автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка и физико-химическое обоснование технологии шлихтования основной пряжи из целлюлозо-содержащих волокон лигносульфонатами



/

10СК0ВСКАЯ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕКСТИЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А. Н. КОСЫГИНА

На правах рукописи УДК 677.024.15(088.8)

I

и ч

РАЗРАБОТКА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ШЛИХТОВАНИЯ ОСНОВНОЙ ПРЯЖИ ИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗО-ЮДЕРЖАЩИХ ВОЛОКОН ЛИГНОСУЛЬФОНАТАМИ

Специальность 05.19.03 — технология текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва — 1992

Работа выполнена в Хмельницком технологическом институ!

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Булушева Н. Е.; доктор технических наук, профессор Чурсина Л. А.; доктор химических наук, профессор Мигалина Ю. В.

Ведущая организация — Житомирский льнокомбинат.

Защита состоится « . . » . . . . / . . . 1992 гол в 10.00 часов на заседании специализированного совета Д.053.25.С в Московской ордена Трудового Красного Знамени государстве] ной текстильной академии им. А. Н. Косыгина по адресу: 117918, Малая Калужская, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академи

Автореферат разослан « . . »

Ученый секретарь

специализированного совета

доктор технических наук, профессор

.кудряви

Г'ОСС'лйСлАЯ

9ТГЛ } ___ >

.7"

Общая характеристика работ

В работе дано научное обоснование и решение проблемы сокращения расхода материалов, получаемых из пищевых продуктов, для технологических потребностей при подготовке основной пряяи из целлюлозных волокон к ткачеству; разработана технология шлихтования пряяи препаратами из вторичных полимеров производства целлюлозы - лигносульфонатами (ЛОТ).

Актуельность работы. Одной из вадных задач на современном этапе является замена пищевых продуктов, используемых в прсмша-леиности для различных целей, в частности, для приготовления пиихты в текстильной промышленности - при подготовке пряян к тка-. честву применяют 75$ различных крахмалов и их производных и только около 25% синтетических и других полимеров.

Б последнее время в мире получены синтетические материалы, например, препараты из синтетически гомо- и еополтэроэ, которые позволяют вести шлихтование без применения пищевых продуктов. Но эти препараты ишют высокую цену, труднодоступны и на обладают многофункциональностью по отношению к волокнам различного химического строения, что затрудняет осувертвлять эффективную переработку пряжи на высокопроизводительном ткацком оборудовании.

Поэтому поиск и разработка технологий и способов подготовка пряжи препаратами из вторичных полимеров производства целлюлозы ЛОТ весьма актуален, теы более, что по этой проблеме практически отсутствуют научные исследования. Вопрос создания плихтувщи" препаратов для целлшозосодержащей пряяи с применением модифицированных ЛОТ, их сочетания с некоторыми природными и синтетическими полимерами, введение в их состав текстильно- вспомогательных веществ (ТВВ) специального назначения отражены лишь в трудах автора.

Работа выполнялась в соответствии с постановлением Совета Министров УССР й 218 от 12.06.86 г. и приказом МИНВУЗа УССР И 234 от 07.07.86 г., по разработке и освоению высокоэффективны? технологических процессов и комплектов оборудован»;, тематическими планами научно-исследовательских работ Минлегпрома УССР на 1980 -1985 г.£., рекомендациями Всесоюзного отраслевого совещания " Научно-технический прогресс и перспективы развития льняной промышленности до 2000 года", основные направлениями научных работ ХТИ на.1980-1930 г.г..

Цель и задачи исследования. Целью работы является разра -ботка и физико-химическое обоснование технологии шлихтования основной пряни из целлюлозосодеряащих волокон с использованием в качестве шлихтующих препаратов вторичных полимеров производства целлшозы ЛСТ.

Достикение поставленной цели позволяет расширить нсподьзо -ванне для технологических потребностей текстильной промышленности многотоннажных отходов производства целлшозы, решить проблему их утилизации, что улучшает экологию техпроцесса.

Для достижения поставленной цели в работе бшш решены следующие задачи:

- изучение и оценка физико-химических, коллоидных свойств ЛСТ, позволяющих установить параметрические зависимости иэаду этими свойствами ЛСТ, качественными и технологическими параметрами шлихтующего препарата, обработанной пряхи и эффективностью переработки ее в ткачестве;

- оценка целесообразности применения шлихтующих композиций из ЛСТ для подготовки целлшозосодерзсздей пряжи к ткачеству и придания им комплекса качестаенных и технологических характеристик, обеспечивающих эффективную переработку основной пряли в ткачестве;

- исследование процесса модификации ЛСТ аэотсодергащими низко- и высокомолекулярными срединениями, направленного на улучшение структурно-механических свойств адгезивной пленки из ЛСТ;

- обоснование, разработка и оптимизация процесса шлихтования прягн из целлюлозных волокон модифицированными ЛСТ, их со -четанием с некоторыми природными и синтетическими полимерами, позволяющего вести эффективную переработку пряки в ткачестве;

- решение вопросов расшлихтовки,регенерации шлихты, отделки текстильных материалов, выработанных из прям, обработанной ЛСТ, токсикологических характеристик препаратов, а такте охраны окружающей среды;

- формулирование' практических рекомендаций по применению шлихтующих препаратов в производственных условиях и оценка экономической эффективности созданных технологических процессов.

Научная новизна п значимость работы состоит в том, что впервые:

- в области хиютеской технологии текстильных материалов проведено комплексное исследование физико-хюгических, коллоид-

ных свойств шлихтуших препаратов из модифицированных ЛСТ, а также этих продуктов в сочетании с некоторыми полисахаридами , виниловыми полимерами, альгинатами и полипептидами. Установлено, что модифицированные ЛСТ обладают необходимыми шлихтующими ка -чествами по отношению к целлплозосоцержащей пряже.' На базе такого подхода решена крупная научно-техническая задача : разработка принципов создания и осуществления процесса шлихтования.целлшозо-содержащей пряжи шлихтующими препаратами из ЛСТ, которая имеет ватаое народнохозяйственное значение. Новизна проведенной работы подтверждается 6 а.с. СССР.

В процессе разработки указанной проблемы автором получены и выносятся на защиту следующие основные научные результаты:

- развиты теоретические принципы создания шлихтующих препаратов путем модификации ЛСТ азотсодержащими соединениями, а также сочетанием га с некоторыми полисахаридами, производными цел -люлозы, виниловыми полимерами, альгинатами и полипептидами. Оценена технологическая, экономическая и экологическая эффективность применения этих препаратов в процессе подготовки к ткачеству основной пряжи из целлюлозных волокон и их смесей с некоторыми природными и синтетическими волокнами;

- сформулированы физико-химические критерии оценки эффективности шлихтующих препаратов, которые согласуются с фундаментальными уравнениями Гиббса, Ленгмюра, Брунауера-Эмета-Тейлора и др.;

- теоретически обоснованы принципы выбора ТВВ для ЛСТ шихтующих препаратов, предложен механизм их действия;

- установлено, что механизм модификации связан с полимеран:-.-логическим превращением ЛСТ, который обуславливается взаимодействием -С ОН или-ОН группы ЛСТ и-]\ГН2 групп модификатора и образованием-ОС 0КН2 гШСОЖН-.-ССШН- групп , что подтверждается изучением молекулярных спектров продуктов р-закцип:

- предложены каталитические системы процесса модификации, обоснован механизм их действия; \

- получены адекватные математические модели, позволяющие решать оптимальные задачи,количественно оценить зависимость между физико-химическими, коллоидными свойствами ¡шихтующего препарата, параметрами его приготовления, процессом шлихтования, качественными и технологическими характеристиками обработанной пряжи и ее эффективностью перерабатываться в ткачестве.

Практическая значимость и реализация результатов работы в промышленности. Основные результаты работы доведены до прогякш -

ленного внедрения. Технология подготовки пряхи к ткачеству с использованием ЛОТ внедрена на текстильных предприятиях России, Украины, Молдавии и др. стран, что позволило предприятиям частично или полностью отказаться от применения крахмата или муки, уменьшить в 1,2 -1,5 раза расход электроэнергии, пара, воды, повысить эффективность процесса ткачества. Предложенная автором технология дает возможность расширить использование многотелнах-ных вторичных полиморов производства целлюлозы и тем самым способствовать улучшению экологической обстановки.

Суммарный экономический эффект от внедрения результатов работы в отрасли составил около 2 мгш.руб в год в ценах 1988года.

Дичный вклад автора является основным на всех этапах работы и заключается в выполнении теоретических и экспериментальных исследований, включая разработку теоретических положений, методики экспериментальных исследований, расчеты, анализ и оформление результатов в виде монографии, публикаций, изобретений, научных докладов. Чаатично экспериментальные исследования, промыл -ленные испытания результатов диссертации выполнены совместно с аспирантами, сотрудниками гш , НИИ и работниками текстильных предприятий.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены, обсуадены и получили положительную оценку на 6 Всесоюзных научно-технических конференциях и семинарах (IS82, 1987, 1989, 1990,1991 , 1992 г.г.), 4 республиканских конференциях, научных семинарах отраслевых НИИ, на заседаниях кафедр:- физической химии Львовского государственного университета, химтехнедо -гии Хмельницкого технологического института, ХТВМ, ткачества ЫГТА им. А.Н.Косыгина, на технических советах Ыиклегпрома СССР, УССР и текстильных предцриятий.

Основные научные результаты работы опубликованы в трудах (7, 12, 13-14, 34-69). Материалы диссертационной работы демонстрировались на ВДНХ СССР, УССР, получена серебряная медаль и диплом первой степени.

Методы ис-г-ляgÇF^Mt* I В работе использованы современные математические методы ( математической статистики, планирования эксперимента), Физико-химические методы анализа ( ИК- ,УФ-спектроскошш, рентгенографии, электронной микроскопии, полярой графии, атомной адсорбции), электрокинетические метода, стандарт-

иие методики, действующее оборудование и стандартные измерительные приборы, ЭВМ.

Достоверность полученных результатов поцтв-зраденз методами математической статистики, получением повторяющих^.; результатов по независимым методикам исследований, подтв-эрждени.конечных результатов при внедрении работы в производство.

ДхФШЕШаа. Основные научные результаты диссорт ациншой работы опубликованы в 46 печатных работах, в том ч^ле: в научно-технической издании "Новые препараты в технология ^¿хтованил", Техника, К., 1991, объем 7 п.л.; 2 обзорах, 43 статьях е журналах АН СССР, Центральных и прикладных журналах. Известиях вузов. Получены 6 авторских свидетельств.

Структура и объем работы. Диссертационная работ- состоит из введения, литературного обзора, шести глав, ькводов, списка литературы, приложения. Содержит 438 с. машинописного токетя,128 таблиц и 48 рисунков. Общий объем диссертации 531 страниц»1. Список литературы включает 280 наименований.

Содержание работы

Во введении дан обзор исследований по проблеме, которой посвящена диссертация. Изложены вопросы актуальности, новизны, значимости, достоверности научных результатов работы, еа прак -тическая ценность, а также постановка задачи исслеяовсшш и его цель.

I. Физико-химические, коллоидные, структурно-механические свойства ЛСТ, модифицированиях

лет

. 1.1. Получение. Строение. Реакционная способность. Модификация лет

Экспериментально установлено, что ЛСТ, как и лигнин, который играет роль цементирующего вещества, склеивающего полисахарадные'-структуры в растениях, обладает достаточно хорошима пленкообразующими свойствам». Клеевые композиции на основе ЛСТ не. теряют адгезионную способность в течение длительного времени, т.е. являются .кинетически устойчивыми системами. Могут применяться в в воде любой жесткости в широком интервале рН (5-5) ерэды. Однако макромолекулы ЛСТ в водных растворах несут отрицательный заряд, что обуславливает электростатическое отталкивание та от отрицательно заряженной целлюлозной пряжи и, следовательно, енл-

лает адгезии пленки шлихты к пряхе. Оенильныэ циклы, которые содержат макромолекулы ЛОТ, обуславливают термодинамическую гест-кость их материальных цепей н, следовательно, хрупкость адгезивной пленки, формирувдейся на пряже в процессе шлихтования. Водные растворы ДОТ обладают кислотными (рЫ 4,5-5,0 ) свойствами, что может приводить к гидролитической деструкции макромолекул целлюлозных волокон в процессе обработки пряхи. Это вызовет ухудшение комплекса физико-механических и технологических показателей пряхи.

Для устранения названных недостатков ЛСТ предложена модификация ЛСТ азотсодержащими соединениями и, в частности, амидами, аыинагш, разработаны препараты, представляодне собой сочетания ЛСТ п некоторых полппептидов, альгинатов, виниловых полимеров, полисахаридов. Предложено вводить в состав шихтующих препаратов ТВВ специального назначения.

Выявлено, что при физико-химических параметрах процесса приготовления шпаты в наличии катализатора (солиZri,Fe } воз-, можно взаимодействие иаждуКНг группами модификатора, - О О ОН. -ОН виниловых полимеров, пептидов, альгинатов, полисахаридов и реакционыоспособшши группами ЛСТ.

Продукты, образушциёся в результате этого взаимодействия, содергат, в частности, амидные-COJVIH-, карбашщные-МНССШНг карбаматные-QCOWH2. елсиноэфирные-ОСО - и др. группы. Наличие их в' макромолекулах модифицированных ЛСТ позволяет улучшать алаятические, структурно-механические свойства, умэньиить алектроотрщательность • адгезивной пленки, формирующейся на пря-пе при шлихтовании.

Образование новых хшшческнх групп подтверздено данными • ИК- и УФ-спектроскопни. Молекулярные спектры продуктов кодгфз-кации содержат новые полосы поглощения (см-1) I720-1750, 16601670, 210- 220 и набдвдается гипохрошшй эффект.

1.2. Поверхностно-активные свойства ЛСТ, ЛСШ

В основе всех способов образования полимерного покрытия на поверхности волокон легат фазпйа- хюшческие цроцессй скачивания субстрата шлихтувдей композицией и адгезии к прязе. Дпфпль-ность ма1фомолекул ЛСТ определяет их поверхностную активность,.

Установлено, что изотермы поверхностного натязення.водных растворов ЛСТ, ЛСШ имеют вид, типичный для растворов сельных ПАВ. При концентрациях их в растворе 10-12 г/л образуются ассо-

циаты, незначительно влияющие на поверхностное натяжение этих систем. Одаако при дальнейшем увеличении концентрации ЛОТ в растворе поверхностное натяжение значительно понижается. По нашему мнению, в этой концентрационной области происходит изменение структуры ассоциатов ЛОТ и переход системы из состояния золь в гель. По аналогии со свойствами типичных ПАВ можно сделать вывод^ об образовании при этих концентрациях в системе шарообразных (сферических) мицелл ЛСТ, ЛСШ. При дальнейшем увеличении концентрации ЛСТ в растворе поверхностное натяжение изменяется незначительно. Это, по всей вероятности, объясняется достижением межфазного равновесия в системе мицелл.

Найдено ,что поверхностная активность ЛСТ зависит от химической природы иона сульфогруппы и усиливается в последовательности: НН^Мв-^^П^А! • Аналогичная закономерность наблюдается и при расчете работы адгезии, определяемой уравнением Юнга-Дюпре (табл.1). Это позволило установить возможность повышения адгезионных свойств препаратов из ЛСТ, ЛСТМ путем введения в их состав солей ЙЛ-.АЬ^б I выполняющих функцию адгезива в шлихте.'Получено уравнение, определяющее зависимость поверхностного натяжения ( (5 ) от температуры (Х^-), концентрации (Х2) ЛСТ, рН среды (Хд):

С> = 64,26 -2,09Х1 + 1,31Хз + 2,49X5? - 1,33х| + 1,26Хд ( I )

Таблица I.

Некоторые термодинамические характеристики смачивания и адгезионного взаимодействия ЛСТ к гидрофильным и гидрофобным поверхностям

Наименование , ¿г .„и,, „о™- ¡Краевой угсхИРабога адгезии

ших^эго ще ^ раство-, ^ <град- !да/м* ^

Р ! | ^ , - Поверхность _! ! ! ! Г1№ ! ЦЫГЧ ГЛФ ! 1ОД '

ЛСТ- Ка 55,2 54,7 54,3 31,6 66,4 101,76 76,4

ЛСТ- 58.3 57.2 56.8 34.2 67.3 10^.9 79.7

_1,5 ! 2,0 ! 2,5_

ПВО 63,2 62,8 62,5 54,3 69,9 85,2 72,3

Щ_61.3 60.9 60.5 47.2 71.2 102.1 80.5

_15/1.5 !20/2.0 ¡25/2.5_

ЛСТ-ПВС 53,9 52,6 52,2 34,3 67,8 97,5 74,2

ДСТ-КЫЦ_59.2 53.2 52.7 35.1 66.2 99.6 75,3

Установлено, что поверхностно-активные свойства водных растворов ЛОТ, ЛСШ повышаются с увеличением их количества в растворе, понижаются с возрастанием температуры и незначительно зависят от рН.

Выявлено, что концентрация ЛОТ почти не оказывает влияния на краевой угол смачивания гидрофильной (кварц) поверхности. Для гидрофобной поверхности проявляется специфическое влияние ЛСТ на смачивание - при увеличении концентрации ЛСТ до 250 г/л, поверхность политетрафторэтилена становится практически гидрофобной (СОЙ С =0,4, 0 =66°), что мояно объяснить адсорбцией макромолекул (ассоциатов, мщелл) ЛСТ на поверхность тетрафторэтилена, что приводит к увеличению смачиваемости поверхности. Это дает основание сделать вывод об эффективности применения данных препаратов для обработки и, в частности, шлихтования как гидрофильных, так и гидрофобных текстильных нитей,и, что особенно важно, их смесей.

1.3. Пенообразующая способность ЛСТ, ДСТМ

Одним из важных требований, предъявляемых к шихтующим препаратам, является отсутствие ценообразования. ЛСТ представляют собой анионактивные ПАВ, поникает поверхностное натяжение воды и, следовательно, способны к ценообразовании. Для количественной оценки этого процесса и выбора пеногасителя изучена пенообразующая способность ЛСТ.

Экспериментально показано, что при увеличении концентрации ЛСТ в растворе до 250 г/л устойчивость (время жизни) пены возрастает, при концентрации от 50 до 130 г/л практически не изменяется, дальнейшее увеличение концентрации ЛСТ в системе ведет к возрастанию зремени жизни пены.

Параметрическая зависимость между приклеем шлихту к пряже, %, концентрацией (Х^ г/л) ЛСТ в растворе, антивспенивателя(угле-водород терпекового ряда) (^ г/л) и температурой (Хд Т°С) адекватно описывается уравнением регрессии:

Р= 6,7301 + 0,1512X2 + О.бг^Хд -0,2118X2X3 - 0,1366Х| -- 0,5804Х§ С 2 )

Установлено (табл. 2), что эффективность пеногашения водных систем ЛСТ различными классами антивспенивателей обуславливается их химической природой, фазовым состоянием, количеством в системе и усиливается в последовательности: ионогешше ^

неионогенные смесевые. Препараты П-139-104, КЭ-10-21,1ЖГ-400 и др. являются активными антивспенивателями, полиорганосилоксаны, скипидар, парафины, хлопковое масло - средними, многоатомные спирты очень слабо ингибируют пену в водных растворах ЛОТ. Меньшее пеногашение в гомогенных системах, по сравнению с гетеро -генными, указывает на то, что при больших степенях разбавления пеногасителей юс эффективность по отношение к данной среде снижается. Высокая эффективность антивспенивателя в гетерогенных условиях свидетельствует о том, что агент целесообразно приме -нять в виде эмульсии, а механизм его действия, по-видимому, заключается в растекании нерастворимых капель масляной фазы по поверхности пузырьков.

Таблица 2.

Эффективность предупреждения пенообразования и пенога-шения различного класса антивспенивателей

Пеногаситель_! ¿3. гом. ! ¿2- гег. ! /г том. ! Ь гет.

Полиметилсилоксан

(ПМС-200) 14,1/14,2 38,2/37,5 21,0/22,4 45,3/46,3

Полцэтилгидросилоксан - 45,3/46,4 - 49,7/48,1

Скипидар 36,3/37,2 52,1/51,6- 42,0/43,7 56,1/57,6

Мягкий парафин - 67,0/68,2 - 72,2/73,2

П-139-104 94,4/92,5 89,4/87,7 93,0/92,4 92,8/92,5

Soi.li.SQft 97,1/96,2 95,5/94,3 99,0/98,5 97,1/96,8

Этилацетат - 64,3/65,7 - 66,3/68,7

Хлопковое масло - 44,4/45,8 - 48,4/49,5

Примечание. Числитель-ЛСТ , знаменатель -ЛСТМ, ¿2. -доля разрушенной пены соответственно в гомогенных шш гетерогенных условиях, ъ,-высота столба пены, разрушенного при введении пеногасителя

Найдено ,что наличие у молекул антивспенивателя гидрофобных груш способствует пеногашеншо водных растворов ЛСТ. Установлен механизм и предложены пеногасители, позволяющие предупредить пенообразование или существенно снизить устойчивость пены в этих системах.

1.4. Вязкостно-реологические свойства водных растворов ЛСТ, лет

Изучение вязкостно-реологических свойств шлихтующих препаратов, влияния различных физико- химических факторов на эти

свойства позволяет решать вопросы разработки невязкой шлихты и, что особенно важно, получать шлихту с конкретными вязкостно -реологическими параметрами.

Установлено, что растворы ЛОТ, ЛС'Ш является ньютонбвскими тиксотропными жидкостями ( вязкость не зависит от приложенного ингредиента сдвига, т.е. усилия). Истинная вязкость (%ctJ этих систем обуславливается ньютоновской ( '/н.) и структурной (Гетр.), вязкостью и подчиняется уравнению:

tj ист. = tj н + 1J стр. ( 3 )

Загущающая способность ЛСТ незначительна. Развитие сетки флук-туционных зацеплений в водных растворах ЛСТ начинается при концентрации раствора 500-550 г/л.

Показано, что динамическая вязкость водных растворов ЛСТ, ЛСТМ в зависимости от физико-химических-параметров этих систем адекватно описывается уравнением:

Ц дин. = 4,56 Ю-3 + 1,68 IO^Xj - 4,84 Ю-4Х3 - 2,33 Ю*"4}^ 6,26 IO^gXg - 5,25 IO"4^2 + 4,32 IO^Xg2 ( 4 )

Из уравнения ( 4 ) следует, что наиболее существенное влияние на вязкость оказывает концентрация (Xj г/л) ЛСТ в растворе. Второй по значимости фактор - температура (Xg Т°С) раствора, третий - рН (Х3). Линейная зависимость между величиной вязкости от концентрации ЛСТ в растворе наблюдается в ограниченных пределах 200-250 г/л. Далее рост вязкости все более опережает повышение концентрации ЛСТ. Явный излом кривой приведенной вязкости наблюдается в области концентраций ЛСТ 350-400 г/л. Причиной таких аномалий вязкости ЛСТ, очевидно, является изменение структуры ми-целлярных ассоциатов: при концентрациях, меньших 200 г/л, в растворе преобладают мицеллы сферической фермы. Однако с ростом кек-центрации мицеллы становятся все более ассиметричными. Вместе с этим при концентрации выше 400 г/л , происходит, по всей вероятности, структурирование системы и она переходит из состояния золя в гель.

Изучены вязкостно-реологические свойства водных растворов бинарных смесей.ЛСТ-Кр, ЛСТ-КМЦ, ЛСТ-ПВС, ЛСТ-КлН, ЛСТ-КрН, . ЛСТ- ПМАК и других, которые позволили установить, что эти свойства системы обуславливаются химической природой и соотношением компонентов смеси, вязкость понижается с "увеличением ЛСТ в соста-

ве смеси. Это позволяет получать низковязкую шлихту при высокой (150-200 г/л) концентрации сдгезива.

При шлихтовании пряжи протекают сложные физико-химические процессы мевду шлихтой и волокнами пряжи, которые предопределяются ..химической природой и надмолекулярной структурой шлихтующего препарата волокон пряжи и состоянием поверхности нити. Влияние этих факторов, частично, можно описать путем изучения адсорбции шлихты волокнами пряжн.

Из рис. I .(¡фивая I) видно, что это изотерма адсорбции на гидрофобной поверхности, характерная для мономолекулярной адсорбции Ленгмюра.' Изотерма для гидрофобной поверхности ( кривая 2) напоминает 5 - образную кривую полимолекулярной адсорбции Поллни и БЭТ. Связывание адсорбента не прекращается после образования мономолекулярного слоя, а продолжается дальше.

И тем не менее, адсорбция на гидрофобной поверхности оказалась большей, чем на гидрофильной. По-видимому, основную роль в процессе адсорбции ЛСТ волокном играют не функциональные группы, а основная углеродная цепь ЛСТ, что вызывает на активированном угле адсорбцию высшую, чем на аэросиле.

1.5. Адсорбционные свойства ЛСТ, ЛСТМ

Адсорбция ЛСТ, ЛС1М, Кр, ПВС, КМЦ, КрН, КлН,др. шлихтующих препаратов на целлюлозосодер-жащих волокнистых материалах увеличивается в последовательности: льняные.джутовые ^хлопчатобумажные.

Найдено, что скорость

процесса адсорбции-ЛСТ, ЛСТМ целлюлозосодержащей пряже зависит от физико-химических

свойств шлихтующего препарата, волокна и параметров ведения процесса и описывается дифференциальным уравнением:

Изотермы адсорбции ЛСТ- из водных растворов при 25°С; I - активированном угле; 2- аэросиле

^§«к(ара&к-а.т) (5)

Рис. I

/ где К - константа,Э-ра&н - количество адсорбированного вещества, отвечающее адсорбционному равновесию, количество вещества, адсорбированного ко времени Тг /.

Шаговым методом получены адекватные корреляционные уравнения адсорбции вида:

у -----2------( 6 )

а + вх

где У и X - величина адсорбции на твердом или волокнистом адсорбенте; а, в - коэффициенты.

Проводя расчеты ( уравнение 6) для случая адсорбции ЛСТ из водных растворов на гидрофильных и гидрофобных твердых и волокнио-тых адсорбентах, установили, наличие корреляционной зависимости— между величинами адсорбции на данных адсорбентах. Корреляционные уравнения достаточно точно описывают экспериментальные данные, о чем свидетельствуют довольно высокие ( 1,05-0,974) значения коэффициентов множественной корреляции (Г* )•

В частности уравнение ( 6 ), определяющее корреляционную связь между адсорбцией ЛСТ на аэросиле (У!) и даутокенафной пряже (У0) имеет вид:

У

у -----I--------( 7 )

г 0,0359 + 1.307У!

при значении Рч= 1,05. Методом молекулярной спектроскопии подтверждено предположение, что адсорбция является физической, что способствует хорошей вымываемости ЛСТ в процессе расшлихтовки суровой ткани, выработанной из пряжи, ошлихтованной этими препаратами.

1.6. Структурно-механические, гигроскопические свойства ЛСТ, ЛСТМ Для повышения высокоэластаческих, структурно-механических, Фрикционных характеристик адгезивной пленки ЛСТ предложено осу -ществлять их модификацию, вводить в их состав ТВВ и, в частности, пластификатор. Найдено, что эффективность пластификации ЛСТ увеличивается .для высокомолекулярных пластификаторов в последова -тельности: ПВС-=" ИМАК^-КМЦ^КрН ^ КлН ^ Кр и низкомолекулярных : карбамид ^многоатомный спирта мягкий парафин. Установлено, что оптимальное количество пластификатора, вводимого в систему, зависит от его физико-химических характкристик и составляет 0,5- 1,5 г/л. Пластифицирующая способность этих систем определяется в значительной степени химическим взаимодействием реакционноспособных

групп макромолекул ЛСТ и пластификатора.

В работе рассматриваются гигроскопические свойства ЛСТ,ЛСТМ. Найдено, что гигроскопические свойства этих препаратов зависят от химической природа и соотношения компонентов в его составе. Влаго-поглощение адгезивных пленок ЛСТ несколько ниже, чем пленок ПВС, КМЦ, ПМАК, ПАА, КрН и незначительно изменяется с повышением относительной влажности от 60 до 80 %.

Экспериментально показано, что устойчивость к истиранию пряжи из целлюлозосодержащих волокон зависит от структурно-механических свойств адгезивной пленки и ее физико-химических характеристик, Коэффициент износостойкости для целлюлозосодержацей пряжи , обработанной ЛСТ, ЛОТЫ, изменяется в пределах 0,7-1,8.

Устойчивость к истиранию обработанной пряжи ЛСТ, ЛСТМ увеличивается в последовательности ЛСТ-Вп'".ЛСТ-КрН ^ ЛСТ-КМЦ^ЛСТ-Кр. Повышение устойчивости к истиранию пряжи, обработанной ЛСТ препаратами, объясняется наличием в макромолекулах ЛСТ групп-SO^Mo .

Для установления температурных и временных параметров сушки ошлихтованной пряжи, а также для определения скорости движения основы при шлихтовании изучена кинетика сушки пряжи, обработанной ЛСТ, ЛСТМ-(табл.3).

Таблица 3.

Кинетические параметры процесса сушки пряаи, обработанной ЛСТ, ЛСТМ

Показатель ! Хлопчатобумажная_! Льняная

! Температура сушки, °С (± 0,1)

! 50 ! 70 ! 90 ! 50 ! 70 !. 90

Критическая влажность, % (±1,0) 51,0 60,0 62,0 35,0 37,0 36,0

Относительная критическая влажность(±1,0) 31,0 33,0 _ 24,0 12,0 15,0

Время второго периода сушки,с(±5,0) 700,0 - 450,0 720,0 480,0 -

Скорость сушки, . (+0,1) 0,12 0,27 0,36 0,08 0,20 . 0,46

Суммарное время сушки^!,и), мин ■ 20,0 12,0. 8,0 24,0 10,0 8,U

выявлено, что скорость сушки предопределяется химической природой препарата, волокнистым составом-пряжи, временными и температурными -режимами ведения сушки. Способность терять влагу

пряжи обработанной различными шлихтующими препаратами располагается в ряду ЛОТ ^ ПВО КрН» КпН=- Кр=- КМЦ^- Кр^- ШЛАК. Относи- • тельно небольшая способность ЛОТ удерживать молекулы воды объяс-нается наличием в макромолекулах ЛОТ гидрофобных арвматических циклов.

Показано, что процесс обработки пряжи ЛОТ, ЛСТМ можно прово-•••дать при температуре ниже на 20-25°С в клеевой ванне и сушки на Т5-30°С в сушильной камере по сравнению с регламентированными параметрами.

Проведенные системные исследования физико-химических, коллоидных свойств растворов ЛОТ, ЛСТМ позволили сформулировать критерии качественной и технологической оценки эффективности действия различных'шлихтующих препаратов (табл. 4).

Таблица 4.

Физико-химические, коллоидные"критерии оценки

эффективности шлихтующих препаратов

Наименование¡Работа адсорбции,¡Способность к обра!Коэффи-!Диспер-

препарата .дж/моль Ю3'

, Ш1 ! Г&Б • пленки ! ГФЛ ! Г£Б •растекания •способность

лет- Ш. 70,6 70,1 0,42 2,07 14,6 5,33

пвс 70,7 75,4 3,62 2,73 13,8 1Т,51

шц 73,1 76,3 2,72 1,96 20,9 11,23

ЛСТ-ПВС 75,8 76,9 0,82 1,04 16,4 5,91

лст-шц 76,0 69,4 2,08 2,68 - 5,50

Примечание. 1Ж, КБ - соответственно гидрофильная или , гидрофобная поверхность.

2. Технология шлихтования и ткачество основной целлшозосодержащей пряжи, обработанной ЛСТ-Кр" шлихтующими препаратами

Ставилась задача определить оптимальные технологические параметры процесса шлихтования пряжи лигносульфонаткрахмальными пре -паратами (ЛСТ-Кр), установить корреляционную зависимость между качественными и технологическими показателями шлихтующего препарата, обработанной пряжи и характеристиками переработки ее в ткачестве, что позволяет решать оптимальные задачи, рассчитывать рецепты шлих ты, прогнозировать обрывность пряяи на ткацком станке.

Для математического описания зависимостей названных показате-

лей применен метод рототабельного планирования - план второго порядка ^окса-Хантера. Матрица плана включала 20 опытов. Обработку результатов эксперимента и оптимизацию параметров проводили на ЭВМ "ШГ ИСКРА -1030 на языке БЕЙСИК. Математическое описание представлено в виде квадратичного полинома. Для определения коэффициентов уравнения регрессии решали систему нормальных уравнений.

Показано, что качественные и технологические характеристики ошлихтованной пряжи и показатели, характеризующие переработку ее в ткачестве, зависят от физико-химических, коллоидных свойств клеящего шлредиента.количества и химической природа ТВВ шлихты, а также технологических параметров процесса шлихтования. Таких свойств шлихты и обработанной пряжи достаточно много. Мы выбрали в качестве функции приклей шлихты к пряже, % (7^), относительный прирост прочности ошлихтованной пряжи, % (У?)» относительное из -менение удлинения пряжи после шлихтования, % (Уд), обрывность основной пряжи в ткачестве, обр/м (У.). В качестве переменных С-кон-центрация клеящего и ТВВ шлихты, г/л, - химическая природа клеящего и ТВВ шлихты, Т°С - температура клейстеризации или температура в клеевой ванне, I/ - время клейстеризации, мин, тогда: У-£ = ^(С,^ , Т, Ъ ) Таким образом решалась зада-

^2 = Р^С и. Т Т) ( & ) ча получения математической Уд = р (Сд т' модели по каждому критерию,

....... .;.1.. Л Т.... определения влияния природы

и концентрации клеящих (Х^) или ТВВ шлихты (Зу. технологических параметров процесса шлихтования (Х3) при остальных, поддерживаемыми постоянными, параметрах. Для критериев Ур У£, У3, У4 и разных видов пряжи получены соответствующие уравнения регрессии вида:

Т (Х) =Яо+АХ1 + +АХ3 +/512Х12 %Х13 +Р2ЗХ23 +

11 х12 ^гЧ2 +РъъЧ2 < 9 >

Значимые коэффициенты уравнений регрессии ( 9 ) приведены в табл.5. Проверка адекватности уравнений регрессии по критерию Фишера путем сопоставления .дисперсий адекватности и воспроизводи -мости показала, что модели в большинстве случаев адекватны.

Оптимизацией по программе " 0РТ1М " полученных уравнений ( 9 ) определены значения технологических параметров приготовления шлихты : температура клейстеризации 85+ 5°С, время клейстеризации

25+ 5шш, концентрация, г/л клеящего ингредиента ЛСТ 36-200, Кр 10-45, модификатора 5-10, пластификатора 0,7-1,5 , пеногаси-теля 0,5-0,7 , адгезива 0,3- 0,5, обеспечивающих экстремальные значения Ур У2, У3, У4 , которые приведены в табл.6.

Такие физико-механические свойства ошлихтованной пряжи, в конечном итоге, должны определять эффективность пряжи перерабатываться в ткачестве, т.е. обрывность .

Таблица 5.

Коэффициент уравнений регрессии

Обозначение ! Прял с а

коэффициента, регрессии | Льняная 1 Хлопчатобумажная

ч ! У2 ! У3 ! У1 ! У2 ! уз

> + 5,84 + 2,34 + 1,34 +7,09 17,49 0,04

- + 0,12 - - - -

- - 0,30 + 0,24 +0,24 - 0,02

/л /3,1 - - 0,22 0,31 - 4,62 -

0,32 - 0,16 - 0,12 0,25 -2,97 -

ргг Ау Уи - 0,33 0,14 0,12 т0,16 1,71 -

- 0,35 - - - 0,02

-0,11 - -0,19 -0,14 1,87 0,04

/¿5 /,3 -0,73 0,22 - 0,15 0,59 3,91 0,05 0,01

Таблица 6.

Экстремальные уровни параметров, определяющих способность основной пряжи перерабатываться в ткачестве

Вид пряжи, текс ! У1 ! У2 ! уз ! У4

Льняная, 56-86 4-5,5 15-20,0 10-15,0 0,5-2,5

Хлопчатобумажная, 18,5-29 6-7,5 20-25,0 15-20,0 0,07-0,52

Дкутокенафная, 280-340 3-3,5 10-15,0 8-10,0 0,25-0,35

Получены корреляционные уравнения между этшш характеристиками: .для льняной пряжи У2 = 7,96 + 1,63У1 (10) У3=0,84+0,337У1(Н) Для хлопчатобумажной пряжи: У3 =0,509 - 0,067У-|- (12). Уравнения

(10-12) достаточно точно описывают экспериментальные данные, о чем свидетельствуют высокие значения коэффициентов множественной корреляции.

Анализ корреляционных зависимостей показал тесную связь между приклеем (З^), относительным изменением удлинения (У2),(коэффициент корреляции Г* =0,672), обрывностью (У3) и приклеем (У^) (коэффициентом корреляции Г ^ 2 = 0,625 и Г*т 3 = - 0,675).

Осуществление проведения исследований с позиций математико-статистических методов планирования эксперимента позволило определить оптимальные значения параметров процесса шлихтования. Найдено, что обработку пряжи ЛСТ-Кр препаратами следует вести ниже на 15-20°С в клеевой ванне и сушку на 15-25°С ниже в камере шлихтовальной машины по сравнению с пряжей, обработанной Кр препаратами. Это объясняется незначительным влияние^ этого параметра на вязкость шлихты и малым химическим сродством растворителя к адгезивной пленке.

Доказано, что проклеивание целлшозосодержащей пряжи ЛСТ-Кр препаратами обеспечивает в ткачестве снижение обрывности на 1015 % и повышение производительности как на автоматических, так и пневматических станках на 1,5-2,0 % по сравнению с Кр препаратами.

Проведено изучение расшлихтовки суровых тканей в лабораторных и производственных условиях. Показано, что расшлихтовка удовлет -ворительно протекает при отбелке суровых тканей по щелочно-перо -ксинному способу без введения в систему специальных добавок; ткани, полученные из пряжи, ошлихтованной ЛС Т-Кр препаратами, по физико-механическим показателям отвечают требованиям ГОСТ.

3. Технология шлихтования и ткачество основной целлшозосодержащей пряжи, обработанной шлихтующими препаратами ЛСТ-Кр-Вп

Анализ технологического процесса подготовки целлклозосо.цержа-щей пряжи к ткачеству ЛСТ-Кр препаратами показал, что при содержании 71$ масс. ЛСТ сйижаегся эффективность ткачества и особенно пряжи низких (18,15 -13,5) линейных плотностей. Вероятно , это вызывается снижением•структурно-механических характеристик адгезивной пленки.

Разработаны препараты сочетанием ЛСТ и соединений, макромолекулы которых обладают высокой эластичностью, и, в частности, с не-

которыми виниловыми полимерами (Вп ).

Получены уравнения регрессии и корреляции, рассчитаны 'коэффициенты множественной корреляции (табл.7), которые позволили определить уровни факторов технологии приготовления шлихты из ЛСТ-Кр-Вп препаратов (табл.8). Можно предположить, что при таких условиях и в присутствии катализатора протекает взаимодействие между реакционноспособными группами ЛСТ и Вп,согласно реакции: ЛСТ-Х + Вп-У —ЛСТ-2-Вп + иАВ / I /,

де х - соон, -0Н,-503Ме; у - он, -соон,-МН2-2 ~ ОСО^-МГСОКЯ", -0С0Ш2,-ССШН- ; где К - катализатор ( солирв или ¿11 )•

Таблица 7

Уравнения регрессии и корреляции, коэффициенты корреляции

Критерий!.

Шлихтувший ггоепапат

ЛСТ-Кр-ДБС

ЛСТ-Кр-ПМлК

У1 "

У2 =

У3 =

У2 =

-Г =

уз =' г =

5,13 + 0,18X2+ 0,68X3 +

+0,067X^2+ 0,651Х2 + +0,232X2 + ОДЗ2Х32 (13)

0,134- 0,023X2+ °.°21Х2~ -0,017Хз- 0,023X3X3 + +0,16Х| " (14)

1,918- 0,144X3-+ 0,211Х2- --0,252Хз + 0,84Х12 + +0,17х|

0,2127 -0,0094У1-- 0,0015У2 0,808

3,257 + о.збгу^о.эку^ио) 0,656

(15) (19)

5,23- 0,389X2+ 0,230Х2+ +0,162X2X2- О,30X2X3+0,79Х^+ +0.198Х22 (16)

0,111- 0,278X2+ 0,246X2 +

+0,173X3- ОгЗбХ^ + +0,038Х12-0,0112Х32 (17)

2,30 -0,13X2 + °»22Х2 " -0,25Хз + °'85х1 -0.12Х§ (18)

У2= 0,269- 0.0126У2-

-0,018У2 (21)

Г= 0,763

У3= 4,94-0,231У2 -0,039У^(22) Г = 0,612

Примечание. Реализация плана осуществлялась при выработке ткани арт. 011307, на станке СтБ-2-175; • арт. 238, АТ-120-5 , арт. 36, П-125

Таблица 8.

Оптимальные технологические параметры приготовления шлихты из ЛСТ-Кр-Вп препаратов

Компоненты шлихты !_Содержание клеящих, г/л__

!_Вид пряжи, текс_

_! Лен. 56-в6 ! х/б. 18-25 !АжХ 280-340

Лигносульфонат 20-150,0 30-180,0 15-150,0

Поливиниловый спирт 2- 5,0 3- 6,0 1,5-2,0

Полиметакриловая 1,5-3,0 2-4,0 • 1,2-2,0

кислота

Крахмал 10-15,0 20-25,0 10-15,0

Модификатор I- 1,5 1,5-2,0 1-1,5

Антивс пениватель 0,5-0,7 0,5-0,7 0,5-0,7

Нейтрализатор 0,3-0,7 0,4-0,8 0,2-0,7

Т°С, клейстеризации 75-90 75-90 75-80

Время клейстеризации » „ 20-25 20-25

мин 20-25

Составы ЛСТ-Кр-Вп препаратов и протекание реакций (I) определяют качественные и технологические показатели пряжи, обработанной ЛСТ-Кр-Вп препаратами (табл.9) и подтверждаются появлением в ИК-спектрах новых полос поглощения (см~ ) 1660-1670, £720-1780.

Таблица 9.

Оизико-механические свойства пряжи, обработанной шлихтой, полученной при оптимальных параметрах приготовления

Показатели ! Вид пряжи, текс

!Лен.56-86 !Х/б18.5-29!ДжК 280-340

Приклей шлихты к пряже,#(+0,2).3,5-6,0 5,5-7,5 3,5-4,5

Относительный прирост прочности, %{± 1,5) 15-20,0 20-30,0 15-20,0

Относительное разрывное удлинение пряжи,%(+1,5) 10-15,0 15-20,0 10-15,0

Влажность пряжи,$(+1,0) 7,5-12,0 5,5-6,5 15-20,0

Коэффициент вариации: разрывной нагрузки,%(+1,0) 10-15,0 10-12,0 10-15,0

Линейной плотности,$(+1,0) 10-15,0 10-12,0 10-15,0

Адгезия к пряае,кг/см(+Ю,0) 90-110,0 90-110,0 90-100,0

Коэффициент износостойкости,$ 0,6-1,2 0,5-0,9 0,6-1,2

КоэФйгшиент распушенности.Й 2.5-3,5 3-3.5 2,5-3.5

Найдено (табл.10), что обрывность пряжи, производительность ткац-

Таблица 10. ' Среднестатистические показатели обрывности и производительности в ткачестве

Ткань,арт. ! Марка станка !Обрывноеть,обр/м ¡Производительность, _м/час_

13 АТ-120-6М ■ 0,16 5,38

36 П-125- ЕВ 8 0,05 7,76

544 П-125- ЕВ 8 л,II 7,58

М-44 АТПР-120-У 0,04 ' 7,72

12209 АТ-ЮО-ЛБ 0,12 12,11

15182 АТ-ЮО-ЛБ 0,36 13,56

052262 СТБ-2-175 0,39 5,27

кого оборудования зависят ог ряда факторов: химической природы, волокнистого состава пряжи, способа ее прядения, природы Вп и ТВВ и их количества в составе шлихтующего препарата. Обработанная пряжа этими препаратами перерабатывается в ткачестве при снижении на 25-30 % обрывности, повышении на 5-10 % производительности и уменьшении осыпаемости на 20-25 % по сравнению с ЛСТ-Кр шлихтующими препаратами.

4. Технология шлихтования и ткачество целлшозосодержащей пряжи, обработанной шлихтующими препаратами из сочетания ЛСТ- производных целлюлозы, полипептидсв,альгинатов

Ма1ф0М0лекулы коллагена (КлН) .каррагинана (КрН), карбокси-метилцеллшозы (КЩ) содержат реакционноспособные -^НгТ^ООН'ОН группы, что позволяет модифицировать ЛСТ путем взаимодействия этих групп и ЛСТ, например, согласно реакции этерификации:

ЛСТ-Х - У —^Е1-1— ЛСТ- И - Я + ПАВ (П)

где И -у - КЫЦ.КрН, КлН; К- катализатор (солиРеили2п, ).

Модификация ЛСТ (П) позво.ляет, по нашему мнению, улучшить структурно-механические свойства адгезивной пленки ЛСТ.

На основе экспериментальных исследований, проведенных по планам 2-го порядка, получены математические модели, которые позволили определить корреляционные зависимости между качественными и технологическими характеристиками шлихты, обработанной пряжи, обрывностью при переработке ее в ткачестве (табл.11).

Таблица II

Уравнения регрессии, корреляции и коэффициенты множественной корреляции

Критерии!.

Шлихтующий препарат

ЛСТ- Кр- КМ11

ЛСТ- Ко- КрН

Уг =

У., =

у..

У2 = Л =

6,23 + 0,062Х1 + 0,184X2 + +0,659Х3- 0,331X^4- 0,0,23Х2? +С,С45Х32 (23)

и,14 - 0,015Х1 + 0,12Х2 --0,02X3 - о.огбх^хд + + и,039Х12 (24)

2,43 - и,245Х1 + 0,207Х2 --0,219Хз + 0,145X^2 + + и.ввх^ 0,136Х32 (25)

2,44+ 0,084Х1+ 0,0829Хз+ + 0,076Х12 (26)

0,123 + 0,027У1 0,14

О.ООЗТУ-^ (29)

0,152 - 0,5ХГ 0,017Х2-' -0,01Х1Х2 + 0,076Х12 + + 0,012Х^2 (27)

0,229 - 0,0708X3- --0,016X^2 + О.ОИХ^-.-0,126X2X3 + 0,0,086Х12+ +0,042^22+ 0,058Х32 (28) У3= 8,66 - 1,87У1+0,14У12

Г*= 0,736 (30)

Примечание. Реализация плана осуществлялась при выработке ткани арт.7203, на станке АТ-ЮО-ЛБ; ткани арт.36, АТПР-120-У. По критериям Ур У2, У3 уравнений/ 23-29 / проводилась оптимизация технологии шлихтования пряжи препаратами из сочетания ЛСТ и КрН, КлН, ШЦ и определялись экстремальные значения качественных и технологических свойств шлихты и обработанной пряжи.

Таблица 12.

Оптимальные технологические параметры приготовления шлихты и ее физико-химические свойства

Показатель

Вид пряжи, текс

?Лен.56-86 !Х/б.18-29 !ЛжК 280-340

Относительная вязкость(+0,1) 1,4 1,5 1,3 Кислотно-основные свойства,

рН (¿0,1) • 7,5 7,5 7,5

Скорость смачивания,м/мин(+0,1) 1,4 1,2 1,3 Степень расщепления крахмала,

% (+2,ь) 85,0 90,0 85,0

Сухой остаток,$ (+0,3) 4,1 4,1 4,1

Содержание клеящих,£ (+0,5) 6-180,0 6-200,0 6-180,0

Продолжение таблицы 12

Температура клейстеризации,°С (+5,0) 85,0 85,0 85,0 Бремя клейстеризации.мин (+5,0) 25,0 25,0 25,0

Качественные и технологические показатели основной целлюло-зосодержащей пряжи, обработанной шлихтующими препаратами ЛСТ-КМЦ, ЛСТ-КрН, ЛСТ-КлЫ, обеспечивают повышение эффективности ее переработки в ткачестве (табл.13), по сравнению с ЛСТ-Кр препаратами.

Таблица 13.

Среднестатистические показатели процесса ткачества

Шлихтующий препарат ¡Ткань, авт. !Ткацкий станок ! Обрывность, обв/м !Производительность, м/час

ЛСТ-КлН 36 АТПР-120-У 0,07/0,09 7,42/7,28

ЛСТ-КрН 36 АТПР-120-У 0,04/0,07 7,56/7,17

ЛСТ-КрН 052262 СТБ-2-175 0,54/0,62 5,15/4,96

ЛСТ-КМЦ 15190 АТ-ЮО-ЛБ 0,48/0,58 12,45/11,87

ЛСТ-ШЦ 12209 АТ-100-ЛБ 0,70/0,86 9,52/9,34

ЛСТ-КрН 10148 СТБ-2-175 0,80/0,91 6,45/6,12

Примечание. В числителе условных дробей приведены значения обрывности и производительности в ткачестве пряжи, обработанной препаратами из сочетания ЛСТ и КМЦ, Кл11, КрН, знаменателе ЛСТ-Кр.

Приведенные данные подтверждают эффективность применения ишихтующих препаратов ЛСТ-КМЦ, ЛСТ-КрН,ЛСТ-КлН. Использование эшх препаратов позволяет:

- придать ошлихтованной целлюлозосодержащей пряже хорошие качественные и технологические свойства;

- вырабатывать ткань на высокопроизводительном ткацком оборудовании при снижении обрывности на 15-25$, повышении производи -тельности на 1,5-2,0$ по сравнению с препаратами из Кр, ЛСТ-Кр;

- снизить энергозатраты при шлихтовании.

5. Токсикологические, санитарно- гигиенические свойства шлихтующих препаратов из ЛСТ. Пылевыделение в ткачестве

Показано, что ЛСТ-Кр, ЛСТ-Вп, ЛСТ-КлН, ЛСТ-КрН, ЛСТ-КЫЦ препараты не вызывают физиологических изменений в организме, а также не оказывают кожно-разцражаюцего и резорбтивного действия на ор -ганизм человека.

Основная целлшозосодержащая пряжа, ошлихтованная этими препаратами, не обладает повышенным пылевыделением. Содержание пыли в рабочей зоне ткацкого станка составляет 3-3,7 мг/м3(норма 4,0 мг/мэ) для льняной, лубяной и 5,3-5,9 для хлопчатобумажной пряжи; осыпаемость ее ниже на 10-15 % по сравнению с основами, обрабо -танными ЛСГ препаратами.

ЛОТ являются не токсичными продуктами, относчтея к органическим высокомолекулярным соединениям, способны к биохимическому окислению. Следовательно, сточные воды, образующиеся в процессе расшлихтовки суровых тканей, можно очищать совместно со сточными водами отделочных производств текстильных предприятий.

Важно и то, что расширение использования ЛОТ при шлихтовании пряжи позволяет применять значительное(250-300 тыс.тонн) количество вторичных полимеров производства целлюлозы- ЛСТ, что улучшает экологическую обстановку.

6. Практическое использование результатов исследований, экономическая эффективность Основные разработки автора прошли производственные испытания и внедрены на ряде предприятий Российской Федерации, Украины,Молдавии, Белоруссии, Казахстана. На различных типах ткацких станков выработаны ткани бытового и технологического назначения из пряжи,ошлихтованной с использованием ЛСТ. Обнаружено, что обрывность пряжи на 10-25 % снижается, производительность- станков повышается на 1,5-5,0 % по сравнению с пряжей, обработанной препаратами из Кр и их производными, немодифицированными ЛСТ, шлихта легко удаляется с суровых тканей при расшлихтовке без введения специальных препаратов. Ткани соответствуют требованиям ГОСХ. Разработаны л изданы Минлегпромом СССР рекомендации по использованию в отрасли ЛСТ для подготовки пряжи к ткачеству.

ОСНОВНЫЕ ВЬШ0№ , ЗАКЛЮЧЕНИЕ , РЕКОМЕНДАЦИИ

1.Сформулированы основные принципы нового научного направления в области подготовки пряжи к ткачеству(шлихтование). Актуальность и важность этого направления обусловлена высокой экономичностью разработанных процессов, возможностью решения экологических проблем, а также его включением в научно-технические про1раммы, предусматривающие создание и освоение малоотходных, ресурсосберегающих технологий для предприятий текстильной промышленности.

2. Проведено системное исследование физико-химических, колло -идных свойств ЛСТ, на основании которых предложены фйзико-

химические критерии оценки эффективности шлихтующих препаратов.

3. Предложено для улучшения структурно-механических свойств адгезивных пленок из ЛСГ и снижения полярности макромолекул ЛСТ осуществлять их химическую модификацию соединениями, содержащими реакционное лособше группы и, в частности -ДОНЖОН,-СОН,СООН и др. Найдено, что при 45-90°С и рН 4,5-8,5 и присутствии катализатора, позволяющего увеличить подвижность протона модификатор ра, протекает химическое взаимодействие между магфомолекулами ЛСТ и модификатора. В результате чего образуются-0С0,"1ШССШН; ССДОН;ОСОШгруппы, что доказывается данными молекулярной спектроскопии ( Ж- и УФ -) продуктов модификации, модельных систем и

их физико-химических свойств. Рекомендовано для улучшения качественных и технологических свойств шлихты в ее состав вводить ТВВ и, в частности: антивспениватель, адгезии, пластификатор, нейтрализатор.

4. Доказано, что водные растворы ЛСТ, ЯСЛИ являются коллоидными системами: загущающая способность их сравнительно мала. Развитие сетки флуктуционных зацеплений в водных растворах происходит при концентрации 500-550 г/л, что подтверждается нелинейной зависимостью вязкости от концентрации ЛСТ в растворе. Показано, что вязкость водных растворов в зависимости от концентрации, температуры и рН среда раствора ЛСТ описывается уравнением первого порядка. Она, примерно, в 2-3 раза ниже шихтующих препаратов из Кр, его производных, Вп, КМЦ, КрН и др., что объясняется глобулярной формой макромолекул ЛСТ. Применение препаратов из ЛСТ позволяет увеличить скорость и степень пропитки пряжи в процессе шлихтования, что повышает механическое закрепление адгезивной пленки на волокне и положительно сказывается в ткачестве.

5. Научно обоснована физико-химическая, коллоидная сущность смачивания водными растворами ЛСТ гидрофильных, гидрофобных поверхностей. Выявлено, что для гидрофобной поверхности проявляется специфическое влияние ЛСТ на смачивание - при увеличении концентрации до 250 г/л поверхность политетрафторэтилена становится практически гидрофильной, при этом краевой угол смачивания становится равным (СО^ = 0,4). Этот эффект объясняется адсорбцией макромолекул ЛСТ на гидрофобной поверхности (-С^-Сд -) про-пановыми неиолярными группами. Полученные данные свидетельствуют о возможности применения водных растворов ЛСТ для обработки пряжи как из гидрофильных, так и гидрофобных волокон и их смесей.

6. Получены адекватные математические модели р Е/де уравнений регрессии и корреляции,рассчитаны коэффициент множественной корреляции, позволяющие количественно оценить зави. им-с?;* между физико-химическими, коллоидными свойствами шлихтующего ;фепарата, параметра!® его приготовления и ведения процесса шлихтования, ка-, чественными и технологическими характеристиками обработанной пряжи и ее эффективностью перерабатываться в ткачество. Эти данные

и контроль термодинамических и кинетических характеристик ~ясте-мы в значительной степени позволяют регламентировать качост~о шлихты, ошлихтованной пряжи и, как следствие, ое способность перерабатываться в ткачестве.

Применение этих моделей позволило рассчитать оптимальный состав ЛСТ препаратов, параметры их приготовления и установить экстремальные значения физико-механических характеристик обработанной пряжи.

7. Выявлено, что обработанная ЛСТ препаратам!; целлю^озосодер-жащая пряжа может перерабатываться на ткацких станках различного типа, при этом обеспечивается снижение обрывности на 10-25 % и повышенно производительности станка на»5-1С % по сравнен™ с пряжей, ошлихтованной препаратами из Кр и его производными.

8. Установлено, что расшлихтовка суровой ткани из пряжи, про-клеянной по разработанной технологии, протекает без введения специальных добавок при шелочно-пероксидном способе беления ткани. Отделка и крашение ткани осуществляется обычными способами, регламентированными в от.даточных производствах тексглльных предприятий. Показано, что физико-механические и потребительские свойства готовых тканей соответствуют ЮОТ.

9. внедрение результатов работа в производство позволяет еяегоцно использовать 250-300 тыс.тонн вторичных Полимеров производства целлюлозы, заменить частично (50-70 %) или полностью применение крахмала и муки (55-60 тис.тонн в год) для шлихтования целлюлозной пряии е текстильной промышленности ЛСТ, что оказывает существенное влияние на продовольственную л экологическую проблемы.

Основные результаты рзСэты: новые технологии, способы, метод;», п-ихтуищпе препараты"-, реализованы в промьпшенности с экономическим э.Ьсректом около 2,0 млн. рублей в год. .

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Ганзюк Л.И. Применение отходов целлюлозно-бумажной промышленности (лигносульфонатов) в качестве заменителя крахмала в шлихтующих композициях //Информационный листок о НТД № 83-07, Хмельницкий, 1983.

2. Ганзюк Л.И. Пути снижения энергозатрат в процессах отделки и шлихтования текстильных материалов // Информационный листок о НТД Л 06-85, Хмельницкий, ЦНТИ, 1984.

3. Ганзюк Л.И. Шлихта .для пряжи из целлюлозных волокон // Информационный листок о НТД J6 41-85, Хмельницкий, ЦНТИ, 1984.

4. Ганзюк Л.И., Непомнящий В.Е.,Конодюк A.C. Застосування сульф1тно-бардяних конценграт1в у шл1хтуванн1 основ// Легка промис-лов1сть, 1984, №4, с. 54-55.

5. Ганзюк Л.И., Бусова H.A., Конодюк A.C. Лигносульфонаты -заменители крахмалопродуктов, применяешх дщ. технических целей// Информационный листок о НТД №35-86, Хмельницкий, ЦНТИ, 1986.

6. Ганзюк Л.И. Шлихта на основе модифицированных лигносульфонатов// Информационный листок о НТД Ж35-86, Хмельницкий, ЦНТИ,1986.

7. Ганзюк Л.И.,Яркова О.Ф., Конодюк A.C., Стацек Н.К. Исследование процесса шлихтования и ткачества целлюлозной пряжи, ошлихтованной лигносульфонаткрахмальной шлихтой // Изв. Вузов "Технология текстильной промышленности", 1986, Ж, с.55-57.

8. Ганзюк Л.И., Конодюк A.C. Зам1на крахмалопродуктГв в1дхо-дами целлюлозно-паперово1 промисловост1 при 1шх1хтуванн1//ч Легка промислов1сть,1986, №2,с.60-61.

9. Ганзюк Л.И., Сторож Г.Ф. ,Бусова H.A. Ткачество целлшозо-содержащей пряжи, ошлихтованной лигносульфонатполиакриламидной шлихтой// Изв. Вузов "Технология текстильной промышленности". 1986, йЗ, с. 61-63.

10. A.C. II5I62I, СССР МКИ3 Д 061,1 I5/II. Способ получения шлихты для целлшозосодержащей основы. Ганзюк Л.И., Папенчук Н.В. Опубл. Б.п., 1985, Ш5, с. 84. ;

1Г. Применение модифицированных лигносульфонатов в отделочных и шлихтующих композициях / Л.И.Ганзюк // Материалы П Всесоюзной научно-технической конференции. Теория и практика отделки текстильных материалов.//Изд-во ЫТЛ, М., 1986, Т I, с.176.

12. Ганзюк Л.И., Бусова H.A. Использование лигносульфонатов для шлихтования основ из целлюлозных волокон.//Текстильная промышленность. /Отечественный производственный опыт /.Э.И. выпуск 2,ЦНИИТЭИ

легпром, 1986, с. I-I9.

13. Ганзюк Л.И.,Бусова H.A., Самсонэнко H.A. Шлихта на основе лигносульфонатов для хлопчатобумажной пряжи. // Текстильная про -мышленность. 1967, Js 3,с. 29-30.

14. Ганзюк Л.И.,Бусова H.A., Конодюк A.C. Переработка льняной пряжи, ошлихтованной сульфитно-бардяными концентратами.// Изв.Ву-зов "Технология текстильной промышленности". 1987, № 2,с. 54-57.

15. ¡анзюк Л.И., Корчинская М.А. Ткачество хлопчатобумажной пряжи, ошлихтованной лигносульфонатами, на пневматических ткацких станках.// Изв. Вузов "Технология текстильной промышленности". 1987, Ji 3,о. 49-51.

16. Ганзюк Л.И., Хломенок В.Н., Бусова H.A. Экономия энергозатрат в ткацком производстве путем применения шлихты на основе лигносульфонатов .//Изв. вузов "Технологий текстильной промышленности", 1987, Л 6,а. 90-92.

17. Ганзюк Л.И., Самсоненко В.А. Шлихта на основе модифицированных крахмалов.// Легка промислов1сть. 1987, #3, с. 26-27.

16. A.C. I2I3099, СССР МКИ3 Д U6M I5/II. Способ приготовления шлихты для пряжи из целлюлозных волокон./ Ганзюк Л.И.,Стацек Н.К., Яркова O.ss.', Конодюк А.С.Опубл. Б.И., 1986, W7, с. 151.

19. Ганзюк Л.И. Применение лигносульфонатов в качестве заменителей крахмалопродуктов.// Материалы Всесоюзн.научно-технического семинара "Расширение использования лигносульфонатов в народном хозяйстве". Пермь,1987, с. 24-27.

20. Ганзюк Л.И., Яркова О.Ф., Стацек Н.К..Конодюк A.C. Шлихта для льняной, .джутовой и льноджутовой пряжи.//Текстильная промышленность. 1987, №11, с. 36-37.

21. Ганзюк Л.И..Островская A.B., Конодюк A.C. и др. Рекомендации по использованию лигносульфонатов .для подготовки к ткачеству льняных основ и их смесей с натуральными и синтетическими волокнами.// Изд-во ЦНИИТЭИлегпром.М., 1988.

22. Ганзюк Л.И., Бусова H.A., Евланова Е.М. Ткачество пряжи из натуральных целлюлозных волокон, ошлихтованных полиамидоими-но1фах1.;аллз:гносульфонаташ1.// Изв.вузов "Технология текстильной промышленности". 1988, № 2,с. 51-53.

23. Ганзюк Л.И., Хломенок В.Н., Бусова H.A. Использование лигносульфонатов и виниловых полимеров для шлихтования.// Э.И. /Отечественный производственный опыт/, выпугк 7. Изд-во ВДИИТЭИ легпром.M.

24.А.С.1361214, СССР ЫКИ3 Д 06М 15/11. Способ приготовления шлихты для основных нитей из целлюлозных волокон./Ганзюк Л.И., Бусова H.A., Евланова Е.М. Опубл. Б.И. 1987, №47, с. 128.

25. Ганзюк Л.И., Евланова Е.М., Грицаюк Л.С. Переработка хлопчатобумажной пряжи, ошлихтованной лигносулъфонаткрахмалакри-

.. латными препаратами.// Изв.вузов "Технология текстильной промышленности". 1989,Л I, с.57-60.'

26. Ганзюк Л.И. Клеящие композиции на основе полимерных отходов производства целлюлозно-бумажной промышленности.// Материалы 2-й Всесоюзн. конференции. Пути повышения использования вторичных полимерных ресурсов. (Кишинев). Г.!., 1989, с. 62.

27. Ганзюк Л.И. Лучше - без крахмала.//'Химия и жизнь. 1987, №3, с.24.

28. Ганзюк Л.И., Прох П.П..Евланова Е.М. Модификация и применение технических лигносульфонатов в клеящих композициях взамен крахмала.// Язв. вузов "Лесной журнал". 1989, И,с.92-94.

29. Ганзюк Л.И., Евланова Е.М., Алексеепко II.II. Модифпксщ:.: и применение лигносульфонатов в клеящих композициях ./,Л!стзр;:::лы 2-й Всесоюзной конференции. Пути повышения использования вторичных полимерных ресурсов.(Кишинев). М., 1989,с.72.

30. Ганзюк Л.И., Евланова Е.М., Илыохика Е.А. Припенеыю ллг-носульфонатов в хлопкоткачестве.// Текстильная прл.чшшеннсеть. 1989, М2, с. 26-29.

31. ГанзакЛ.И., Мельниченко В.Н., Еашювц Е.1>1. liLiIx'.'i. на ochobI ЛСТ-пол1пепт1д1в для оснобио! npjrjkl. //гко про;.шслов1сть. I98S, Ы, с.26.

32. Ганзюк Л.И., Евланова Е.М., Цветков L-.П. В;;раоотка на пневморапирных ткацких станках тканей из хлопчатобумажной пряжи, ошлихтованной липюсульфонаткрахыольнкми прсп.¡ра.тами..//Изв.вугоз "Технология текстильной промшшенности". 1989, й 6,с. 59-62.

33. A.C. (положительное решение по заявке 4623605 от 27.07. 69) Способ приготовления плихты для упрочнения целлхдозосодсржа-щей основной пряжи из натуральных волокон в ткачестве./Ганзюк Л.И, Еалснова Е.И., Еусова H.A.

34. Ганзюк Л.И. Новые препараты в технологии шлихтования. //Тзхн1ка. К.,1990, е. 172.

35. Ганзюк О.И. Пути снижения энергозатрат в ткзщпу производствах.// Мат.'риалы 2-й Республ. 1:окферен'д;:п"Проблс:.г: I. пути повышения эффективности использования топливао-энерготичеокпх ресурсов в отраслях народного хозяйства".(Сумы). К. ,19ЬЗ,с.8.

35. Ганзюк Л.И. Лигносульфонаты - заменители крахмалопроцу::-тов, применяемых для технических целей.// Проспект ВДНХ УССР. Хмельницкий, 1988.

37. Ганзюк Л.И., Евланова Е.М., Корчинская М.А. Крахмал-.к-рилатйый препарат для шлихтования хлопчатобумажной пряжи.//Легка рромисловГсть. 1988, I, с. 23-24.

38. Ганзюк Л.И. Теоретическое обоснование, разработка и внедрение технологии шлихтования основной пряжи из целлюлозных видо-кон лигносульфонатами.// "Новое в технологии и технике т-. т.т.'лч-ного производства". Тез.доклада Всесоюзн.научно-техничесчо;: со -ференции. Иваново. 1990, с. 135.

39. Еаланова Е.М.,Ганзюк Л.И. Эффективность применени • адг-е-зивов шлихты при подготовке целлюлозосодержащвй пряди к тк-:чют-ву.//"Новое в технологии и технике текстильного производств-". Тез. доклада Всесоюзн. конференции. Иваново, 1990,с.134.

40. Ганзюк Л.И. Современное состояние и перспектива при:.:-ния отходов целлюлозы лигносульфонатов в текстильной промыш*. -ности.// "Рациональное использование отходов производства -.ченением экологически чистых технологий в текстильной и кожеь обувной промышленности". Тез. доклада Республиканской научно-технической конференции. Джамбул.1990,с.59.

41. Ганзюк Л.И., Евланова Е.М. Современное состояние г. .: спектизы применения отходов производства целлюлозы лигносульфог тов в текстильной промышленности.//"Перспективы производства и развития товаров народного потребления и сферы услуг". Тез.докл -да Республиканской научно-технической конференции. 1990, Хмельнк:; кий, с. I70-171.

42. Ганзюк Л.И. Модификация и применение производных целлюлозы в технологии упрочнения пряжи из целлюлозных волокон в ткачестве.// Тез. доклада У1 Всесоюзн.конференции "Физика и химия целлюлозы". Минск.1990, с. 230.

43. Ганзюк Л.П., Евланова Е.М. Шляхта с порошкообразными лигносульфонатами.// Текстильная промышленность. 1991, М,с.54-56.

44. Ганзюк Л.И., Евланова Е.М. Шлихта .для целлюлозос одержало;; пряжи./ Легка промислов1сть. 1991, № 3,с.31.

45. A.C.(положительное решение по заявке 4838498 от 20.11.91) Способ приготовления шлихты .для лубяных вол окон./Ганзюк Л.И., Яркова О.Ф.

3'2

46. Евланова Е.Ы., Ганзюк Л.И. Применение адгезивов в шлихте для обработки хлопчатобумажной пряжи./Текстильная промышленность. 1992. й5, с. 20-21.

Принятые сокращения названий химических препаратов и пряжи: ЛОТ - соли лигносульфоновой кислоты, лета - модифицированные лигносульфонаты, Кр - крахмал, КМЦ - карбоксиметилцеллодоза, КлН - коллаген, КрН - карагинан, ПВО - поливиниловый спирт, ПМАК-- полиметакриловая кислота, ПАЛ - полиакриламвд, Вп - виниловый полимер, Лн - льняная, х/б - хлопчатобумажная, ДжК - дкутокенаф-ная, ЛнД - льнодкутовая , Дж - .джутовая, Кф - кенафная.

Автор глубоко признателен преподавателям и сотрудникам кафедр ТКАЧЕСТВА, ХТВМ МГТА им. А.Н. Косыгина, а также специалистам других кафедр и организаций за консультативную помощь при оформлении и выполнении работы.

Подписано в печать 25.06.92 Сдано в производство 27.07.92

Формат бумаги 60x84/16 Усл. п.л. 2,0 Заказ 598

' Бумага множ.

уч.-изд.л. 1,75 Тираж 100_Бесплатно

Ротапринт ХРТЗ, 280016 Тернопольскач,17