуть и ионы в процессе бомбардировки поверхности. Поэтому глубина воздействия ионной бомбардировки и рекомбинации ионов на войлок составляет 500-700 мкм.

Для исследования зависимости отрицательного заряда образца в плазме от плавающего потенциала разработана математическая модель взаимодействия электронов с волокнисто-пористым материалом. Движение электронов в электрическом поле, создаваемом зарядом, распределенным по поверхности образца (а в случае войлока – по поверхностному слою), описывается следующими уравнениями:

 

(1)

 

(2)

где me – масса электрона, ve – его скорость, re – радиус-вектор положения электрона, ve0, re0 – начальные значения скорости и радиус-вектора электрона, E - напряженность электрического поля в двойном слое, которое рассчитывалось как суперпозиция всех зарядов, распределенных по поверхности образца.

Варьировалась плотность распределения зарядов по поверхности образца. Плавающий потенциал определялся как энергия электрона, при которой он достигает поверхности (рис. 2).

Рис.2. Траектории электронов в двойном слое у поверхности образца. Исходная точка - правый верхний угол.

Установлено, что для создания электростатического потенциала, равного плавающему потенциалу, заряд образца войлочного материала на 40-50% больше заряда образца с плоской поверхностью (картона). Причиной этого является экранировка зарядов, распределенных по глубине материала. Поэтому для достижения максимального эффекта ВЧЕ плазменной обработки войлоку с меньшей плотностью волокон должен устанавливаться режим с большей плотностью ионного тока на поверхность.

Образцы войлока и картона имеют плоскую форму. Толщина СПЗ возле образца в НТП осциллирует в соответствии с колебаниями напряженности электрического поля. При этом толщины СПЗ  на противоположных сторонах образца изменяются в противофазе друг с другом. Соответственно, в противофазе изменяются и потенциалы противоположных сторон образца. Следовательно внутри капиллярно-пористых образцов войлока и картона  создается переменное электрическое поле, амплитуда напряженности которого оценивается величиной ~105 -105 В/м.

Основные полимеры в составе обувных картонов и войлока – коллаген и целлюлоза, - имеют очень малую энергию ионизации, всего около 0,2 эВ. Напряженности переменного электрического поля  внутри образца достаточно для эмиссии заряженных частиц с внутренних поверхностей этих материалов. В результате этого во внутреннем объеме войлока и картонов возникает пробой с образованием заряженных частиц. При рекомбинации этих частиц на поверхности образца выделяется энергия 15,76 эВ, которая передается поверхностным молекулам полимеров, что и приводит к объемной модификации нетканых материалов.

Таким образом, изменение физических свойств нетканых материалов  происходит за счет следующих факторов: наружная поверхность обрабатывается за счет бомбардировки низкоэнергетичными ионами (70-100 эВ) и их рекомбинации, а внутренняя поверхность между блоками кожи и бумаги в обувных картонах, также как и между волокнами шерсти в войлоке, модифицируется в результате рекомбинации на ней заряженных частиц, возникающих вследствие пробоя в пористом объеме. Передача энергии поверхностным атомам приводит к удалению загрязняющих веществ, модификации надмолекулярной структуры натуральных полимеров в составе материала. Это означает, что обработка  нетканых материалов в ВЧ плазме пониженного давления может привести к модификации их физических, механических, эксплуатационных свойств.

В третьей главе обосновывается выбор объектов исследования, приводятся их характеристики. В качестве объектов исследования выбраны волокна и нетканые материалы на базе целлюлозосодержащих природных полимеров, а также коллаген- и кератинсодержащих  твердых отходов кожевенного и мехового производства (обувные картоны марок С, СЦМ, ЗМ-1, технический картон марки МП, войлок технический тонкошерстный ГОСТ 288-72, войлок тонкошерстный для электрооборудования ГОСТ 11025-78, войлок технический полугрубошерстный ГОСТ 6308-71).

Представлено описание  плазменной установки ВЧE разряда пониженного давления, применяемой в процессах модификации исследуемых объектов. Входные параметры  плазменной установки варьировались в  следующих пределах:  частота генератора f= 13,56 ±10% МГц, давление в рабочей камере Р от 13,3 Па до 40,0 Па,  мощность разряда Wp  от 0,5 до 2,5 кВт, расход плазмообразующего газа G от 0,02 до 0,1 г/с, продолжительность обработки tобр от 1 до 45 мин. В качестве плазмообразующего газа использовался аргон или смесь аргона и пропан-бутана.

Охарактеризованы аппаратура и методики для проведения измерений характеристик плазменного потока: скорости, температуры, концентрации электронов, плотности тока, напряженности магнитного поля, мощности, теплового потока, энергии ионов и плотности ионного тока на поверхности образцов. Описаны методики  проведения экспериментальных исследований свойств натуральных волокон и нетканых материалов на их основе, проведена оценка погрешности  прямых и косвенных измерений характеристик физико-механических  и гигиенических свойств исследуемых объектов.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований взаимодействия НТП с неткаными материалами типа картон, полученных на базе целлюлозных и коллагенсодержащих отходов кожевенно-меховой промышленности.

На первом этапе работы представлялось целесообразным исследовать влияние НТП на каждый вид волокнистых компонентов обувных и технических картонов. Исходя из этого, модификации подвергались целлюлозосодержащие (крафтцеллюлоза) и коллагенсодержащие (хромовая стружка) природные полимеры. 

При подготовке волокнистых компонентов для последующих стадий получения картонов одним из наиболее важных процессов является размол, то есть расщепление волокна на  пучки или фибриллы в присутствии значительного количества воды. Качество размола напрямую зависит от способности волокнистых компонентов к смачиваемости и намокаемости, от степени влагопоглощения и набухания волокон, и в конечном итоге сказывается на физико-механических свойствах готовых листов картона. В связи с этим в качестве косвенного критерия влияния НТП на исследуемые объекты рассматривали изменение степени лиофильности поверхности волокон.

Установлено, что после обработки крафтцеллюлозы в атмосфере аргона влагопоглощение волокон увеличивается до 70% по сравнению с необработанными образцами. Это связано с тем, что  структура волокна становится менее компактной, увеличивается внешняя поверхность волокон за счет их разделения на продольные элементы, поверхность волокна приобретает ярко выраженные лиофильные свойства.

Аналогичная картина наблюдается при плазменной модификации коллагенсодержащей кожевенной стружки. Это объясняется изменением пористости материала. В кожевенных отходах размеры пор составляют от 1 до 100 мкм, причем до 63% составляют поры диаметром 3-20 мкм. Под воздействием НТП происходит усреднение размера пор, их  количественное увеличение. Увеличение степени набухания и влагопоглощения кожевенной стружки также связано с тем, что под действием ионов плазмообразующего газа коллагеновые волокна приобретают одноименные заряды, при этом происходит ослабление межмолекулярных связей, фибриллы волокон отталкиваются  друг от друга, что также облегчает доступ воды или рабочих растворов в межволоконный объем кожевенной стружки.

Исследования показали, что плазменная обработка волокнистых компонентов картонов в найденных режимах ( для крафтцеллюлозы при  Wp= 1,1 кВт, G =0,04 г/с, tобр=3 мин; для коллагенсодержащей стружки  при Wp= 1,8 кВт, G =0,04 г/с, tобр=5 мин) приводит к увеличению прочностных характеристик волокон. Так, наблюдается увеличение предела прочности при растяжении после замачивания волокон в воде на 4,75% для крафтцеллюлозы и на 7,4% для кожевенной стружки (рис.3). Как показали дальнейшие эксперименты, предварительная плазменная модификация волокнистых компонентов оказывает значительное влияние на физико-механические и гигиенические характеристики готовых листов картонов.

На следующей стадии исследований изучали влияние потока НТП на свойства обувных и технических картонов.

Воздействие низкотемпературной плазмы на обувной картон исследовали на различных стадиях получения материала: вариант 1 - обработка готовых листов картона (вар. 1), вариант 2 - предварительная плазменная модификация волокнистых компонентов картона с последующей дополнительной обработкой готовых листов материала (вар. 2).

Для установления закономерностей изменения физико–механических свойств обувных картонов под действием НТП при проведении экспериментальных исследований определяли жесткость картона при статическом изгибе, износостойкость, истираемость во влажном состоянии, предел прочности и относительное удлинение, устойчивость задников из обувного картона к оседанию. Проводились исследования плотности и удельного объема, намокаемости, изменение линейных размеров, гигроскопичности, влагоотдачи, сжимаемости и влажности обувных картонов.

Исследования показали, что наилучшие результаты достигаются при использовании второго варианта модификации. Так, после обработки по варианту 1 в течение tобр = 7 мин в потоке НТП  готового листа картона марки С предел прочности /к при растяжении после замачивания в воде увеличивается на 10 %, тогда как при предварительной плазменной модификации волокнистых компонентов картона с последующей обработкой готовых листов материала (вар. 2) этот показатель увеличивается на 40 % уже после tобр = 5 мин плазменного воздействия Аналогичные зависимости наблюдаются для  картона марки СЦМ (рис.4) и ЗМ-1 (рис.5).

Наблюдающиеся при этом различия в механических свойствах картонов различных марок при воздействии НТП зависят от процентного соотношения волокнистых составляющих и их физико-механических свойств. Так, прочностные характеристики обработанных обувных картонов марок С и СЦМ, в состав которых входят волокна целлюлозы, значительно превышают аналогичные характеристики картонов марки ЗМ-1, полностью образованных коллагеновыми волокнами.

Экспериментально установлено, что плазменная обработка по второму варианту (предварительная модификация волокон с последующей обработкой готовых листов) позволяет значительно увеличить прочностные и физико-механические показатели обувных картонов. В зависимости от марки картона значения относительного удлинения уменьшаются на 30-40%, жесткость при статическом изгибе увеличивается в среднем  в 1,5 раза, намокаемость уменьшается на 12-18%, истираемость деталей  обуви снижается в 2,5- 3 раза.

Проведенные исследования показали, что обработка в потоке НТП приводит к выравниванию свойств обувных  картонов в продольном и поперечном направлении. Коэффициент изотропии К обработанных образцов приближается к единице, это свидетельствует о том, что  показатели в продольном и поперечном направлении по площади листа картона имеют одинаковые или близкие к таковым значения, а следовательно изготавливаемые из картона детали можно вырубать в любом направлении, что позволяет экономично использовать готовые листы материала и сократить образующиеся при вырубке картонные отходы. Кроме того, плазменная модификация стелечных картонов позволяет стабилизировать линейные размеры как самих листов картонов, так и вырубленных из них деталей, то есть при увлажнении и последующей сушке  обувной стельки ее усадки не происходит.

Преимуществами технических картонов, изготовленных из коллагенсодержащих отходов, являются стойкость к многократным деформациям, эластичность, прочность, устойчивость к сухому и мокрому трению. Вместе с тем,  технический картон обладает неудовлетворительными показателями впитываемости технических жидкостей различной химической природы, а также характеризуется значительными изменениями линейных размеров деталей после вырубания. В связи с этим в работе исследовалась возможность улучшения свойств коллагенсодержащего технического картона марки МП с помощью НТП.

Взаимодействие картона марки МП с плазмой пониженного давления также исследовали на различных стадиях технологического процесса его производства: вариант 1 - обработка готовых листов картона (вар. 1), вариант 2 - предварительная плазменная модификация волокнистых компонентов картона с последующей дополнительной обработкой готовых листов материала (вар. 2). С целью придания  поверхности ярко выраженных лиофобных свойств обработку проводили в смеси аргон : пропан-бутан в соотношении 70:30.

Важным показателем картонов  является толщина материала. Толщина технических картонов варьируется от 1 до 4 мм в зависимости от назначения изготовленных  из них деталей машин и механизмов и должна оставаться неизменной в течение всего времени эксплуатации. Изменение толщины в процессе работы механизмов  под действием агрессивных сред может отрицательно сказаться на их работоспособности.  В связи с этим проводились исследования влияния плазменной обработки на толщину картона марки МП. Результаты исследований представлены на рис.6. Из рисунка видно, что при воздействии на образец НТП пониженного давления в течение tобр = 5 мин происходят конформационные изменения внутренней структуры волокон, наблюдается ее разрыхление под действием процессов объемной модификации и как следствие незначительное увеличение толщины образца..

С ростом продолжительности обработки до tобр = 15 мин происходит усреднение пор, упорядочивание волокон и уплотнение структуры приповерхностных слоев. При дальнейшем увеличении времени обработки происходит необратимая деструкция волокнистых компонентов картона, приводящая  к увеличению толщины картона, что значительно ухудшает свойства готовых листов материала. Обработка технического картона марки МП в найденном режиме позволяет достичь стабильности толщины вырубленных из него деталей.

Поскольку изделия, изготовленные из технических картонов, как правило,  постоянно взаимодействуют с влагой, гигроскопические свойства, определяющие способность материалов поглощать и отдавать водяные пары и воду, являются одними из важнейших физических свойств. Под действием НТП происходит уплотнение структуры материала, связанное с увеличением высокоэнергетического воздействия плазмы на волокнообразующую составляющую картона. Обработка в смеси аргон : пропан-бутан  в соотношении  70 : 30 приводит к уплотнению структуры картона, уменьшению межволоконного расстояния, и как следствие, снижению сродства поверхности волокна к жидким средам, то есть  позволяет получить картон с лиофобной поверхностью, что является одним из факторов, способствующих понижению впитываемости воды на 15%-40% в зависимости от варианта обработки материала (рис.7).

Результаты исследований влияния НТП на изменение впитываемости картона марки МП технического масла и бензина показали снижение впитывающей способности после обработки в потоке неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления. Так, впитываемость бензина после ВЧ плазменной обработки готовых листов картона (вар. 1) уменьшается  на 40 %,  при предварительной модификации волокнистых компонентов картона и последующей обработки готовых листов материала (вар. 2) – на 55 %. Для технического масла эти показатели составляют 15  и 35 % соответственно. Автомобильные уплотнители и прокладочные детали, вырубаемые из модифицированных технических картонов, приобретают явно выраженные лиофобные свойства, их впитывающая способность снижается от 35 до 55 процентов в зависимости от типа рабочей среды.

Результаты исследований структуры образцов технических картонов марки МП и обувных картонов марки СЦМ, С, ЗМ-1, обработанных с помощью НТП, и необработанных образцов данных марок картона на электронном микроскопе XL-30 ESEM TMP подтвердили, что в процессе плазменного воздействия происходят морфологические изменения исследуемых образцов картона как на поверхности, так и во всем объеме материала. В результате плазменной обработки наблюдается разделение волокнистых компонентов картона на продольные компоненты, увеличивается внешняя поверхность волокон и образуются дополнительные поры по всему объему материала. Структура обработанных образцов становится более упорядоченной. При дальнейшем увеличении мощности разряда и длительности плазменного воздействия микроструктура становится морфологически более однородной и  гладкой.

Для оценки и подтверждения возможных изменений структуры  образцов  проведены их дополнительные исследования методом ядерного магнитного резонанса низкого разрешения: ЯМР-релаксометрии и ЯМР широких линий. Анализ проведенных исследований показал, что в картонах структурно-динамическое воздействие плазмы направлено не только на целлюлозо- и коллагенсодержащие компоненты, но также на полимерное связующее и межмолекулярные комплексы вида полипептид + вода, разрушение которых облегчает процессы переориентации коллагеновых  волокон. Поэтому процесс переориентации макромолекулярных структур и перемещения связанной воды в неравновесной высоковязкой среде полимерной матрицы закономерно сопровождается образованием по крайней мере кинетически зафиксированных областей свободного объема (пор) различного масштаба и конфигурации, что закономерно отражается на морфологии и водопоглощении обработанных НТП образцов картонов.

В качестве объективных параметров оценки изменений структуры измерялись диаметры пор и коллагенсодержащих волокон картона с помощью прикладной компьютерной программы PXMeterv 1.0. по каждому изображению получены выборки, содержащие по 80-120 элементов. Для статистической обработки полученных экспериментальных данных использовали пакет прикладных математических программ MatxCAD 2000 Professional. Установлено, что форма пор становится близкой к правильной, наблюдается некоторое  уменьшение среднего значения их диаметра.

Таким образом, в процессе модификации образцов картона в потоке неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления наблюдаются морфологические изменения структуры, которые приводят к увеличению компактности сплетения волокон, уплотнению структуры картона, увеличению степени упорядоченности его микроструктуры. Происходит выравнивание физико-механических свойств картонов в продольном и поперечном направлениях, а также стабилизация линейных размеров готовых листов материала и вырубленных из них деталей.

В пятой главе представлены результаты  экспериментальных исследований взаимодействия ВЧ плазмы пониженного давления с войлоками различного назначения, изготовленными из кератинсодержащих отходов меховой и кожевенной промышленности.

Валяльно-войлочные материалы обладают высокими тепло-, звукоизолирующими и амортизирующими свойствами. В связи с этим технические войлоки  применяют в основном в качестве прокладочных деталей между металлическими поверхностями для предохранения их от коррозии, истирания, попадания на них загрязнений, а также для смягчения ударов и сотрясений и поглощения звука.

Кроме того, в легкой промышленности пластины из войлока технического полугрубошерстного применяются в качестве демпферных подушек гладильных машин при облагораживании пушно-мехового полуфабриката. Однако демпферные подушки не отвечают в полной мере требованиям потребителя, так как в процессе эксплуатации войлок быстро подгорает и истирается, приходя в негодность. В результате контакта очагов тления с проглаживаемыми меховыми шкурами происходит загрязнение бахтармы мехового полуфабриката, что сказывается на качестве готовой продукции.

В связи с этим проводились исследования по повышению термической устойчивости войлочных подушек и увеличению срока их эксплуатации. Использование разработанной пропиточной композиции, представляющей собой раствор NaCl концентрации 50 г/дм3, позволило увеличить число проглаженных меховых шкур на 40 % по сравнению с контрольными образцами. При использовании демпферных подушек, обработанных тремя промышленно выпускаемыми составами, увеличение количества проглаженных шкур составило 32 % и  20% соответственно (таблица 1).

Таблица 1. Результаты испытаний демпферных подушек, пропитанных различными составами

Пропитывающая  композиция

Количество проглаженных шкур, шт

Контрольный образец, без пропитки

30

Биопирен Нортекс-КП

36

Биопирен Нортекс-Ш

40

Антипирен Роса

40

Разработанная композиция

42

Анализ очагов выкристаллизации компонентов пропитывающих композиций показал, что пропитка войлочных пластин происходит не достаточно равномерно. Неравномерность пропитки  объясняется плохой адсорбционной способностью поверхности кератиновых волокон, образующих войлок, что в свою очередь  и обуславливает анизотропию его свойств. Повышение адсорбционной способности, связанной с изменением  степени лиофильности как отдельных  волокон, так и валяльно-войлочного материала в целом, удалось достичь  их модификацией  потоком неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления. В качестве критерия лиофильности войлока технического полугрубошерстного принимали значение капиллярности.

Установлено, что максимальное значение капиллярности образцов войлока технического полугрубошерстного достигается при следующих режимах плазменной модификации: Wp=1 кВт, Gаргон = 0,04 г/с, f = 13,56 МГц, Р = 26,6 Па, tобр = 15 мин. (рис.8). Капиллярность модифицированного образца относительно контрольного повышается более чем в 2,5 раза. Это вызвано тем, что в процессе плазменной модификации происходит упорядочивание волокнистой структуры нетканого материала, достигается существенное увеличение его впитывающей способности, приводящее к  равномерному проникновению пропиточного состава в межволоконное пространство.

Вместе с тем, увеличение степени лиофильности нетканого материала приводит к более интенсивному впитыванию войлоком влаги из окружающей среды, что впоследствии негативно сказывается на свойствах нетканого материала.

В связи с этим проводили поиск режима плазменной обработки, в результате модификации в котором валяльно-войлочный нетканый материал, обладая в объеме лиофильными свойствами, на поверхности должен  приобрести необходимые лиофобные свойства. Результаты представлены на рис.9.

       

Гигроскопичность внешнего слоя относительно внутреннего при плазменной обработке при следующих параметрах: Wp= 0,7 кВт, tобр = 15 мин; Gаргон+пропан = 0,04 г/с (70 : 30), f = 13,56 МГц, Р = 26,6 Па уменьшается в среднем на 35 %, внешний слой приобретает повышенные гидрофобные свойства.

Таким образом, опытным путем установлены режимы плазменной обработки, приводящие к образованию лиофильной или лиофобной поверхности кератинсодержащего волокна:

Один из этапов исследований посвящен изучению изменения значений показателей механических свойств войлока технического полугрубошерстного  при  воздействии на него потока НТП.

Предварительно образцы войлока технического полугрубошерстного обрабатывались по следующим вариантам:

вариант 1 – плазменная модификация образцов войлока технического полугрубошерстного в лиофильном режиме (Wp=1,0 кВт, tобр = 15 мин;Gаргон = 0,04 г/с, f = 13,56 МГц, Р = 26,6 Па);

вариант 2 – плазменная модификация образцов войлока технического полугрубошерстного в лиофобном режиме (Wp= 0,7 кВт, tобр = 15 мин; Gаргон+пропан = 0,04 г/с (70 : 30), f = 13,56 МГц, Р = 26,6 Па);

вариант 3 – плазменная модификация образцов войлока технического полугрубошерстного в лиофильном режиме с последующей модификацией в лиофобном режиме.

Анализ изменения прочностных характеристик модифицированных образцов (рис.10) показал, что обработка образцов по варианту 2 (плазменная модификация образцов войлока технического полугрубошерстного в лиофобном режиме) не оказывает существенного влияния на механическую прочность войлоков, а в некоторых случаях даже не достигает значений, полученных при обработке в лиофильном режиме. Это доказывает, что  модификация в лиофильном режиме в среде смеси аргона и пропана осуществляется преимущественно на поверхности материала. Использование 3 варианта обработки также не целесообразно, поскольку значительных изменений прочностных характеристик по сравнению с результатами обработки по варианту 1 не наблюдается. Лиофобизация  поверхности капиллярно-пористой структуры при сохранении лиофильных свойств внутри материала не приводит к существенному упрочнению материалов.

Рис. 10. Зависимость предела прочности на разрыв войлока технического тонкошерстного от времени обработки при различных вариантах модификации. Вар.1 - (Wp=1,0 кВт, tобр = 15 мин;Gаргон = 0,04 г/с, f = 13,56 МГц, Р = 26,6 Па); вар.2 - (Wp= 0,7 кВт, tобр = 15 мин; Gаргон+пропан = 0,04 г/с (70 : 30), f = 13,56 МГц, Р = 26,6 Па); вар.3 - последовательная обработка по вар.1 и вар.2

Таким образом, для увеличения прочностных показателей технических войлоков целесообразно использование лиофильного режима модификации. Проведенные исследования по продолжительности действия эффекта плазменной модификации свидетельствуют о сохранении эффекта в течение минимум 30 суток с момента модификации. В течение указанного времени наблюдается незначительное, в пределах 5%, колебание значений капиллярности и гигроскопичности для всех видов войлоков, не оказывающее существенного влияния на снижение физико-механических характеристик.

Результаты исследований структуры образцов войлоков различного назначения, обработанных в потоке НТП, показали, что в результате плазменного воздействия происходят морфологические изменения поверхности кератинового волокна шерсти.  В этой связи структурно-морфологические изменения кутикулы после ВЧ плазменной обработки исследовались методом просвечивающей электронной микроскопии ультратонких фиксированных срезов приповерхностных участков волокон, методами растровой электронной микроскопии и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (рис.11).

а

б

в

г

д

е

Рис. 11. Микрофотографии поверхности волокон технического войлока, полученные методом РЭМ: контрольный образец (а – х 525; б – х 1000); образец, обработанный в режиме Wp = 1,0 кВт, G = 0,04 г/с, P = 26,6 Па,  = 15 мин, плазмообразующий газ – аргон (в - х 525; г – х 1000); образец, обработанный в режиме после обработки в режиме Wp = 0,7 кВт, G = 0,04 г/с, P = 26,6 Па,  = 15 мин, плазмообразующий газ – смесь аргона с пропаном 70%:30% (д - х 525; е – х 1000)

Как следует из рисунков, образцы войлока представляют собой массу неплотно упакованных переплетенных кератиновых волокон, контактирующих между собой по ограниченным поверхностям. Поверхность  волокон контрольного образца обладает некоторой неоднородностью, степень раскрытия чешуек не одинакова по длине одного волокна. Наиболее важные и существенные изменения для технических войлоков наблюдаются при обработке материала в режиме Wp=1,0 кВт, tобр = 15 мин; Gаргон = 0,04 г/с, f = 13,56 МГц, Р = 26,6 Па  (рис.11, в,г).

Модификация войлока в лиофильном режиме способствует более равномерному раскрытию чешуек шерстяного волокна опытного образца по сравнению контрольным. Это происходит за счет придания НТП кератину кутикулы, имеющему амфотерный характер, отрицательного заряда, что вызывает взаимное электростатическое отталкивание одноименно зарядившихся чешуек кутикулы друг от друга и их раскрытие. Вследствие объемного плазменного воздействия на обрабатываемый материал, в корковом слое и сердцевине волоса, где присутствует воздух, зажигается плазма, и, как следствие, возникает избыточное давление, которое так же способствует раскрытию чешуек кутикулы. Под воздействием ВЧ разряда пониженного давления происходит переориентация некоторой части положительно заряженных функциональных групп аминокислот, входящих в состав кератина волоса, изначально направленных к сердцевине, к внешнему слою волоса. Происходят конформационные изменения макромолекул, которые, однако, не приводят к их деструкции.

При этом наблюдается разделение волокнисто-пористой структуры валяльно-войлочного нетканого материала, что приводит к увеличению капиллярности нетканого материала на 70 % . Кроме того, раскрытие чешуек волоса способствует лучшему сцеплению соседних волокон между собой. Таким образом, удается получить волокнистую структуру, обладающую повышенными прочностными характеристиками, что подтверждается экспериментально полученным увеличением предела прочности на разрыв в среднем на 15- 17 %.

Структурные изменения шерстяного волокна под воздействием потока низкотемпературной плазмы исследовали также методом рентгеноструктурного анализа, методом синхронного термического анализа (ДСК-ТГА), а также методом ядерного магнитного резонанса.

Результаты проведенных анализов подтверждают вывод о том, что обработка валяльно-войлочных материалов на базе кератинсодержащих волокон НТП приводит к  упорядочению их структуры без изменения химического состава (рис.12).

Представленные результаты подтверждают полученные ранее данные о  структурных изменениях образцов валяльно-войлочных материалов под воздействием плазменной обработки, приводящей к усреднению размеров пор и капилляров, разделению волокнистой структуры, уменьшению плотности и увеличению пористости исследуемого нетканого кератинсодержащего материала.

Шестая глава посвящена разработке технологических процессов производства технических нетканых материалов на базе отходов кожевенно-мехового производства с регулируемыми эксплуатационными характеристиками. За основу приняты традиционные технологии получения нетканых целлюлозо-, коллаген- и кератинсодержащих материалов. На основании результатов теоретических исследований влияния высокочастотной плазмы пониженного давления на структуру и свойства натуральных нетканых материалов (глава 2), а также экспериментальных исследований взаимодействия НТП с целлюлозо-, коллаген- и кератинсодержащими неткаными материалами и их волокнистыми компонентами, приведенных в главах 4 и 5, разработаны рекомендации  по включению НТП  на различных стадиях традиционных технологий получения нетканых материалов базе отходов кожевенно-мехового производства, что  позволит получить новые материалы с регулируемыми свойствами.

Обувные картоны, полученные по предложенной схеме (рис.13) обладают улучшенными показателями физико-механических свойств материала: предел прочности при растяжении после замачивания в воде повышается на 30-35 %, жесткость при статическом изгибе  - на 10 %, стойкость к истиранию -  на 55-85 %, относительное удлинение при растяжении в сухом состоянии уменьшается до 40 %. 

Включение в технологический цикл производства технических картонов марки МП модификации НТП (рис.14) приводит к  уменьшению линейной деформации и сжимаемости материала на 10% как в продольном, так и в поперечном направлениях, впитываемость воды уменьшается на 15 %, впитываемость бензина  - на 40 %. Предел прочности при растяжении в сухом виде в машинном направлении увеличивается на 15 %, а в поперечном - на 30 %, что свидетельствует о выравнивании свойств картона в обоих направлениях.

Предлагаемые технологии  позволяют  получить картоны с улучшенным комплексом физико-механических свойств. Кроме того, это позволяет значительно сократить доли брака в технологическом процессе получения картона и процент некондиционного товара, из него изготавливаемого.

 

 

 

Рис.13. Схема производства обувных картонов марок С, ЗМ-1, СЦМ

 

 

 

Рис.14. Схема производства технического картона

При разработке технологии производства кератинсодержащих  валяльно-войлочных материалов одной из основных задач являлось получение материалов с регулируемыми  показателями капиллярности и гигроскопичности, что, в свою очередь, приводит к повышению их эксплуатационных и гигиенических характеристик. Использование предлагаемой технологии (рис.15) позволило повысить прочностные характеристики  нетканых материалов в среднем на 20%, значения удлинения при разрыве - на 7-9%, сорбционную способность -  более чем в 2,5 раза.

Рис.15. Схема производства технического войлока

В приложении к диссертации содержатся акты использования результатов диссертационной работы на ООО «Меховщик», ООО "Мелита", ООО «Кожа и мех», ОАО "Спартак", ООО «ВОК «Карт». Положительные результаты апробации позволяют  рекомендовать разработанные технологические процессы к широкому использованию. Суммарный экономический эффект от внедрения плазменной обработки в технологии производства меха и обувных картонов  составляет 2,8 млн. в год.

Выводы

1. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны научно-технические основы создания нетканых материалов на базе отходов кожевенно-мехового производства за счет  обработки волокнообразующих компонентов и готовых нетканых материалов неравновесной низкотемпературной плазмой пониженного давления, позволяющие получить нетканые материалы с новыми, регулируемыми свойствами.

2.В результаты теоретических исследований взаимодействия ВЧ плазмы пониженного давления с неткаными материалами, обоснована возможность изменения свойств их свойств в результате  воздействия заряженных частиц плазмы на надмолекулярную структуру белков и целлюлозы, являющихся основными компонентами отходов кожевенно-меховой и текстильной промышленности, в объеме материала.

3. Установлено, что плазменная модификация не  оказывает химического воздействия на  структуру целлюлозо-, коллаген-, кератинсодержащего волокна,  обеспечивая в зависимости от выбранного режима обработки структурные изменения, необходимые для варьирования сорбционных и прочностных характеристик как самих волокон, так и нетканых материалов на их основе.

4.  Установлено, что для получения нетканых материалов на базе целлюлозо- и коллагенсодержащих волокон целесообразно проводить предварительную обработку волокон  в НТП в атмосфере аргона с целью придания поверхности волокна повышенной степени лиофильности.  Последующая повторная обработка изготовленных из модифицированных волокон готовых листов коллагенсодержащих  обувных  картонов позволяет добиться стабилизации линейных размеров листов картона и вырубленных из них деталей, достичь повышения предела прочности  при растяжении после замачивания на 30-35%, жесткости при статическом изгибе на 10%, стойкости к истиранию на 55-85% в зависимости от состава волокнообразующей смеси. При этом показатель относительного удлинения при растяжении в сухом состоянии уменьшается до 40%.

5.  Установлено, что плазменная обработка готовых листов технических картонов  в смеси аргон: пропан-бутан приводит к уменьшению впитываемости воды на 40%, бензина на 55%, технического масла на 35%. При этом коэффициент анизотропии приближается к единице, что позволяет вырубать детали в любом направлении без изменения их физико-механических характеристик.

6. Определены параметры плазменной модификации нетканых материалов на основе кератинсодержащих волокон. ВЧЕ плазменная обработка в атмосфере аргона позволяет направленно изменять степень лиофильности материала как на его поверхности, так и во всем объеме, при этом капиллярность войлока увеличивается более чем в 2,5 раза, прочностные характеристики – на 20%. Использование в качестве плазмообразующего газа смеси аргон: пропан-бутан приводит к образованию лиофобной поверхности и уменьшению гигроскопичности материала на 30-35%.

7.  Установлено, что обработка кератинсодержащих нетканых материалов  в лиофильном режиме приводит к равномерному распределению  по всему объему пропитывающих композиций и позволяет получить материал с равномерными показателями физико-механических свойств во всех направлениях. Последующая  плазменная обработка в лиофобном режиме способствует образованию лиофобной поверхности, закреплению полученного эффекта и существенному снижению вероятности проникновения в объем материала внешней влаги.

8.  На основании проведенных исследований разработаны новые технологии производства нетканых материалов на базе отходов кожевенно-мехового производства, позволяющие получать нетканые материалы различного назначения с регулируемыми физико-механическими и эксплуатационными характеристиками. Суммарный  экономический эффект от внедрения разработанных технологий составил 2,8 млн. руб в год.

Работы по теме диссертации

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК РФ, монография

  1. Абдуллин И.Ш. Обработка обувных картонов высокочастотной плазмой пониженного давления/ И.Ш. Абдуллин, Л.Р.Джанбекова, Р.Б. Файзуллина// Кожевенно-обувная промышленность. – 2006. – №6. – С. 45–46.
  2. Абдуллин И.Ш. Особенности наноструктуры кожевенного материала, полученного с применением  высокочастотной плазменной обработки / И.Ш.Абдуллин, Э.Ф.Вознесенский, И.В. Красина, Г.Н. Кулевцов, Л.Р.Джанбекова // Нанотехника. – № 4. – 2008 – C. 75-78.
  3. Гимадитдинов Р.Н. Влияние ВЧ плазмы пониженного давления на впитывающую способность нетканых материалов / Р.Н.Гимадитдинов, Л.Р.Джанбекова, И.Ш.Абдуллин // Кожевенно-обувная промышленность. – 2008. – № 5. – С.38.
  4. Кулевцов Г.Н. Улучшение технологических свойств кожевенного сырья путем применения высокочастотной плазмы/ Г.Н. Кулевцов, И.Ш. Абдуллин, Э.Ф. Вознесенский, И.В. Красина, Л.Р. Джанбекова // Кожевенно-обувная промышленность. – 2008. – № 6. – С.44.
  5. Джанбекова Л.Р. Влияние  неравновесной  низко-температурной  плазмы пониженного давления на процесс отбеливания овечьей шерсти /Л.Р. Джанбекова, Г.Н. Кулевцов, И.Ш. Абдуллин // Кожевенно-обувная промышленность. – 2008. – № 6. –С.43.
  6. Кулевцов Г.Н. Влияние НТП на ультраструктуру и технологические свойства кожевенного полуфабриката / Г.Н. Кулевцов, И.Ш. Абдуллин, Э.Ф. Вознесенский, И.В. Красина, Л.Р. Джанбекова // Кожевенно-обувная промышленность. – 2008. – № 6. - С.45.
  7. Абдуллин И.Ш. О возможности математического описания пористой структуры кожевенного материала  на разных этапах / И.Ш. Абдуллин, Э.Ф. Вознесенский, И.В. Красина,  Г.Н. Кулевцов, Л.Р. Джанбекова  // Кожевенно-обувная промышленность. - 2008. - № 6. -  С.50.
  8. Абдуллин И.Ш. Зависимость между деформациями волокнистых элементов и пористостью  кожевенного материала при  ВЧЕ плазменной модификации / И.Ш. Абдуллин, Э.Ф. Вознесенский, И.В. Красина, Л.Р. Джанбекова, Е.И. Мекешкина-Абдуллина // Вестник Казанского технологического университета. – 2008. – №6. – С.12-16.
  9. Вознесенский Э.Ф. Применение метода графического моделирования при исследовании микроструктуры шерстяного волокна / Э.Ф. Вознесенский, Л.Р. Джанбекова, Е.А. Панкова, И.Ш. Абдуллин, С.А. Голайдо, К.Э. Разумеев // Овцы, козы, шерстяное дело. – 2009. – №1. – С. 55-57.
  10. Абдуллин И.Ш. Разработка графической модели микроструктуры натурального кератинсодержащего высокомолекулярного материала / И.Ш. Абдуллин, Э.Ф. Вознесенский, И.В. Красина, Л.Р. Джанбекова, Е.А. Панкова// Вестник Казанского технологического университета. – 2009. – №3. – С.62-64.
  11. Ибрагимов Р.Г. Модификация обувного картона высокочастотной плазмой пониженного давления / Р.Г. Ибрагимов, С.Н. Степин, М.Ф. Шаехов, Л.Р. Джанбекова // Вестник Казанского технологического университета. – 2009. – №4.  –С.87-95.
  12. Джанбекова Л.Р. Физическая модель взаимодействия коллагенсодержащих волокнистых материалов с низкотемпературной плазмой пониженного давления/ Л.Р. Джанбекова // Вестник Казанского технологического университета. – 2009 -.№4. - С.193-198.
  13. Джанбекова Л.Р. Исследование влияния плазменной модификации на изменение структуры валяльно-войлочных материалов методом ЯМР-релаксометрии / Л.Р. Джанбекова, П.П. Суханов, Э.Ф. Вознесенский, И.Ш. Абдуллин, А.Ф. Дресвянников // Вестник Казанского технологического университета. – 2009. – №4.  – С.72-75.
  14. Абдуллин И.Ш. Модификация поверхности волокон шерсти в низкотемпературной плазме ВЧ разряда / И.Ш. Абдуллин, Ф.С. Шарифуллин, Э.Ф. Вознесенский, Л.Р. Джанбекова //Известия вузов. Технология легкой промышленности. – 2010. – №2. – С.11-14.
  15. Джанбекова Л.Р. Особенности волокнистого сырья, используемого в производстве картонов / Л.Р. Джанбекова // Вестник Казанского технологического университета. – 2010. – №10. – С.562-564.
  16. Джанбекова Л.Р. Исследование изменения впитывающей способности технических картонов под действием плазмы пониженного давления / Л.Р. Джанбекова // Вестник Казанского технологического университета. – 2010. – №11.  – С.559-561.
  17. Джанбекова Л.Р. Методы модификации нетканых материалов на базе целлюлозосодержащих волокон // Л.Р. Джанбекова // Вестник Казанского технологического университета. –2011. – №5. – С.284-287.
  18. Вознесенский Э.Ф. Пространственная геометрическая модель микроструктуры шерстяного волокна / Э.Ф. Вознесенский, Л.Р. Джанбекова, И.Ш. Абдуллин, И.В. Красина, К.Э. Разумеев // Швейная промышленность. – 2011. – № 5. – С.16-17.
  19. Джанбекова Л.Р. Структурно-динамический анализ валяльно-войлочных материалов, обработанных низкотемпературной плазмой / Л.Р. Джанбекова, П.П. Суханов, И.Ш. Абдуллин, К.Э. Разумеев // Швейная промышленность. – 2011. – № 6. – С.26-30.
  20. Джанбекова Л.Р. Структурно-динамический анализ модифицированных нетканых  материалов /Л.Р. Джанбекова, П.П. Суханов, И.Ш. Абдуллин, Э.Ф. Вознесенский, А.Ф. Дресвянников // Вестник Казанского технологического университета. – 2011. – №20. – С.170-176.
  21. Джанбекова Л.Р. Влияние неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления на целлюлозосодержащую составляющую картонов/ Л.Р. Джанбекова, И.Ш. Абдуллин, А.Ф. Дресвянников // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. – №3. – С.218-219.
  22. Джанбекова Л.Р. Особенности  процесса  плазменной модификации валяльно-войлочных  материалов / Л.Р. Джанбекова, П.П. Суханов, Э.Ф. Вознесенский, А.Ф. Дресвянников // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. – №3. – С.215-217.
  23. Джанбекова Л.Р. Влияние режима плазменной обработки на молекулярную подвижность  и  молекулярную упаковку  валяльно-войлочных  материалов / Л.Р. Джанбекова, П.П. Суханов, И.Ш. Абдуллин, А.Ф. Дресвянников // Записки Казанского государственного университета. – 2012. - № 3. -  С.47-51.
  24. Кулевцов Г.Н. Повышение эффективности использования сырья, полуфабриката, отходов и вспомогательных материалов кожевенного производства с применением низкотемпературной плазмы / Г.Н. Кулевцов, Л.Р. Джанбекова, И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин, И.В. Красина, Э.Ф. Вознесенский // Казань: изд-во Казан.гос.технол.ун-та. – 2008. – 260 с.

Материалы конференций, статьи

  1. Абдуллин И.Ш.Модификация обувных картонов из кожевенного волокна с помощью ВЧ плазмы пониженного давления/ И.Ш. Абдуллин, Р.Б. Файзуллина., Л.Р. Джанбекова// Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых "Новые технологии и материалы в производстве кожи и меха".– Казань. – 2005. – С.98-102.
  2. Абдуллин И.Ш. Модификация обувных картонов ВЧ плазмой пониженного давления / И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, Р.Б. Файзуллина// IV Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии.  – Иваново. – 2005. – Т 2. – С. 450 – 452.
  3. Абдуллин И.Ш. Модификация ВЧ плазмой искусственных высокомолекулярных материалов на базе коллагенсодержащих и целлюлозосодержащих волокон, применяемых в обувной промышленности  давления / И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, Р.Б. Файзуллина // Материалы ХI Международной конференции студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений». – Казань. – 2005. – С. 141.
  4. Абдуллин И.Ш. Модификация кожевенных и целлюлозных отходов легкой промышленности с целью дальнейшего их применения при изготовлении обувных картонов/ И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, Р.Б. Файзуллина // Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых "Новые технологии и материалы в производстве кожи и меха". – Казань. – 2006. – С.70-73.
  5. Абдуллин И.Ш. Модифицирование обувных картонов на основе коллаген- и целлюлозосодержащих природных полимеров с помощью плазменной обработки/ И.Ш.Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, В.С. Желтухин, Р.Б.Файзуллина // Материалы, технологии, инструменты. – 2006. – №1, Т 11. – С. 89–92.
  6. Абдуллин И.Ш. ВЧ плазма пониженного давления как эффективный метод модификации обувных картонов / И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, Р.Б. Файзуллина // Материалы III Всероссийской конференции молодых ученых «Фундаментальные проблемы новых технологий в 3-ем тысячелетии». – Томск. – 2006. – С. 142–145.
  7. Абдуллин И.Ш. ВЧ плазменная модификация материалов типа картона с целью повышения конкурентоспособности обуви/ И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, Р.Б. Файзуллина// Материалы  международной научно-практической конференции "Профессиональная и творческая подготовка специалистов легкой промышленности". – Египет, Хургада. – 2006. –  С.14-22.
  8. Абдуллин И.Ш. Модификация технических картонов с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы / И.Ш. Абдуллни, Л.Р. Джанбекова, Р.Б. Файзуллина // III Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых "Новые технологии и материалы легкой промышленности". – Казань. – 2007. – С.37-41.
  9. Джанбекова Л.Р. Влияние неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления на влагообменные свойства целлюлозо-  и коллагенсодержащих натуральных ВММ/ Л.Р. Джанбекова, И.Ш. Абдуллин// IV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых "Новые технологии и материалы легкой промышленности". – Казань – 2008. – С.163-166.
  10. Тимербулатов Л.Р. Исследование изменений структуры волокнистых материалов под воздействием низкотемпературной плазмы пониженного давления/ Л.Р. Тимербулатов, Л.Р. Джанбекова, Р.Б. Файзуллина // Материалы VIII Республиканской школы студентов и аспирантов "Жить в 21 веке". – Казань. – 2008. – С.20-22.
  11. Абдуллин И.Ш. Исследование влияния высокочастотной плазмы пониженного давления на свойства нетканых материалов / И.Ш. Абдуллин, Р.Н. Гимадитдинов, Л.Р. Джанбекова, Л.Р. Тимербулатов // IV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых "Новые технологии и материалы легкой промышленности". – Казань. – 2008. – С.85-86.
  12. Абдуллин И.Ш. Повышение гидрофильных свойств нетканых материалов под действием высокочастотной плазмы пониженного давления / И.Ш. Абдуллин, Р.Н. Гимадитдинов, Л.Р. Джанбекова // Материалы V Международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии. – Иваново. – 2008. – С.630-631.
  13. Джанбекова Л.Р. Исследование изменений капиллярности нетканых материалов под действием ВЧЕ плазмы пониженного давления / Л.Р. Джанбекова, И.Ш. Абдуллин, К.Э. Разумеев // «Разработка научных основ и промышленное освоение эффективных технологических комплексов для производства высококачественных изделий из шерсти  и других натуральных и химических волокон». Сб. научных трудов ОАО НПК "ЦНИИШерсть".  – Москва. – 2008. – С.239-242.
  14. Джанбекова Л.Р. Исследование структуры  обувных картонов методом ЯМР-спектроскопии / Л.Р. Джанбекова // Материалы V Международной научно-практической конференции  "Кожа и мех в XXI веке. Технология, качество, экология, образование".– Улан-Удэ. –  2009. – С.183-185.
  15. Джанбекова Л.Р. Плазменная модификация подошвенного войлока / Л.Р. Джанбекова // V Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых "Новые технологии и материалы легкой промышленности".– Казань. – 2009. –С.71-74.
  16. Джанбекова Л.Р. Исследование влияния высокочастотной плазмы пониженного давления на свойства нетканых материалов /Л.Р. Джанбекова, Л.Р. Тимербулатов, Р.Н. Гимадитдинов// V Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых "Новые технологии и материалы легкой промышленности". – Казань. – 2009. – С.85-88. 
  17. Джанбекова Л.Р. Модификация натуральных кератинсодержащих полимеров высокочастотной плазмой пониженного давления / Л.Р. Джанбекова, А.В. Джанбекова// Материалы XIII Международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений – V Кирпичниковские чтения». – Казань. – 2009. – С.376.
  18. Варганова Э.И. Плазменная модификация фильтров на основе картонов /Э.И. Варганова, Л.Р. Джанбекова, И.Ш. Абдуллин // Всероссийская научно-практическая конференция с элементами научной школы «Наноматериалы, нанотехнологии, наноиндустрия». – Казань. – 2010. – C.95-99.
  19. Джанбекова Л.Р. Изменение гигроскопичности материалов  на базе кератинсодержащих отходов под воздействием неравновесной низкотемпературной плазмой /Л.Р. Джанбекова, И.Ш. Абдуллин // III Мiжнародна науково-практична конференцiя "Сучаснi екологiчно безпечнi технологii вироббництва шкiри та хутра". – Киiв. – 2010. – С.84-86.
  20. Джанбекова Л.Р. Изучение влияния металлизации на прочностные и  эксплуатационные характеристики шерстяных войлоков / Л.Р. Джанбекова, И.Ф. Файзрахманов, Р.Н. Сабирзянова, А.В. Джанбекова // VI Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых "Новые технологии и материалы легкой промышленности". – Казань. – 2010. – С.356-359.
  21. Джанбекова Л.Р. Изучение структуры модифицированных  кератинсодержащих материалов методом ЭПР / Л.Р. Джанбекова, Э.Ф. Вознесенский // Материалы Международной научно-технической конференции "Инновационность  научных исследований в текстильной и легкой промышленности".  Москва. 2010. С.206-208.
  22. Джанбекова Л.Р. Исследование влияния ионно-плазменного напыления наночастиц  титана на свойства нетканых материалов / Л.Р. Джанбекова, Р.Н. Сабирзянова //Материалы Всероссийской конференции с элементами  научной школы для молодежи "Неорганические соединения и функциональные материалы". – Казань. – 2010. – С.85.
  23. Джанбекова  Л.Р. Плазменная модификация технических картонов на различных стадиях их получения / Л.Р. Джанбекова// VI Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых "Новые технологии и материалы легкой промышленности". – Казань. – 2010. – С.149-151.
  24. Джанбекова Л.Р. Исследование влияния ВЧ разряда  на структуру кератинсодержащих полимеров методом ЯМР-релаксометрии / Л.Р. Джанбекова, П.П. Суханов, И.Ш. Абдуллин // Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи "Проведение научных исследований в области синтеза, свойств и переработки ВМС, а также воздействия физических полей на протекание химических реакций". – Казань. – 2010. - С. 6.
  25. Варганова Э.И. Обработка фильтров из картона неравновесной низкотемпературной плазмой пониженного давления / Э.И. Варганова, Л.Р. Джанбекова, И.Ш. Абдуллин // Материалы Международной конференции "Физика высокочастотных разрядов", посвященной 100-летию Г.И.Бабата. – Казань. – 2011. – С.284-285.
  26. Джанбекова Л.Р. Ионно-плазменная модификация шерстяных нетканых материалов / Л.Р. Джанбекова, Л.А. Сагирова, И.Ш. Абдуллин // Материалы Международной конференции "Физика высокочастотных разрядов", посвященной 100-летию Г.И.Бабата. – Казань. – 2011. – С.300.
  27. Сабирзянова Р.Н. Исследование изменения фильтрующей способности нетканых материалов под влиянием  воздействия НТП / Р.Н. Сабирзянова, Л.А. Сагирова, Л.Р. Джанбекова, И.Ш. Абдуллин // Материалы V Российской студенческой научно-технической конференции "Вакуумная техника и технология". – Казань. – 2011. – С.58.
  28. Джанбекова Л.Р. Изучение влияния неравновесной низкотемпературной  плазмы ВЧЕ-разряда на прочностные характеристики шерстяного войлока / Л.Р. Джанбекова // Материалы Международной конференции "Физика высокочастотных разрядов", посвященной 100-летию Г.И.Бабата. – Казань. – 2011. – С.337.
  29. Джанбекова Л.Р.Физическая модель воздействия ВЧ разряда пониженного давления на обувные картоны/ Л.Р. Джанбекова, В.С. Желтухин // Материалы Международной конференции "Физика высокочастотных разрядов", посвященной 100-летию Г.И.Бабата. – Казань. – 2011. – С.105.
  30. Джанбекова Л.Р. Исследование свойств модифицированных шерстяных войлоков / Л.Р. Джанбекова, Р.Н. Сабирзянова // Нетканые материалы. – 2011. – Март. – С.24-25.
  31. Садыкова Г.С. Плазменная модификация фильтров на основе коллагенсодержащих отходов / Г.С. Садыкова, Э.И. Варганова, И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова// Всероссийский конкурс  научно-исследовательских работ студентов вузов в области нанотехнологий и наноматериалов. – Казань. – 2011. - С.376-379.
  32. Джанбекова Л.Р.  Исследование характеристик вч разряда пониженного давления, применяемого для обработки нетканых материалов на базе натуральных волокон / Л.Р. Джанбекова, М.Ф. Шаехов, И.Ш. Абдуллин // VI Международная научная конференция «Актуальные вопросы современной техники и технологии».  – Липецк. – 2012. – С.162-165.
  33. Джанбекова Л.Р. О влиянии режима плазменной обработки на структуру кератинсодержащих нетканых материалов / Л.Р. Джанбекова, П.П. Суханов, И.Ш. Абдуллин // Материалы Международной конференции «Современные достижения науки». – Баку, Азербайджан. – 2012. – С.73-77.

Апробация работы (тезизы докладов)

  1. Абдуллин И.Ш. Модификация материалов на основе ВМС с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы / И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, М.Ф. Шаехов //Научная сессия КГТУ. – Казань. – 1999.  – С.16.
  2. Абдуллин И.Ш. Плазменная модификация целлюлозосодержащих материалов / И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, М.Ф. Шаехов // Научная сессия КГТУ. – Казань. – 2003. – С.255.
  3. Абдуллин И.Ш. Plasma modification of cellulose contained  materials / И.Ш Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, П.П. Суханов, М.Ф. Шаехов // IV Международная конференция «Физика плазмы и плазменные технологии». – Беларусь, Минск. –  2003. – С.716-717.
  4. Абдуллин И.Ш. Изучение механизмов отверждения покрытий  целлюлозосодержащих материалов, модифицированных низкотемпературной плазмой / И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, П.П. Суханов, М.Ф. Шаехов // IV Международная научная конференция «Полимерные композиты, покрытия, пленки». –Гомель, Белорусь. – 2003. – С.151-152.
  5. Джанбекова Л.Р. Модификация материалов обувной промышленности на основе природных полимеров  / Л.Р. Джанбекова, Р.Б. Файзуллина // Научная сессия КГТУ. – Казань. – 2005. – С. 269.
  6. Абдуллин И.Ш. Модификация обувных картонов на основе коллаген- и целлюлозосодержащих полимеров с помощью плазменной обработки / И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, Р.Б. Файзуллина // Международная научно-техническая конференция «Полимерные композиты и трибология (ПОЛИКОМТРИБ-2005)». – Беларусь, Гомель.  –2005. – С.175-176.
  7. Абдуллин И.Ш. Физическая модель модификации обувных картонов с помощью ВЧ плазмы пониженного давления/ И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин, Р.Б. Файзуллина, Л.Р. Джанбекова // ХХХII Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС. – Звенигород.–2005. – С. 240.
  8. Абдуллин И.Ш. Применение ВЧ плазмы пониженного давления для модификации композиций на основе природных высокомолекулярных полимеров, используемых в обувной промышленности / И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, Р.Б. Файзуллина, М.Ф. Шаехов // Научная сессия КГТУ. – Казань. – 2006. – С. 267.
  9. Абдуллин И.Ш. Модификация волокнистых компонентов технических картонов с помощью ВЧ плазмы пониженного давления/ И.Ш. Абдуллин, Л.Р. Джанбекова, Р.Б. Файзуллина// Научная сессия КГТУ. – Казань. – 2007. – С. 269.
  10. Абдуллин И.Ш. Исследование возможности получения войлока с повышенными гидрофильными свойствами / И.Ш. Абдуллин, Р.Н. Гимадитдинов, Л.Р. Джанбекова // Научная сессия КГТУ. – Казань. – 2008. – С.306.
  11. Абдуллин И.Ш. Разработка технологии получения войлока с повышенными  огнестойкими свойствами / И.Ш. Абдуллин, Р.Н. Гимадитдинов, Л.Р. Джанбекова, Л.Р. Тимербулатов // Научная сессия КГТУ. – Казань. – 2008. – С.306.
  12. Абдуллин И.Ш. Изучение влияния высокочастотной плазмы пониженного давления на капиллярные свойства нетканых материалов / И.Ш. Абдуллин, Р.Н. Гимадитдинов, Л.Р. Джанбекова // Международная научно-техническая конференция «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности». – Москва. – 2008. – С.122.
  13. Джанбекова Л.Р. Использование низкотемпературной плазмы пониженного давления в процессах производства картонов / Л.Р. Джанбекова, И.Ш. Абдуллин // Международная научно-техническая конференциия«Современные проблемы текстильной и легкой промышленности». – Москва. – 2008. – С.128.
  14. Гимадитдинов Р.Н. Исследование возможности получения войлока с улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами / Р.Н. Гимадитдинов, Л.Р. Джанбекова, И.Ш. Абдуллин// Научная сессия КГТУ. – Казань – 2009. – С.253.
  15. Джанбекова Л.Р. Исследование структуры капиллярно-пористых  нетканых материалов методом ЯМР-релаксометрии / Л.Р. Джанбекова, П.П. Суханов // Научная сессия КГТУ.  – Казань. – 2009. – С.269.
  16. Джанбекова Л.Р. Обработка подошвенного войлока высокочастотной плазмой пониженного давления / Л.Р. Джанбекова, Л.Р. Тимербулатов //Научная сессия КГТУ. – Казань. – 2009. – С.270.
  17. Абдуллин И.Ш. Применение высокочастотной плазмы пониженного давления для модификации нетканых материалов / И.Ш. Абдуллин, Р.Н. Гимадитдинов, Л.Р. Джанбекова // XXXVI Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС. – Звенигород. –2009. – С. 210.
  18. Джанбекова Л.Р. Исследование влияния НТП  на фильтрующую способность целлюлозосодержащих нетканых материалов / Л.Р. Джанбекова // Научная сессия КГТУ. – Казань. – 2010. – С.274.
  19. Джанбекова Л.Р. Исследование ВЧ плазменной модификации шерстяных нетканых материалов методом ЭПР / Л.Р. Джанбекова, Э.Ф. Вознесенский, И.Ш. Абдуллин // XXXVII Международная конференция по физике плазмы и УТС. – Звенигород. –C.266.
  20. Джанбекова Л.Р. Способы получения волокнистых материалов с заданными свойствами / Л.Р. Джанбекова, Л.А. Сагирова, И.Ш. Абдуллин //Научная сессия КГТУ. – Казань. – 2011. –С. 314.
  21. Джанбекова Л.Р. Исследование характеристик высокочастотного емкостного разряда пониженного давления при обработке  коллаген- и кератинсодержащих нетканых материалов  / Л.Р. Джанбекова, М.Ф.Шаехов // Научная сессия КНИТУ. – Казань, 2012. – С.333.
  22. Джанбекова Л.Р. Математическое  моделирование процессов обработки капиллярно-пористых нетканых материалов ВЧ разрядом пониженного давления / Л.Р. Джанбекова, В.С. Желтухин // Научная сессия КНИТУ.  – Казань. – 2012. – С.333.
  23. Абдуллин И.Ш. Изменение физических свойств картона под влиянием плазмообработки / И.Ш. Абдуллин, Э.И. Варганова, Л.Р. Джанбекова // XXXIX Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС. –. Звенигород. – 2012. - С.161.
  24. Voznesensky E. The numericalmodel of distribution of low-energetic ion streamon a surface ofwoolen fibers duringmodification in the radiofrequency gas discharge / E. Voznesensky, L. Dzhanbekova , I. Abdullin // the 14th annual conference of the Israel Plasma Science and Technology Association (IPSTA). – Israel. –2012. –  P.42.

  1. Zheltukhin V. Physical model of lowered pressure rf discharge influence on footwear cardboards / V. Zheltukhin,  L. Dzhanbekova // the 14th annual conference of the Israel Plasma Science and Technology Association (IPSTA). – Israel.  – 2012. – P.44.

Соискатель Джанбекова Л.Р.

Заказ №  Тираж 100 экз.

Офсетная лаборатория КНИТУ  420015 г. Казань, ул. К. Маркса, 68






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.