ВВЕДЕНИЕ

Основой технического текстиля и нетканых материалов в большинстве своем является химические волокна. Оценивая перспективы развития сырьевой базы, профессор Г.Е. Кричевский делает вывод: «Производство современных видов волокон (полиэфирные, полиамидные, полипропиленовые, акриловые) в Российской Федерации является крайне оправданным с точки зрения огромных запасов природного сырья (нефть, газ) для производства волокон и большой их потребности для модернизации значительного числа отраслей промышленности (нефте-, газоперерабатывающей, текстильной, судо-, автомобилестроение)» [1]. Например, планируемый выпуск полиэфирных волокон к 2020 г. достигнет 53,4 млн тонн (по сравнению с 2010 — 35 млн тонн).

Принимая во внимание политику России по импортозамещению в целом ряде отраслей промышленности, и, как особо подчеркнул Президент РФ В.В. Путин, в текстильной промышленности, увеличение выпуска нетканых полотен для использования в медицине, промышленности, строительстве и ЖКХ будет способствовать дальнейшему развитию экономики страны в целом.

Президент СОЮЗЛЕГПРОМА А.В. Разбродин, выступая на Первом международном научно-практическом симпозиуме «Российский рынок технического текстиля и нетканых материалов: наука и производство в современных экономических условиях» (24—26 фераля 2016 г.), отметил, что в стране имеются значительные возможности для развития конкурентоспособного сектора технического текстиля и нетканых материалов, выхода этой подотрасли на отечественный и внешний рынки. Реализация возможностей требует объединения усилий производственников и ученых, что определяется растущей динамикой не только внутреннего, но и зарубежного спроса на нетканые полотна технического назначения [2].

Анализируя производство текстильных материалов, первый заместитель генерального директора «Инновационного научно-производственного центра текстильной и легкой промышленности» по научной работе Е.П. Лаврентьева акцентирует внимание на том, что мировой рынок технического текстиля оценивается в 132 млрд. долларов США и растет на 3—5% в год за счет расширения областей применения.

Нетканые полотна технического назначения относятся к наиболее быстро и динамично растущей группе текстильных изделий. К основным преимуществам таких материалов следует отнести высокие физико-механические характеристики и возможность использования разнообразного волокнистого состава. Выработка нетканых полотен в основном осуществляется из полимеров, благодаря оптимальному сочетанию высокой прочности синтетических волокон, стойкости к внешним воздействиям и цены (85 % используемого сырья — полиэфирные и полипропиленовые волокна).

Устойчивый и растущий спрос, а также высокая инновационная привлекательность производства нетканых материалов являются главными причинами положительной динамики производственных инвестиций и роста физических объемов производства нетканых материалов — основы, на которой можно формировать будущее отечественной текстильной и легкой промышленности [3].

Такие ассортиментные группы, как: бытовой текстиль (утеплители, наполнители), гео-, агротекстиль, санитарно-гигиенический, строительный, автомобильный, защитный, фильтрующий и сорбирующий, медицинский, обтирочный, тарно-паковочный текстиль  — являются наиболее востребованными обществом.

Каждая группа имеет свою номенклатуру показателей и требований, методы испытаний и контроля. Без оценки специфических, функциональных и эксплуатационных свойств технического текстиля, обеспечение конкурентоспособности отечественной продукции не представляется возможным.

Однако следует отметить, что необходимые для развития отрасли научные исследования, в том числе связанные с применением нетканых материалов, ведутся достаточно успешно.

Например, инновационные огнебиозащитные теплошумоизоляционные нетканые полотна марки НО-Л-1 (МНО-Л-1), НО-Л-1-А созданы ООО «Апотекс» совместно с ООО «Наукоемкие технологии» (г. Иваново). Улучшенные показатели огнебиозащиты, полученные с применением препарата «Тезагран-Био», позволяют применять такие материалы в качестве прокладок в креслах, полках, потолках пассажирских вагонов, фильтрующих элементах систем кондиционирования на транспорте и пожароопасных производствах [4—7].

ООО «НЕТПОЛ» предлагает применять нетканые материалы для комплексной очистки промышленных и сточных вод. Как отмечает руководитель направления «Инженерная экология» Т.А. Лакина, нетканый материал, являющийся сорбентом нефти, представляет собой полотно, сформированное в единую, объемную гофрированную структуру из скрепленных между собой гидрофобных полимерных волокон, в результате чего создаются дополнительные полости, способствующие свободному проникновению нефтепродуктов.

При непосредственном контакте происходит самопроизвольное впитывание нефти, которая удерживается в поровом пространстве за счет адгезии и легко отделяется при отжиме. Благодаря упругой структуре, состоящей из чередующихся плотных слоев и пустот, материал способен выдерживать многократные нагрузки при отжиме, не изменяя при этом своей структуры. Нетканое полотно вырабатывается в рулонах по 10 и 20 м, шириной 2 м, и, в зависимости от целевого назначения, выпускается двух марок:
— «А» —  и грунта при ликвидации аварийных разливов нефти;
— «Ф» — для выделения из воды взвешенных веществ и эмульгированных частиц нефтепродуктов в потоке.

Радиопоглощающие нетканые полотна с вложением резистатных волокон разработаны в ОАО «ЦНИИЛКА» и  ОАО «ЦК МПФГ Формаш» Т.Н. Кудрявцевой, В.А. Грищенковой и   В.М. Симкиным.

Преимуществами таких изделий являются: низкая себестоимость по сравнению со стратегической ценой, различные сырьевые композиции, пониженная горючесть, антимикробность, ослабление энергии облучения до 15 дБ и т. д.

В МГУ имени М.В. Ломоносова совместно с Костромским государственным технологическим университетом, Казанским национальным исследовательским технологическим университетом и ООО «ТЕРМОПОЛ» сформировано и научно обосновано новое перспективное направление, связанное с применением нетканых материалов в качестве основы композитов [8, 9].  Подготовлены проекты технологических линий по изготовлению из таких композитов элементов конструкций, имеющих конкретное целевое назначение: тепло- и звукоизоляционные панели, защитные и гидроизоляционные оболочки магистральных трубопроводов, крепежные конструкции в виде уголков или швеллеров и т. д.

Приведенные примеры результатов научных достижений позволяют расширить область применения нетканых материалов технического назначения, создать новые внутри- и межотраслевые схемы взаимодействия науки и производства, способствующие повышению конкурентоспособности отечественной продукции за счет:
— использования новых видов волокон, в т. ч. термостойких, антибактериальных, нановолокон и нанопокрытий;
— применения обработок (термических, огнезащитных, водо-, маслоотталкивающих, антистатических и антибактериальных) для придания материалам дополнительных специальных свойств;
— снижения материалоемкости, рационального использования сырьевых ресурсов.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

ГЛАВА 1. СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ, ВОЛОКНИСТЫЙ СОСТАВ И СТРУКТУРА НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.1. Современные технологии холстообразования и скрепления нетканых полотен
1.2. Волокнистый состав нетканых полотен
1.3. Анализ строения и структуры нетканых полотен
1.4. Моделирование структуры пористых сред

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА САМОПРОИЗВОЛЬНОГО ВПИТЫВАНИЯ ЖИДКОСТИ ВОЛОКНИСТЫМИ СРЕДАМИ
2.1. Анализ процесса самопроизвольного впитывания жидкости волокнистыми средами
2.1.1. Физические основы процесса самопроизвольного впитывания
2.1.2. Самопроизвольное впитывание жидкости волокнистыми средами
2.1.3. Теоретические методы, применяемые при исследовании процесса самопроизвольного впитывания жидкости пористыми средами
2.2. Математическое моделирование процесса подъема жидкости в зависимости от пористости волокнистого материала
2.3. Математическое моделирование процесса впитывания жидкости волокнистым материалом в зависимости от времени
2.4. Анализ возможности применения полученных математических моделей для описания процесса впитывания жидкости волокнистым материалом
2.5. Сопоставление математических зависимостей с геометрическими характеристиками волокнистого материала и физическими параметрами впитываемой жидкости
2.6. Экспериментальная проверка результатов аналитических исследований процесса самопроизвольного впитывания при изготовлении композиционных материалов

ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ ДЛЯ АНАЛИЗА СВОЙСТВ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Разработка критериев для анализа свойств нетканых материалов
3.2. Применение разработанных критериев подобия для анализа процесса впитывания жидкости волокнистыми материалами
3.3. Применение разработанных критериев подобия для анализа изменения условного модуля упругости нетканых полотен при разрыве
3.4. Применение разработанных критериев подобия для анализа эффективного коэффициента теплопроводности нетканых полотен
3.5. Разработка критериев для прогнозирования геометрических и массовых характеристик композиционных материалов на нетканой основе