Отечественные замасливатели для комплексной арамидной нити

В связи с развитием направления в России по применению высокопрочных термостойких арамидных волокон для изготовления спецодежды работников различных отраслей хозяйства нити серии Русар привлекают большое внимание специалистов.

Наряду со спецзаказами Минатома, Министерства Обороны и МЧС имеется значительная потребность гражданских отраслей промышленности для защиты рабочих на предприятиях, имеющих высокотемпературные объекты, повышенное тепловое излучение, объекты с расплавленными металлом и др. К таким отраслям относятся: предприятия черной и цветной металлургии, химическая промышленность, стекольная, нефтяная и газовая и др.

Технология получения комплексных нитей серии Русар предусматривает стадию финишной обработки нитей замасливателями.

Назначение замасливателей известно [1-3], имеются сведения общего характера по изменению фрикционных свойств в зависимости от вида волокна и типа авиважного препарата.

Применяемые в настоящее время в производстве термостойких арамидныx волокон в России замасливатели марок А-1 и НО-2 имеют ряд недостатков:

• -    замасливатель А-1 является умеренно опасным в соответствии с классификацией и относится к веществам III класса опасности, в состав замасливателя входят синтетические спирты, которые проникают через кожу и способны вызывать общую интоксикацию. Помещения, где проводятся работы, должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией;

• -    замасливатель марки НО-2 рекомендован для обработки текстильной и кордной полиамидной нити. Продолжительность приготовления эмульсии составляет 4-5 часов. Устойчивость эмульсии ограничена во времени.

Известны положительные результаты применения финишного замасливателя марки ФЦ 53/96/52, разработанного фирмой Беме (Германия) специально для арамидных волокон [4, 5].

Целью работы являлось исследование технологических и эксплуатационных свойств арамидной нити Русар при переработке и в изделиях после обработки его финишным замасливателем отечественного производства. Замасливатель должен отвечать требованиям современного производства.

В работе для исследований были выбраны отечественные замасливающие и антистатические препараты предприятия ОАО "Пигмент", которое является крупнотоннажным изготовителем и поставщиком текстильно-вспомогательных веществ.

Для характеристики эксплуатационных свойств комплексной арамидной нити в лабораторных условиях были выбраны следующие показатели:

• 1.    Прочность и относительное удлинение при разрыве в исходном состоянии и после замасливания.

• 2.    Коэффициент трения волокно/ волокно в исходном состоянии и после замасливания.

• 3.    Коэффициент трения волокно/ металл в исходном состоянии и после замасливания.

• 4.    Прочность при истирании в петле до разрушения нити в исходном состоянии.

• 5.    Прочность и относительное удлинение замасленной нити после истирания в петле в количестве 50% от показателя разрушения.

• 6.    Показатель диэлектрической проницаемости комплексной нити в исходном состоянии и после нанесения препарата.

• 7.    Прочность и относительное удлинение замасленной нити после 600 циклов зевообразования.

Результаты лабораторных исследований (таблица 1) позволили выбрать для отработки технологических параметров в производственных условиях водорастворимый замасливатель и замасливатель МА-С.

Водорастворимый замасливатель – на основе оксиэтилированных жирных спиртов. Антистатик – органический эфир фосфорной кислоты. Бактерицид-хлорметилизотиазолоны.

Замасливатель МА-С – на основе индустриального масла. Антистатик-эмульгатор – на основе полигликолевого эфира спиртов жирного ряда.

Таблица 1 – Показатели нити Русар 29.4 после обработки различными авиважами

№	Показатель	Значение показателя для различных препаратов
		Исходная нить 29.4 текс	А – 1	НО – 2	Антистатик	МАС – 4	Водо-растворимый замасли-ватель	МА – С
1	Прочность при разрыве, Н/ Коэффициент вариации, %	65.4/ 7.7	68.5/ 2.0	72.1/ 8.4	67.3/ 12.7	70.0/ 3.3	65.3/ 5.4	72.0/ 11.5
2	Относительное удлинение, %/ Коэффициент вариации, %	2.7/ 9.7	3.1/ 2.3	3.3/ 9.1	3.1/ 11.5	3.2/ 3.6	3.0/ 6.7	3.3/ 11.2
3	Прочность при разрыве после 300 циклов зевообразования, Н/ Коэффициент вариации, %	–	65.5/ 9.7	64.5/ 13.5	61.0/ 11.7	64.4/ 7.1	64.0/ 8.4	68.8/ 10.7
4	Изменение прочности при разрыве после 300 циклов зевообразования, %	–	-4.4	-10.5	-9.4	-8.0	-2.0	-5.4
5	Относительное удлинение при разрыве после 300 циклов зевообразования, %/ Коэффициент вариации, %	–	3.8/ 8.4	2.9/ 19.9	2.7/ 13.6	3.0/ 6.0	3.0/ 8.8	3.2/ 10.5
6	Прочность при разрыве после 600 циклов истирания в петле, Н/ Коэффициент вариации, %	42.6/ 30	48.8/ 22.7	42.5/ 67	43.3/ 43	51.5/ 17.6	43.1/ 24.0	50.7/ 13.5
7	Изменение прочности при разрыве после 600 циклов истирания в петле, %	-41.0	-29.0	-41.0	-35.0	-26.5	-34.0	-40.4
8	Относительное удлинение после 600 циклов истирания в петле, %/ Коэффициент вариации	2.0/ 26.7	2.2/ 21.1	2.0/ 57	2.0/ 38	2.4/ 16.2	2.0/ 20.5	2.4/ 16.1
9	Удельное электрическое сопротивление, Ом	9.8·1011	3.3·108	3.0·1010	6.3·107	3.1·109	6.8·106	9.3·1011
10	Коэффициент трения волокно/волокно	–	0.25	0.28	0.35	0.3	0.34	0.28
11	Коэффициент трения волокно/металл	–	0.27	0.16	0.24	0.24	0.3	0.12
12	Нанесение замасливателя, %	–	1.8	1.4	2.16	0.35	1.13	0.13

Физико-механические показатели нити 29.4 текс после замасливания на машине БП-260С (ОАО "Каменскволокно") приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Показатели комплексной нити 29.4 текс после замасливания

№	Показатели	Значение показателей
		Исходная нить	Замасли-ватель МА-С	Водорастворимый замасливатель
1	Прочность при разрыве, Н/ Коэффициент вариации, %	63.9/12.3	68.2/3.6	72.2/4.0
2	Относительное удлинение, %/ Коэффициент вариации, %	3.0/12.6	3.0/3.6	3.3/3.9
3	Прочность при разрыве после 300 циклов зевообразования, Н/ Коэффициент вариации, %	–	63.1/9.0	66.8/8.9
4	Изменение прочности при разрыве после 300 циклов зевообразования, %	–	-7.4	-7.5
5	Относительное удлинение при разрыве после 300 циклов зевообразования, %/ Коэффициент вариации, %	–	2.8/8.4	3.0/7.4
6	Прочность при разрыве после 600 циклов истирания в петле, Н/ Коэффициент вариации, %	–	42.8/21.8	44.8/19.2
7	Изменение прочности при разрыве после 600 циклов истирания в петле, %	–	-37.3	-38
8	Относительное удлинение после 600 циклов истирания в петле, %/ Коэффициент вариации	–	1.9/23	2.0/19.5
9	Удельное электрическое сопротивление, Ом	3.0*1012	3.0*1011	3.0/109
10	Коэффициент трения волокно/волокно	–	0.309	0.325
11	Коэффициент трения волокно/металл	–	0.255	0.252
12	Массовая доля замасливателя, %	–	0.6	1.5

Рассмотрение показателей комплексной нити до и после обработки предложенными замасливателями показывает:

• -    после обработки замасливателями прочность нити при разрыве не снижается, наблюдается незначительное возрастание этого показателя (4.3-8.3%);

• -    после нагрузки 300 циклов зевообразования наблюдается незначительное снижение прочности нити при разрыве и составляет (-7.5) - (-7.4) %;

• -    изменение прочности при разрыве после 600 циклов истирания в петле составляет (-37.3)-(-38%);

• -    снижение удельного электрического сопротивления после нанесения замасливателя составляет два–три порядка, что является типичным для синтетических нитей;

• -    значение коэффициента трения находится в рекомендуемых пределах и составляет 0.3-0.32 для В/В и 0.25 для В/Ме;

• -    массовая доля замасливателя на волокне находится в пределах рекомендаций для исследуемых замасливателей и составляет 0.6% для МА-С и 1.5% для водорастворимого.

На тканях, выработанных на оборудовании и по технологии ЗАО "Щелковская шелкоткацкая фабрика", из нитей, обработанных предложенными замасливателями, было проведено исследование показателей разрывной нагрузки, относительного удлинения с коэффициентами вариации по этим показателям, что позволило выявить картину их изменений в процессах текстильных обработок и прогнозировать поведение тканей при баллистических нагрузках.

Исследование, проведенное на ткани саржевого переплетения 2/2, выявило следующее:

• 1.    Ha нитях с замасливателем МА-С изменение прочности после процесса тканеформирования, выраженное снижением разрывной нагрузки, основной нити составляет (-5.6%) - (-8.0%) и практически не зависит от зоны формирования ткани.

• 2.    На нитях с водорастворимым замасливателем изменение прочности после процесса тканеформирования, выраженное снижением разрывной нагрузки, основной нити составляет (-10.3%) - (-12.5%) и практически тоже не зависит от зоны формирования ткани.

Это означает, что изменение заправочного натяжения от кромки к фону незначительно сказывается в данном случае, что позволяет пользоваться усредненным показателем по основе, который составляет -7.0% .

Снижение разрывной нагрузки уточной нити не превышает 10%.

Среднее снижение разрывной нагрузки нитей в ткани (основа+уток) составляет -8.5% (для равноплотной ткани). Прохождение ткани по оборудованию отделочных операций не приводит к дополнительному снижению прочностных показателей.

Это означает, что изменение заправочного натяжения от кромки к фону незначительно сказывается в данном случае, что позволяет также пользоваться усредненным показателем по основе, который составляет -11.2%

Снижение разрывной нагрузки уточной нити составляет -7.0%. Среднее снижение разрывной нагрузки нитей в ткани (основа+уток) составляет -9.1% (для равноплотной ткани).

Прохождение этой ткани по оборудованию отделочных операций также не приводит к дополнительному снижению прочностных показателей.

У потребителя ткани арт. 56319 были проведены испытания по определению противоосколочной стойкости бронезащитных пакетов, изготовленных из ткани с гидрофобной обработкой после удаления замасливателя МА-С (обр. 0001), после удаления водорастворимого замасливателя (обр. 0005). Один пакет был комбинированным из двух тканей (обр.0007). Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Результаты баллистических испытаний

№	Образец	Значение V50, м/с для опытных тканей	Значение V50, м/с в соответствии с ТУ на ткань
1	0001	592	Не менее 550
2	0005	593
3	0007	597

ВЫВОДЫ

Установлена возможность применения нового отечественного замасливателя на существующем на отечественных предприятиях оборудовании без нарушения разработанных технологических режимов.

При выработке ткани саржевого переплетения (2/2) арт. 56319 из комплексной нити Русар, обработанной водорастворимым замасливателем, среднее снижение разрывной нагрузки нитей в ткани составляет менее 10 % (9.1%,9.0%). Прохождение тканей по отделочному оборудованию не приводит к дополнительному снижению прочностных показателей.

Баллистическая устойчивость мягких защитных пакетов, изготовленных из ткани арт.56319, имеет показатель V50 на уровне 592-597 м/с, который превышает нормируемый 550 м/с.

Водорастворимый замасливатель (ТУ 2484-159-05800142-2003) рекомендуется для внесения в техническую документацию на выпуск нити Русар, предназначенной для изготовления средств индивидуальной защиты (СИЗ).