CC BY
86
М. Ю. Зайцева, Л. Г. Хисамиева
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВСПЕНЕННОГО ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ИЗДЕЛИЯХ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Ключевые слова: водопоглощение, плотность, полиэтилен, промышленность, свойства,
полимерное полотно, «изофоум».
В статье представлено исследование свойств водопоглощения и плотности полимерных полотен «изофоума». Доказано, что свойства полотна соответствуют технологическим требованиям существующей нормативнотехнической документации на изготовление швейных изделий соответствующего ассортимента. Рассмотрена перспективность использования полимеров в изделиях легкой промышленности для экономически-выгодного сотрудничества отечественных предприятий.
Keywords: water absorption, density, polyethylene, industry, properties, polymer sheet,
«izofoum».
The paper presents a study of the properties of water absorption and density of polymer fabrics “izofouma”. It is proved that the properties of fabrics meet the technological requirements of the existing normative and technical documentation for the manufacture of garments appropriate range. The prospect of the use of polymers in the products of light industry for cost-beneficial cooperation of domestic enterprises.
В соответствии со Стратегией развития легкой промышленности России на период до 2020 года и Плана мероприятий по ее реализации, представленного в приказе Мин-промторга РФ от 24.09.2009 № 853, по состоянию на январь 2010 года, на период с 2009 по 2012 год запланирован первый этап реализации Стратегии, который заключается в разработке быстрореализуемых инновационных проектов.[1]
В связи с тем, что Казанский государственный технологический университет приобрел новый высокий статус национального исследовательского университета в системе высшего образования России, можно говорить о новом этапе его поступательного развития в области разработки инновационных проектов в научно-технической сфере.
Одним из первоочередных мероприятий, реализуемых на кафедре «Моды и технологии» (МТ), в соответствии с приложением №4 вышеупомянутой Стратегии, является проект создания технологии для выпуска нового ассортимента продукции технического и стратегического назначения с комплексом защитных свойств, для изготовления средств индивидуальной и групповой защиты людей. Разработка нового ассортимента швейной продукции основывается на применении новых полимерных материалов и пластиков, используемых в смежных отраслях промышленности.
В качестве планируемого нового ассортимента продукции технического назначения рассматривается перспектива разработки спасательного жилета и универсального страховочного средства.
Для реализации данного проекта на кафедре «Моды и технологии» создана экспериментальная лаборатория при участии интеллектуальной собственности университета на базе технополиса «Химград».
При работе над проектом первоначально были рассмотрены технические требования к изготовлению спасательных жилетов по ГОСТ 22336-77 «Жилеты спасательные. Технические условия» [2].
Выявлено, что данный стандарт введен в действие постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 28.01.1977 №299 и не учитывает технологические возможности и свойства новых полимерных композиционных материалов и фурнитуры, что значительно ограничивает научно-техническую сторону разработок нового ассортимента изделий легкой промышленности РФ в области обеспечения безопасности на воде.
В соответствии с техническими требованиями ГОСТ 22336-77 «Жилеты спасательные», для изготовления изделий следует применять в качестве наполнителя трудновоспла-меняемый материал, имеющий структуру замкнутых ячеек, кажущаяся плотность которого должна быть (33±5) кг/м3, водопоглощение за 24 часа - не более 5% по объему.
Проверка основных показателей и сертификационных испытаний полотна вспененного полиэтилена высокого давления «изофоума», выпускаемого серийно по ТУ 5768-00196875401-2007 с сертификатом соответствия № РОСС Яи.СЛ55.Н00129 от 21.07.2008 показала, что характеристики его структуры соответствуют техническим требованиям, предъявляемым к изготовлению спасательных жилетов. Таким образом, исследование свойств водопоглощения и плотности полотна «изофоума» стало одним из первоочередных мероприятий при работе над проектом создания технологии изготовления спасательного жилета и универсального страховочного средства для защиты людей на воде.
В соответствии с требованиями ГОСТ Р ЕН 12087-2008 «Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы определения водопоглощения при длительном погружении», для исследования свойств вспененного полиэтилена была применена методика определения водопоглащения при длительном полном погружении образцов в воду. Водопоглощение, определенное по данной методике, не является характеристикой полотна в условиях строительной площадки, но может применяться для изготовления некоторых изделий при их конкретном применении, в том числе, спасательных жилетов [3].
Схема испытаний полотна «изофоум» по определению водопоглощения при полном погружении образца представлена на рисунке 1.
Для испытаний было выбрано четыре образца «изофоума», так как в стандарте на конкретное изделие не указывается необходимое число испытуемых образцов.
В качестве средств испытаний были применены:
1. Весы, обеспечивающие взвешивание образцов с погрешностью не более 0,1 г.
2. Емкость с водой, оснащенная устройством для поддержания постоянного уровня воды в пределах ±2 мм; пригруз, удерживающий образец в заданном положении. При-груз не должен нарушать первичную форму образца.
3. Водопроводная вода температурой (23±5) 0С.
4. Приспособление для стекания воды (перфорированная сетка из нержавеющей
стали).
В соответствии с методикой, в рамках выполняемого проекта, образцы перед испытанием были выдержаны в течении 6 часов при температуре (23±5) 0С и относительной влажности воздуха (50±5) %. Испытания проводились при температуре (23±5) 0С. Размеры образцов для испытаний были выбраны с учетом требований методики. Толщина образца
«изофоума» Ь была выбрана равной толщине его полотна (10 мм). Определили общую площадь поверхности образца А1 до начала испытаний с погрешностью не более 0,5 мм в соответствии с ГОСТ Р ЕН 12085-2008 «Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы измерения линейных размеров образцов, предназначенных для испытаний». Для определения первоначальной массы образцов полотна произвели их взвешивание с погрешностью не более 0,1 г. [4]
Общая площадь поверхности образца А1 = 0,1 м2.
Первоначальный объем образца У= 0,01 м3.
Первоначальная масса образца т0= 0,371052 кг.
Рис. 1 - Схема испытаний полотна вспененного полиэтилена «изофоум» по определению водопоглощения при полном погружении образца: 1 - образец; 2 - пригруз, удерживающий образец полностью погруженным в воду; 3 - емкость с водой
Образец погрузили в пустую емкость, и приложили нагрузку, которая должна была удержать образец полностью погруженным в воду. В емкость осторожно наливали воду до тех пор, пока верхняя грань образца не оказалась ниже уровня воды на (50±2) мм. Во время испытания, в течение 28 суток, уровень воды в емкости оставался на первоначальном уровне.
Через 28 суток образец вспененного полиэтилена извлекли из емкости. Для удаления излишней влаги, по методу 2А «стекание воды» методики определения водопоглощения при длительном и полном погружении, образец осушили в течении (10±0,5) мин., поместив его в вертикальном положении на подставку, установленную под углом 450, выполненную из перфорированной сетки из нержавеющей стали. Затем образец вновь взвесили для определения массы т28.
После погружения образцов в воду изменения размеров не отмечены.
За результат испытаний приняли среднеарифметическое значение результатов отдельных испытаний.
Средняя масса образцов после полного погружения на 28 суток т28= 0,3 7 48 кг.
Водопоглощение при длительном полном погружении W1р в процентах по объему вычислили в соответствии с ГОСТ Р ЕН 12087-2008 «Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы определения водопоглощения при длительном погружении» по формуле 1:
где т0 - первоначальная масса образца, кг; т28 - масса образца после полного погружения на 28 суток, кг; V - первоначальный объем образца, м3; ри - плотность воды, равная 1000 кг/ м3.
Водопоглощение W1р при длительном полном погружении в воду образца вспененного полиэтилена «изофоум» равно 0,03748 %, что не превышает предельно допустимых норм к изготовлению спасательных жилетов в части выбора наполнителя и соответствует техническим требованиям ГОСТ 22336-77 «Жилеты спасательные».
Исследование фактической плотности рассматриваемого полотна вспененного полиэтилена высокого давления определили по формуле 2:
ПЛ0
л - [2]
Ризофоум- у ’
3
Фактическая плотность «изофоума» равна 37,1052 кг/ м , что не превышает предельно допустимых норм плотности наполнителя, значение которой должно лежать в интервале (33±5) кг/м3, в соответствии с техническими требованиями ГОСТ 22336-77 «Жилеты спасательные».
Таким образом, выявлено, что свойства водопоглощения и плотности нового полимерного композиционного материала соответствуют технологическим требованиям, предъявляемым к спасательным жилетам, в части выбора наполнителя изделий.
Проблема создания рациональной технологии любого производства формулируется просто: получить изделие с наилучшим комплексом свойств при максимальной производительности и минимальными затратами сырья, энергии и трудоресурсов, а так же с минимальным вредным воздействием на окружающую среду. Применение вспененного полиэтилена высокого давления «изофоум» и разработка аналогичных материалов значительно расширяют границы возможностей легкой промышленности РФ, так как создают перспективу для экономически-выгодного сотрудничества отечественных предприятий. В рамках Стратегии развития отрасли и планов ее реализации на кафедре «Моды и технологии» рассматривается возможность дальнейших исследований в расширении сферы применения полимерных материалов при «разработке нового ассортимента продукции технического и стратегического назначения с комплексом защитных свойств, для изготовления средств индивидуальной и групповой защиты людей» [5].
Литература
1. Стратегия развития легкой промышленности России на период до 2020 года. Приказ Минпром-торга РФ от 24.09.2009 №853.
2. ГОСТ 22336-77. Жилеты спасательные. Технические условия. - Введ. 28-01-1977. - М.: Изд-во Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР. - 1977. - 4 с.
3. ГОСТ Р ЕН 12087-2008. Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы определения водопоглощения при длительном погружении. - Введ. 2008-06-11. - М.: Изд-во Стандартинформ, 2009. - 2 с.
4. ГОСТ Р ЕН 12085-2008. Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы измерения линейных размеров образцов, предназначенных для испытаний. - Введ. 2008-06-11. -М.: Изд-во Стандартинформ, 2009. - 1 с.
5. Дебердеев, Т.Р. Концепция блоков связей, как инструмент адекватного прогнозирования топологической структуры модифицированных эпоксиминных матриц / Т.Р.Дебердеев, Р.М.Гарипов, В.И.Иржак // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - №5. - С.122.
© М. Ю. Зайцева - асп. каф. моды и технологии КГТУ, ling@list.ru; Л. Г. Хисамиева - канд. пед. наук, доц. той же кафедры.
