Проектирование и моделирование технологии иглопробивных нетканых материалов с целью прогнозирования и оптимизации их физико-механических характеристик

• Автор: Бурибаева, Ирина Николаевна
• Шифр специальности: 05.19.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Современное состояние научных исследований физикомеханических характеристик иглопробивных нетканых материалов
1.1. Анализ влияния свойств химических волокон на физикомеханические характеристики иглопробивных материалов
1.2. Анализ влияния структуры и поверхностной плотности волокнистого холста на свойства иглопробивных нетканых материалов
1.3. Анализ влияния параметров процесса иглопрокалывания и конструкции пробивных игл на свойства и структуру иглопробивных нетканых материалов.
1.4. Анализ результатов научных исследований в области прогнозирования прочностных свойств иглопробивных нетканых материалов

1.5. Методы системного анализа для исследования

технологических систем

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. Методика выполнения работы.

2.1. Методика выработки образцов иглопробивных полотен

2.1.1. Характеристика используемого сырья.
2.1.2. Характеристика используемого оборудования
2.2. Методика обработки экспериментальных данных
2.2.1. Общая методика определения безразмерных параметров
на основе анализа размерностей исходных факторов
2.2.2. Алгоритмы формирования безразмерных параметров
и особенности их реализации.
2.2.3. Особенности использования безразмерных параметров при разработке математических моделей для показателей свойств материалов.
2.2.4. Обобщенные безразмерные параметры для описания свойств в иглопробивных материалов с учетом свойств сырья и параметров технологического процесса.
2.2.5. Планирование эксперимента для построения регрессионных моделей 2го порядка и методика проведения экспериментальных исследований.
2.3. Методика оценки свойств используемого сырья и
иглопробивных полотен.
Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. Формирование математических моделей для физикомеханических показателей иглопробивных нетканых материалов
ЗЛ.Формирование математических моделей при варьируемой поверхностной плотности полотна
3.2. Получение математических моделей для фиксированных значений поверхностной плотности.
3.3. Формирование канонических моделей для физикомеханических
показателей нетканого материала.
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. Оптимизация характеристик нетканого материала и условий его формирования.
4.1. Безусловная оптимизация по разрывной нагрузке материала
4.2. Условная оптимизация по разрывной нагрузке материала
Выводы по главе
ГЛАВА 5. Исследование и оптимизация теплоизоляционных свойств иглопробивных материалов.
5.1. Методика измерения коэффициента теплопроводности иглопробивных материалов.
5.2. Принципиальная силовая и измерительная схема для
рабочей ячейки бикалориметра.
5.2.1. Методика проведения измерений и расчета коэффициента теплопроводности
5.2.2. Относительная погрешность определения коэффициента Теплопроводности.
5.3. Экспериментальное исследование теплофизических свойств нетканого материала
5.4. Математические модели прогнозирования теплофизических свойств материала и их оптимизация.
5.5. Анализ возможностей снижения себестоимости
иглопробивного полотна.
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


При многократном иглопрокалывании волокнистого холста переориентированная часть волокон становится связующим элементом, как в плоскости отдельных слоев, так и между слоями, создавая, таким образом, объемный материал пространственную структуру, устойчивую к механическим воздействиях. Непосредственное влияние на свойства иглопробивного материала оказывают природа волокон, а также их физикомеханические и эксплуатационные свойства. Свойства волокон можно разделить на две группы табл. Исследованием влияния природы и физикомеханических свойств волокон на прочностные характеристики иглопробивных материалов занимались многие отечественные и зарубежные исследователи. Применение более длинных волокон почти всегда оказывает положительное влияние на свойства иглопробивных нетканых материалов. С увеличением длины волокон возрастает стабильность размеров холста при иглопрокалывании, так как длинные волокна менее подвижны. Кроме того, появляется возможность получения иглопробивного материала с большей объемной массой. Даже небольшое увеличение длины волокон, например с мм до мм, приводит к значительному увеличению прочности иглопробивного материала и снижает его неровноту по прочности. Однако, при иглопрокалывании в результате динамического ударного воздействия игл наблюдается обрывность волокон и уменьшение их длины, что ведет к ухудшению свойств иглопробивного материала. Длинные волокна в процессе иглопрокалывания повреждаются более интенсивно, чем короткие, а при одной и той же длине волокон их обрывность возрастает с увеличением плотности прокалывания и числа проходов полотна через иглопробивную машину, так как в этом случае иглы значительно чаще воздействуют на волокна. С уменьшением линейной плотности волокон увеличивается сила прокалывания, так как зазубрины иглы способны захватить большее число тонких волокон, возрастает стабильность размеров и объемная плотность волокнистого холста, уменьшается толщина материала. При уменьшении линейной плотности волокон возрастает также разрывная нагрузка материала, так как в этом случае увеличивается число волокон в поперечном сечении материала и их суммарная абсолютная прочность 5. При использовании более извитых волокон увеличиваются стабильность размеров волокнистого холста в процессе иглопрокалывания и разрывная нагрузка материала . В работе 7 подчеркивается, что использование коротких и тонких волокон вызывает затруднение, состоящее в забивании перфорированных плит машин. Их переработка связана с необходимостью изменения частоты прокалывания и подбором специальных игл приводит к значительному ухудшению стабильности размеров холста, но, в тоже время, и способствует образованию более плотных иглопробивных материалов. В работе 8 выявлено, что применение более тонких и более длинных волокон обеспечивает получение иглопробивных материалов высокой объемной плотности и прочности. Рядом авторов 9 установлено, что с увеличением длины волокон от мм до мм разрывная нагрузка и объемная плотность материала возрастают, а при дальнейшем увеличении до 0 мм значения указанных показателей постепенно снижаются, так как длинные волокна в процессе чесания и иглопрокалывания повреждаются более интенсивно, что приводит к ухудшению свойств иглопробивного полотна. В работе Херля Дж. Саптана М. В работе Косовой 6 показано, что с уменьшением линейной плотности волокон с 8 мтекс до 8 мтекс объемная плотность материала увеличивается, разрывная нагрузка в продольном направлении уменьшается, а в поперечном направлении увеличивается. Увеличение разрывной нагрузки в поперечном направлении объясняется увеличением числа тонких волокон в поперечном сечении материала и увеличением их суммарной абсолютной прочности. При прокалывании иглой захватывается большее число таких волокон, в результате чего, происходит их лучшее перепутывание. Абсолютная прочность волокон и разрывное удлинение волокон имеют большое значение для технологических процессов. Чем прочнее волокно, тем производительнее протекает технологический процесс и выше качество продукции.