CC BY
93
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
НЕТКАНЫЕ МАТЕРИАЛЫ СТРОИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
1 2 Аниськова В.А. , Лошкарёв Р.В.
1Аниськова Виктория Александровна - кандидат технических наук, доцент;
2Лошкарёв Роман Владимирович - магистрант, кафедра текстильных технологий, Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина, г. Москва
Аннотация: целью данной работы является получение нетканых полотен строительного назначения. Для выработки полотен использовали первичные и вторичные полиэфирные волокна в смеси с бикомпонентными полиэфирными. Нетканый материал получали комбинированным способом: иглопрокалыванием с разной плотностью прокалывания и последующим термоскреплением. Нетканые материалы получали и испытывали по стандартным методикам. Анализ экспериментальных данных показал высокие физико-механические свойства полотен как из первичных, так и из вторичных полиэфирных волокон. Наличие в смеске бикомпонентных волокон приводит к образованию адгезионных склеек, что дополнительно повышает прочность и снижает деформируемость материалов. Ключевые слова: нетканые материалы, вторичные волокна, строительные материалы.
В производстве нетканых материалов используют натуральные и химические волокна, их смеси, отходы текстильного производства и вторичное текстильное сырье. Для материалов специального назначения применяются углеродные, металлические, стеклянные, базальтовые и другие волокна [1].
Нетканые полотна можно вырабатывать из сырья одного или нескольких видов. Чаще применяются многокомпонентные смеси, обеспечивающие получение нетканых материалов с заданными эксплуатационными свойствами. Решающим фактором при выборе сырья является сфера применения проектируемого материала.
Современное оборудование позволяет получать волокна из вторично переработанного сырья высокого качества, не уступающего первично выработанным. Все эти факторы в совокупности делают нетканые материалы отличной альтернативой, с низкой себестоимостью.
Строительный текстиль используется в качестве теплоизоляционных, звукоизоляционных, шумоизоляционных, светозащитных, светоотражающих, а также «дышащих» и барьерных материалов.
Нетканые иглопробивные полотна - современные, экологичные материалы, имеющие широкое применение. Изготавливаемые из химических полиэфирных волокон, они обладают свойствами не хуже, а в ряде случаев лучше, чем натуральные. Это позволяет использовать их для выработки материалов строительного назначения, применяя в качестве утеплительных и изоляционных [1].
Целью данной работы является получение нетканых полотен из волокон разных производителей строительного назначения иглопрокалыванием с последующей термофиксацией структуры материала. При выработке материалов с целью снижения затрат на производство и повышение экологичности в смесь добавляется вторичное полиэфирное волокно [2].
Нетканый материал получали комбинированным способом: иглопрокалыванием с разной плотностью прокалывания и последующим термоскреплением. Иглопрокалывание обеспечивает упорядоченность и равномерность структуры и свойств полученных полотен, термоскрепление обеспечивает стабильность размеров,
фиксацию полученной структуры материала и повышение физико-механических свойств вырабатываемых полотен. Использование вторичных полиэфирных волокон позволит снизить затраты на сырьё при выпуске материалов строительного назначения.
В качестве предварительного эксперимента проводили сравнение нетканых материалов, содержащих первичные и вторичные полиэфирные волокна. Результаты эксперимента приведены в табл. 1.
Анализ табл. 1 показывает перспективность применения вторичных волокон в смеси с бикомпонентными (БИК), т.к. эти материалы не уступают материалам из первичных волокон по прочностным показателям.
Таблица 1. Свойства нетканых материалов из первичных и вторичных волокон с БИК
волокнами
Образцы Первичное полиэфирное волокно/БИК Вторичное полиэфирное волокно 1 вида/БИК
Масса, г Разрывная нагрузка, Н Удлинение при разрыве, % Масса, г Разрывная нагрузка, Н Удлинение при разрыве, %
1. По ширине 1,7 112 196 1,8 115 175
2. По ширине 1,5 10 198 1,9 49 145
3. По ширине 1,4 55 185 1,8 89 176
1. По длине 1,6 455 112 1,8 391 112
2. По длине 1,5 380 112 1,8 379 97
3. По длине 1,8 340 116 1,9 450 100
Сравнение прочностных свойств единичных вторичных полиэфирных волокон разных производителей показало схожесть показателей модуля упругости и разрывной прочности вторичных волокон. Существенное различие между вторичными полиэфирными волокнами выражалось лишь в длине волокон. В связи с этим в ходе дальнейших исследований было принято решение использовать вторичные полиэфирные волокна разных производителей с отличным значением длины волокна.
Для повышения эффективности и воспроизводимости экспериментов использовали метод математического планирования и анализа эксперимента для 2 факторов - план Коно-2. Интервалы и уровни варьирования факторами приведены в табл. 2.
Таблица 2. Интервалы и уровни варьирования факторов оптимизации
Варьируемые факторы Уровни варьирования Интервал варьирования
-1 0 +1 £
Х[ - содержание БИК волокон, % 10 20 30 10
Х2 - плотность прокалывания, прок/см2 50 100 150 50
Волокнистые холсты получали механическим способом поверхностной плотности Q=200 г/м2. Холст состоит из вторичных полиэфирных 1 вида (производства ф.
Селена, КБР) или 2 вида (производства ф. Могилевхимволокно, Беларусь) и бикомпонентных волокон (Китай).
Материалы получали иглопрокалыванием волокнистых холстов. Термофиксацию образцов нетканого материала проводили обработкой при температуре 125 С в течение 30 секунд. Готовые образцы испытывали по стандартным методикам.
По результатам проведенных экспериментов получены уравнения регрессии, по которым построены поверхности отклика (рис. 1-2.).
Рис. 1. Графическая зависимость разрывной нагрузки нетканого материала, содержащего вторичные полиэфирные волокна 1 вида, от технологических параметров выработки
Рис. 2. Графическая зависимость разрывной нагрузки нетканого материала, содержащего вторичные полиэфирные волокна 2 вида, от технологических параметров выработки
Как видно из анализа рис. 1 и 2, более выраженное влияние на прочность нетканых материалов по длине оказывает плотность иглопрокалывания. С ростом плотности прокалывания с 50 до 150 прок/см2 прочность материалов, содержащих вторичные волокна 1 и 2 вида, увеличивается до 545Н и 617Н, соответственно. Это объясняется я большей плотностью получаемых материалов с термофиксированной структурой, большим числом контактов между интенсивно перепутанными волокнами. Материал 1 вида содержит более длинные вторичные волокна, что, видимо, объясняет сложности с их упорядоченным расположением при иглопрокалывании, что приводит к более низким показателям разрывной нагрузки.
6
Исходя из проведённых нами исследований, можно сделать вывод о том, что оба вида вторичных волокон позволяют получить нетканые материалы высокой прочности, формоустойчивости, стабильности размеров.
Материал 1 вида содержит более длинные вторичные волокна, что позволяет прогнозировать большую выносливость материала и стабильность его размеров при длительных нагрузках, что важнее высокой прочности при краткосрочном нагружении.
Исходя из этого, выбираем материалы 1 вида, содержащие вторичные волокна производства ф. Селена (КБР). Они позволяют получать материалы, по прочности превышающие необходимые значения показателей, обладающие хорошей формоустойчивостью и долговечностью.
Оптимальные технологические параметры выработки нетканых материалов:
• содержание БИК волокон - 15%;
• плотность иглопрокалывания - 150прок/см2;
• температура термофиксации без давления - 125 С.
Свойства нетканых материалов, полученных в оптимальных условиях, приведены в табл. 3.
Таблица 3. Свойства разрабатываемых нетканых материалов для строительства
№ Свойства материала Разработанный материал 1 вида Метод испытания
1. Поверхностная плотность, г/м2 200 ГОСТ Р 50277
2. Разрывная нагрузка, Н. По длине По ширине 545 168 ГОСТ 15902.3
3. Удлинение при разрыве, % По длине По ширине 105 108 ГОСТ 15902.3
Разработанный строительный прокладочный материал может применяться для уплотнения межвенцовых пазов при сборке бревенчатых или брусчатых стен деревянного дома, а также для утепления примыканий оконных и дверных коробов. А также для дополнительной подложки пола - это необходимо для обеспечения комфортного уровня шумо- и теплоизоляции, а в ряде случаев и для компенсации возможных неровностей пола.
Список литературы
1. Бершев Е.Н., Горчакова В.М. и др. Физико-химические и комбинированные способы производства нетканых материалов. М.: Легпромбытиздат, 1993. 352 с.
2. Керницкий В. И., Микитаев А. К. Получение и переработка полиэтилентерефталата (ПЭТ). М.: Издательство РХТУ имени Д.И. Менделеева, 2015. 282 с.
