Рыжов Александр Иванович
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ГИГРОСКОПИЧНОГО МАТЕРИАЛА МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва 2009г.
Работа выполнена на кафедре прядения Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности».
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор Мовшович Павел Михайлович
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Телицын Анатолий Алексеевич;
кандидат технических наук Прусова Светлана Михайловна
Ведущее предприятие: ОАО «ЦНИИЛКА».
Защита состоится “___”_____________2009 г. в ____ час. на заседании диссертационного совета К 212.201.01 в Российском заочном институте текстильной и легкой промышленности по адресу: 123298, г.Москва, ул. Народного ополчения, д. 38, кор. 2.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского заочного института текстильной и легкой промышленности.
Автореферат разослан “____”____________2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат технических наук, доцент Т.П.Тихонова
АННОТАЦИЯ
технология гигроскопичный медицинский льняной
В диссертационной работе изложены результаты исследований, направленных на расширение сырьевой базы за счет различного отечественного лубяного сырья для производства гигроскопичных материалов оборонного и гражданского назначения - медицинской ваты и медико-гигиенических изделий. Это обеспечивает стратегическую независимость страны в данной области.
Автор исследует виды лубяного сырья и способы его механической котонизации в плане экономичной и эффективной переработки в высококачественную продукцию.
Проведено изучение свойств различных видов лубяных волокон, структуры целлюлозы и ее спутников. Выявлено их влияние на поглотительную способность и скорость смачивания целлюлозного материала. При этом определены пути повышения гидрофильных свойств различных видов волокон.
Впервые разработана технология, позволяющая перерабатывать различные виды льняного сырья в материалы медицинского назначения: 1) с максимальным использованием существующих процессов, оборудования и мощностей для первичной подготовки волокна, механохимической обработки; 2) с применением разработанных наиболее эффективных и перспективных технических решений технологического процесса.
На основе проведенных исследований получена в лабораторных и производственных условиях льняная и льносодержащая медицинская вата. Проведена оценка ее свойств и выполнена апробация в различных медицинских учреждениях страны, а также составлена и утверждена необходимая нормативно-техническая и патентная документация.
АВТОР ЗАЩИЩАЕТ
- обоснование выбора видов льняного сырья для получения гигроскопичного материала медицинского назначения (ваты);
- результаты исследования для обоснованного выбора технологии механической подготовки льняного полуфабриката;
- результаты исследования природы гигроскопичности льняных образцов, полученных из различных видов льняного сырья;
- влияние условий обработки различных видов льняного сырья на физико-химические свойства получаемых материалов;
- новый экспериментально обоснованный подход механохимической модификации лубяного сырья, позволяющий перерабатывать различные виды льняного сырья в материалы медицинского назначения;
- разработанные высокоэффективные способы производства гигроскопичных льняных материалов медицинского назначения и их промышленную реализацию.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В последние годы наблюдается стойкая мировая тенденция увеличения спроса на гигроскопичные целлюлозные материалы и широкий ассортимент продуктов на их основе, в том числе медицинской ваты. В России производится 1/3 часть требуемого объема ваты, сырьевым источником которой является импортируемый хлопок. В связи с этим актуальны исследования, направленные на разработку технологии производства гигроскопичных материалов из отечественного льняного сырья, а именно, невостребованного в отечественной промышленности, объем которого составляет ѕ от общего количества производимого льноволокна.
Цель и задачи исследований.
Изучение химического состава, физико-химических свойств различных видов льняного сырья в зависимости от режимов механохимических обработок и разработка ресурсосберегающей, эффективной технологии производства высококачественного гигроскопичного материала медицинского назначения (ваты).
Выполненная работа включает следующие этапы:
- изучение различных видов льняного сырья и обоснование требований к его качеству для эффективной переработки;
- исследование химического состава и физико-химических свойств льняного волокнистого материала;
- разработка эффективных способов и технологии переработки различных видов льняного сырья в гигроскопичные материалы;
- получение опытно-промышленных партий льняного гигроскопичного материала;
- внедрение разработанной технологии получения гигроскопичного материала.
Основными объектами исследований являлись короткие льняные волокна, полученные в результате первичной обработки различных сортов льна, а также дополнительно механически модифицированные лен-межеумок, волокно пеньки и другие виды исходного льняного сырья: чесаный лен, очесы, отходы прядения.
Методы проведения исследований. Экспериментальные исследования проводились при помощи: электронной микроскопии и рентгенографии, потенциометрического титрования, ИК-спектроскопии, люминесценции, стандартных методик определения химического состава материалов. Обработка экспериментальных данных проводилась на персональном компьютере с использованием программ OriginPro 7.0, Microsoft Office Excel. В качестве математического аппарата использовались методы получения эмпирических уравнений связи. При многофакторных экспериментах использовался метод получения отклика при симплекс планировании эксперимента с получением на ЭВМ соответствующих уравнений связи.
Научная новизна полученных автором результатов.
В диссертационной работе впервые:
- показано, что для получения высоко гигроскопичного материала необходима механическая модификация льняного сырья;
- установлена функциональная связь между величиной водопоглощения и отношением интенсивностей флуоресценции образцов лубяных волокон в сухом и мокром состоянии, что послужило основой для разработки метода оценки поглотительной способности льняных волокон;
- установлена взаимосвязь между скоростью смачивания, поглотительной способностью льняного материала и содержанием в нем лигнина;
- показано, что обработка льняного сырья надуксусной кислотой позволяет интенсивно удалять спутники целлюлозы, в том числе трудноудаляемый лигнин, сохраняя структуру целлюлозы;
- установлено, что высоко гигроскопичный льняной материал представляет собой высоко очищенную целлюлозу с низким показателем степени упорядоченности;
- разработан способ механохимической модификации льняного сырья, обеспечивающий увеличение степени аморфности льняной целлюлозы;
- разработан способ механохимической модификации льняного сырья с повышенным содержанием лигнина, позволяющий получить высоко гигроскопичный материал.
Научная новизна результатов работы подтверждена 8 патентами Российской Федерации и отмечена 3-мя медалями и 4 дипломами Международной выставки “Эврика“ 1995, 1996 и 1997 г.г. в Брюсселе.
Практическая ценность диссертационной работы.
- разработана технология производства льняной ваты из котонизированного короткого льняного волокна и нормативная документация сопровождения, включающая технические условия на льняной котонин, предназначенный для медицинских целей;
- разработан регламентированный режим механохимической подготовки льняного ватного полуфабриката;
- разработаны технические условия на вату медицинскую гигроскопическую льняную и льнохлопковую. Нормативы согласованы с МЗМП РФ и внесены в Госреестр. Вата прошла необходимые испытания и получено разрешение МЗМП РФ на ее промышленное производство. Освоено промышленное производство ваты льняной и льно-хлопковой на ОАО "Ватиз" и ООО "Емельянъ Савостинъ".
Работа награждена тремя золотыми медалями ВВЦ (2000, 2001, 2002 гг.) и ей присуждена Премия Правительства Российской Федерации (Постановление Правительства РФ № 306 от 17.03.1999 г.).
Апробация работы.
Основные материалы диссертации доложены и обсуждены:
- на заседании Сибирского отделения АН г. Новосибирска 2009г.;
- на заседании кафедры механической технологии волокнистых материалов Костромского государственного технологического университета, 2005г.;
- на Всероссийской научно-практической конференции “Лен - на пороге XXI века”; г. Вологда, 2000г.;
- на Международной выставке “Эврика” 1995, 1996 и 1997г.г. в г. Брюсселе;
- в Текстильном институте; Дакка, Бангладеш 1997г.;
- в Институте джута; Калькутта, Индия 2001г.
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 2 монографии, 7 статей, 8 патентов, 1 свидетельство и тезисы докладов, представленных на отечественной конференции и международных выставках.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы и приложений.
Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 29 таблиц, 18 рисунков, список цитируемых источников содержит 111 наименований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении - обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели работы, основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость работы.
Первая глава содержит обзор имеющихся сведений о целебных свойствах льноволокна, санитарно-гигиенических и микробиологических свойствах, связанных с жизнедеятельностью человека, о строении и свойствах целлюлозы. Приведены сведения о санитарно-гигиенических свойствах льняных материалов, касающиеся ассортимента текстильных изделий медицинского и санитарно-гигиенического назначения, анализируются работы по использованию хлопка для производства материалов медицинского назначения.
В данной главе рассмотрены вопросы механической подготовки льняного сырья - механической котонизации. Отмечено, что, начиная с 90-х годах в России вновь, возникла острая нужда в сырье для хлопкоперерабатывающей промышленности, и вопрос котонизации вновь стал актуальным. Проведен критический анализ работ по имеющимся способам получения гигроскопичных материалов из целлюлозосодержащего сырья.
Вторая глава посвящена характеристикам объектов исследования, реагентам, методикам и основным методам исследования, используемым в ходе эксперимента.
Механическая котонизация лубяного сырья осуществлялась на машинах типа ЧГ-150-ПД (грубая чесальная), Ч-460 (тонкая чесальная). Получаемый полуфабрикат после сушки и рыхления подвергался чесанию на ватно-чесальной машине ЧВМ-600.
В качестве объектов исследования использовали котонин из короткого льна, очесов, чесаного волокна, отходов сухого и мокрого прядения (рвань прядильная и жвака), а также котонин из стланцевой пеньки (смесь 1 и 2 сорта 50/50).
В третьей главе дан анализ льняного сырья и выбор способа первичной обработки.
В данной главе проведен анализ состава и строения хлопкового и льняного волокнистого сырья.
Поскольку в льняном волокнистом сырье присутствует значительно большее количество сопутствующих целлюлозе веществ, то для эффективного удаления последних путем химических обработок необходима предварительная механическая очистка волокна от костры, паренхимных тканей и некоторая стандартизация по длине волоконец. Хотя нет строго определенных требований к длине волоконец льняного сырья, могут возникать проблемы при получении ватного полуфабриката на ватно-чесальных машинах.
В результате проведенного анализа отечественного оборудования, практической проверки его эффективности установлено, что предварительную механическую обработку льняного сырья наиболее целесообразно проводить, используя оборудование и технологию ЦНИИЛКА. Линия включает грубую и тонкую чесальные машины: ЧГ-150-ПД и Ч-600-Л, ленточную и резальную машины: ЛЛ-1-Ч и ВИРМ-0,35 Л, пресс.