автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Развитие теории и практики получения и применения низкократных пен в технологических процессах текстильного производства

На правах рукописи

ПАВУТНИЦКИЙ ВЯЧЕСЛАВ ВАСИЛЬЕВИЧ

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ НИЗКОКРАТНЫХ ПЕН В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ТЕКСТИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.19.02 -Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2004

Работа выполнена в Димитровградском институте технологии, управления и дизайна Ульяновского государственного технического университета.

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Киселев Александр Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор

Гребенников Сергей Федорович Сафонов Валентин Владимирович Телегин Феликс Юрьевич

Ведущее предприятие:

Институт химии растворов РАН г. Иваново

Защита состоится 23 иш 2004 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.236.01 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» по адресу 191186, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан

2004 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Коренная проблема современного этапа развития отечественной текстильной промышленности состоит в повышении конкурентоспособности ее продукции. Путь ее решения лежит в повышении качества продукции, а также в снижении издержек производства, при этом низкая стоимость рабочей силы не является доминирующим фактором с учетом существующих особенностей рынка рабочей силы в Юго-Восточной Азии и других регионах, являющихся нашими конкурентами.

Применительно к текстильному и отделочному производствам снижение издержек может быть достигнуто, прежде всего, за счет:

- сокращения расхода технологической воды;

- снижения энергетических затрат на сушку;

- сокращения расхода основных и вспомогательных веществ;

- увеличения производительности оборудования;

- снижения вредного влияния текстильного производства на окружающую среду;

- снижения производственных затрат на выпуск продукции. Перспективным направлением решения данных задач является использование новых, передовых технологий, к числу которых бесспорно относится пенная технология. Это обусловлено, прежде всего, тем, что применение пен в качестве технологических сред в подготовительных и отделочных процессах текстильного производства позволяет переводить относительно небольшие количества растворов в двухфазную газожидкостную систему, характеризующуюся значительно большим объемом, чем объем вспениваемой жидкости.

Пенная технология позволяет также решать и ряд других важных задач, связанных непосредственно с особенностями текстильного производства, и позволяющая повысить качество продукции, придать ей новые потребительские свойства, а также получить значительный экономический эффект. К их числу, в частности, можно отнести:

- расширение ассортимента отделочных операций с получением оригинальных колористических эффектов;

- обеспечение возможности локального нанесения отделочных препаратов на лицевую или изнаночную сторону текстильного материала;

- повышение вязкости наносимых растворов;

- снижение нагрузок, действующих на обрабатываемый материал;

- уменьшение миграции отделочных препаратов и другие.

Понятно, что при таком наборе положительных качеств перспективность пенной технологии сохранится еще долго, предопределяя острую актуальность теоретических и экспериментальных ее исследований.

Интерес к пенам как к технологическим средам возникал периодически, и впервые обработка текстильных изделий в пенс была предложена еще в 1931 году. В многочисленных патентных заявлениях предлагалось применение вспененного раствора для отделки, крашения и печатания тканей.

В 50-е годы изучалась возможность применения пен в качестве печатных красок для пигментной печати. Основанием для этого служил тот факт, что пены во многом схожи по своим свойствам с эмульсиями, широко применявшимися в качестве загустки в печатных красках.

В 70-е и 80-е годы по мере возрастания остроты проблемы охраны окружающей среды, пены, как технологические среды, использовались с переменным успехом в подготовительных и отделочных операциях, таких как беление, крашение, печатание, карбонизация и заключительная отделка текстильных материалов, т.е. во всех тех операциях, которые связаны с потреблением больших объемов воды. Применение пенных технологических сред, в данном случае, позволяет значительно сократить количество потребляемой воды и снизить затраты на выпуск единицы продукции.

- За последние двадцать лет был накоплен большой экспериментальный материал, обобщение которого позволило выявить преимущества и недостатки пенной технологии, а также предложить целый ряд технологических процессов отделочного производства с использованием пен в качестве технологических сред.

Однако, до настоящего времени пенная технология не получила широкого распространения на отделочных предприятиях текстильной промышленности.

Основной причиной столь осторожного отношения работников производственной сферы к данной технологии объясняется высокой степенью риска работы с неустойчивыми системами, к которым относится пена. Для получения воспроизводимых результатов при подготовке или отделке текстильных материалов необходимо, чтобы заданные параметры определяющих свойств обрабатывающей среды (плотность, концентрация, вязкость, температура, рН и др.) оставались постоянными в определенном временном интервале.

Кроме того, при использовании технологических пен требуется более жесткий контроль за структурой текстильного материала, его волокнистым составом и капиллярными свойствами.

Отсутствие отработанных технологических процессов и оборудования текстильного производства с использованием пенной технологии во многом обусловлено отсутствием системного комплексного подхода к исследованию этой интересной, но сложной технологии. Большое число работ, выполненных к настоящему времени, носили односторонний, отрывочный характер, когда рассматривались лишь отдельные, хотя и интересные аспекты данной проблемы. Такой подход не позволял создать

работоспособные в условиях отечественного производства аппараты и техпроцессы.

Данная актуальная проблема может быть решена, на наш взгляд, лишь при системном, комплексном подходе к изучению и разработке процессов пенной технологии с взаимоувязыванием вопросов получения пен, нанесения их на текстильный материал и взаимодействия с последним.

К числу наиболее глубоких и систематизированных исследований в области пенной технологии и, в частности, печатания текстильных материалов, можно отнести работы Киселева A.M.

Анализ полученных им данных, а также результатов ранних исследований автора позволяет сделать важный вывод, который заключается в том, что широкое внедрение пенной технологии в производство возможно только в том случае, когда для конкретных технологических процессов будет предусматриваться специализированное пеногенери-рующее и пенонаносящее оборудование.

Это еще раз подтверждает актуальность темы диссертационной работы и целесообразность проведения комплексных исследований в области текстильной науки и практики, направленных на разработку научно обоснованных технологических и технических решений, способствующих более широкому применению пенной технологии в текстильном производстве.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей диссертационной работы заключалась в научном обосновании, разработке и внедрении практически значимых и аппаратурно оформленных пенных технологических процессов текстильного и красильно-отделочного производств текстильной промышленности, обеспечивающих выпуск текстильных материалов с улучшенными потребительскими и эксплуатационными свойствами при одновременном снижении стоимости за счет уменьшения энергетических и материальных затрат при их производстве.

Для достижения поставленной в диссертационной работе цели были решены следующие задачи:

- проведен анализ работ, выполненных в области пенной технологии, и оценены результаты ее использования в текстильном производстве;

- выполнены теоретические и экспериментальные исследования процесса ценообразования и свойств получаемой пены при механическом перемешивании пенообразующих жидкостей;

- выполнены теоретические и экспериментальные исследования процесса пенообразования и свойств получаемой пены при барботаже газа в пенообразующую жидкость;

- проведены теоретические и экспериментальные исследования реологических свойств высокодисперсных низкократных пен;

- изучены закономерности, характеризующие гидродинамическую устойчивость пены, и исследованы факторы, влияющие на изменение поверхностно-объемных свойств обезвоженных пен;

- проведены теоретические и экспериментальные исследования процесса взаимодействия высокодисперсных пен с текстильными материалами;

- с учетом структурно-механических свойств текстильных материалов и кратности пены предложен механизм взаимодействия между ними;

- разработаны методики и экспериментальные лабораторные установки для получения и нанесения, высокодисперсных пен на текстильные материалы, а также изучения их свойств;

- разработаны новые научно обоснованные эффективные технологические и технические решения:

а) в области карбонизации шерсти;

б) в области прядения натуральных и химических волокон;

в) в области шлихтования и полихроматического крашения нитей основы;

г) в области печатания текстильных материалов;

д) в области крашения трикотажных полотен.

- сконструированы и изготовлены опытные образцы пеногенерирую-щих и пенонаносящих устройств, реализующих разработанные в диссертационном исследовании технологические и технические решения в области прядения, ткачества и отделки текстильных материалов;

- проведена производственная апробация разработанных технологических и технических решений и составлены рекомендации по их внедрению в текстильное производство.

Объекты и методы исследования. Объектами исследований в диссертационной работе являлись:

- высокодисперсные низкократные пены;

- образцы опытных пеногенераторов, реализующих различный принцип получения пены;

- устройства для нанесения пены на текстильные материалы;

- репейная шерсть;

- продукты прядильного производства - шерстяная лента, ровница и пряжа гребенной системы прядения, льняная пряжа;

- ткани и трикотажные полотна различного волокнистого состава.

При проведении теоретических исследований были использованы методы теории подобия и анализа размерностей; основные положения гидродинамики и основы теории массопереноса в капиллярно-пористых телах.

Экспериментальные исследования проводились с применением методов физического моделирования, дисперсионного анализа, реологических и физико-механических испытаний, спектрофотометрических измерений. Эксперименты проводились в лабораторных и производствен-

ных условиях с использованием современной измерительной аппаратуры и специально разработанных и изготовленных лабораторных стендов. Обработка экспериментальных данных выполнялась с применением методов математической статистики на ПЭВМ.

Научная новизна диссертационной работы. При выполнении диссертационной работы был использован комплексный подход к объектам исследования, заключающийся в проведении теоретических и экспериментальных исследований на стыке коллоидной химии, химии поверхностных явлений, процессов и аппаратов химической технологии, текстильной химии и текстильного материаловедения.

Использование данного подхода позволило получить новые научные результаты, к числу которых относятся:

- разработка научных основ получения высокодисперсных однородных пен с заданными свойствами и применения их в технологических процессах текстильного и отделочного производств;

выявление закономерности образования и диспергирования пен при использовании скоростных мешалок. Получение математических выражений для анализа и расчета плотности и поверхностно-объемных свойств пены в зависимости от свойств пенообразующей жидкости и параметров перемешивающих устройств;

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение закономерности, характеризующей зависимость кратности монодисперсной пены, получаемой при барботаже газа в жидкость, от вязкости пе-нообразующей жидкости, ее плотности и поверхностного натяжения на границе раздела двух фаз, а также от среднего диаметра пузырьков газа;

- теоретическое обоснование причины образования воздушных пробок и снарядного движения пены при перемещении ее по напорным трубопроводам;

разработка основ теории течения высокодисперсных низкократных пен в поле сдвиговых напряжений. Установление закономерностей, характеризующих реологические свойства пен в зависимости от их плотности, дисперсности и вязкости пенообразующей жидкости;

- теоретическое обоснование и экспериментальное определение условий получения устойчивых пен и выявление закономерностей, характеризующих процесс их разрушения. Вывод расчетного уравнения для определения скорости истечения жидкости из пены в начальный период после ее получения;

- разработка и исследование механизма распределения жидкости, выделившейся из пены, в структуре текстильного материала.

- метод расчета требуемой кратности наносимой пены от структурно-механических свойств текстильного материала;

научное обоснование подхода к разработке и конструированию бар-ботажных насадочных пеногенераторов и насадочных пеногенераторов

с предварительным барботажем газа в жидкости, используемых в технологических процессах текстильного производства.

Практическая значимость результатов диссертационной работы.

Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в том, что они могут быть использованы и используются:

- предложенный метод расчета требуемых параметров (кратности, дисперсности) наносимой пены в зависимости от структурно-механических свойств конкретных текстильных материалов, полученный на основании закономерностей, выявленных при проведении теоретических и экспериментальных исследований - при разработке технических требований и проектировании перспективных аппаратов текстильного производства;

- разработанные технологические процессы обработки волокнистых материалов в пенной среде - при производстве разнообразной текстильной продукции в отрасли. Внедрение этих технологий позволяет в условиях отечественного текстильного производства обеспечить:

а) при карбонизации шерстяных волокон - снижение потери прочности шерстяных волокон на 15 - 20%;

б) при пеноэмульсировании шерстяных волокон в процессах приготовления гребенной шерстяной пряжи - снижение коэффициента вариации по линейной плотности по сравнению с традиционной технологией эмульсирования, в 5,5 раз, а обрывность - на 1000 вер./ч ровницы и пряжи на 23% и 32% соответственно;

в) при пенном шлихтовании нитей основы - сокращение расхода хим-материалов в 2 раза, снижение обрывности пряжи на ткацких станках в 2,5 раза, увеличение производительности ткацких станков на 15% и сокращение затрат на электроэнергию на 20%.

Полученный эффект подтвержден актами о внедрении на предприятиях: ООО «Димитровград-текстиль », суконная фабрика им. В.И. Ленина, Мулловская суконная фабрика ЗАО «Матэко», ООО «Технология» .

- разработанные и изготовленные опытные экземпляры барботажных насадочных пеногенераторов для технологических процессов карбонизации, пеноэмульсирования, пеношлихтования и нанесения пены на текстильные материалы - при производстве продукции на ООО «Ткач», опытном производстве ООО «Комплектация» и в учебном процессе при изучении дисциплин: «Химическая технология текстильных материалов» и «Химизация технологических процессов швейной промышленности»;

технические решения устройств для получения, нанесения, обработки и полихроматического крашения текстильных материалов в пене, которые признаны изобретениями - при разработке технических требований и проектировании перспективных аппаратов текстильного произ-

водства, а также при разработке производственных технологических процессов;

- разработана и изготовлена опытная установка, предназначенная для получения и нанесения пен в процессах шлихтования нитей основы, полихроматического крашения и заключительной отделки текстильных и трикотажных полотен, а также ковровых покрытий.

Новизна технологических и технических решений, разработанных в диссертационной работе, защищена 14 авторскими свидетельствами на изобретения.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и получили положительную оценку на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ДФУлПИ (г.Ульяновск, 1988...90г.), на Всесоюзной научно-технической конференции «Новое в технике и технологии текстильного производства» (Прогресс-90) (г.Иваново, 1990г.), на международных научно-технических конференциях « Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (г.Иваново, 1998, 2002 г. ), на Всероссийской научно-технической конференции «Сила технологий» (г.Димитровград 2003г), на Всероссийской научно-технической конференции « Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль - 2003) (г.Москва 2003г), на расширенном заседании кафедры «Технология швейного производства» Димитровград-ского института технологии, управления и дизайна УлГТУ (г.Димитровград 2004г.), на заседании кафедры ХТиДТ СПГУТД (г. Санкт-Петербург 2004г.).

Реализация результатов исследований в производстве. Основные результаты работы внедрены на ООО «Димитровград-текстиль », суконной фабрике им. В.И.Ленина, Мулловской суконной фабрике ЗАО «Матэко», ООО «Технология», на ООО «Ткач», опытном производстве ООО «Комплектация» и в учебный процесс ДИТУД УлГТУ при изучении дисциплин: «Химическая технология текстильных материалов» и «Химизация технологических процессов швейной промышленности».

Публикации. Результаты исследований, отражающих основное содержание диссертационной работы, опубликованы в 40 печатных работах, в том числе: в 1 монографии, в 14 статьях, в 11 сообщениях в сборниках тезисов докладов научно-технических конференций и в описаниях к 14 изобретениям.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из краткой характеристики работы (введения), восьми глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 153 наименования и приложений. Текст диссертации изложен на 489 страницах, включая 122 рисунка, 21 таблицу и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертационной работы приведены обзор и анализ современного состояния техники и технологии в области применения пен в технологических процессах текстильного и отделочного производств; проблемы теории и практики получения высокодисперсных пен и взаимодействия их с текстильными материалами; основные направления в совершенствовании пеногенерирующего и пенонаносящего оборудования.

Проанализированы научные подходы отечественных и зарубежных ученых к теоретическим и практическим исследованиям процессов получения и нанесения пены на текстильные материалы ( работы Де Фриза, И. Бикермана, В.К. Тихомирова, Б.В. Дерягина, П.А.Ребиндера, Ф. Бергмана, Ж.Клиффорда, И. Эдварда, A.M. Киселева и др.). Показано, что без системного подхода к изучению способов получения и свойств высокодисперсных пен в приложении к процессам взаимодействия их с волокнистыми материалами с учетом свойств последних, разработка высокоэффективных технологических процессов маловероятна.

Основной задачей, которая требует своего решения при разработке технологических процессов, связанных с обработкой текстильных материалов в жидкой среде, является обеспечение равномерного распределения обрабатывающих веществ на поверхности волокон.

Для маломодульных технологий, к которой относится и пенная, решение этой задачи вызывает определенные трудности. Кроме того, применение пены в качестве технологической среды требует тщательного контроля за ее свойствами и, в первую очередь, устойчивостью.

Принятие решения о ее применении в тех или иных технологических процессах зависит от многих факторов, главными из которых являются: возможность получения требуемого качества продукции; наличие необходимого пеногенерирующего и пенонаносящего оборудования; технологическая и экономическая целесообразность применения пен для определенных видов текстильных материалов; возможность получения неординарных отделочных и колористических эффектов.

Следовательно, к основным причинам, препятствующим широкому применению пенной технологи можно отнести ограниченную область ее применения, а также большую зависимость результатов отделки от вида текстильных волокон.

На рис. 1 показана схема возможного подхода к изучению взаимодействия высокодисперсных пен с текстильными материалами и разработке технологических процессов.

Из схемы следует, что для разработки теоретически обоснованных и экспериментально подтвержденных технологических процессов, требуется комплексный подход к объектам исследования, заключающийся в проведении теоретических и экспериментальных исследований на

Рис. 1. Схема комплекса объектов исследования, подлежащих совместному изучению при разработке процессов пенной технологии

стыке коллоидной химии, химии поверхностных явлений, процессов и аппаратов химической технологии, текстильной химии и текстильного материаловедения.

Исходя из проведенного выше анализа, сформулирована цель диссертационной работы, направленная на решение важной научно-технической проблемы - повышения конкурентоспособности отечественной текстильной продукции и поставлены задачи, решение которых необходимо для достижения поставленной цели.

Во второй главе приведены характеристики исследуемых объектов, изложены методы теоретических и экспериментальных исследований и описаны опытные лабораторные установки для получения и нанесения пены на текстильные материалы.

В третьей главе изложены теоретические и экспериментальные исследования процессов пенообразования при интенсивном механическом перемешивании газожидкостной смеси и условий последующего ее диспергирования.

Для получения технологических пен обычно применяют перемешивающие устройства, обеспечивающие диспергирование газа в жидкости и барботаж газа в неподвижную или движущуюся жидкость. При этом, как правило, перемешивающие устройства применяются для получения пены из относительно вязких жидкостей.

В качестве основных регулируемых технологических параметров пены принимают ее дисперсность, характеризуемую средним диаметром пузырьков газа, плотность, вязкость и кратность.

Для пенообразования жидкостей, осуществляемого в процессе перемешивания, необходимо наличие турбулентного режима течения перешиваемой среды с развитым вихреобразованием на ее поверхности. Только в этих условиях происходит захват жидкостью воздуха и подвод его под поверхность.

Применительно к пенообразованию с использованием перемешивающих устройств это означает, что мешалки позволяют получать пены определенной плотности, характерной для конкретного устройства.

Действительно, в процессе стойкого пенообразования плотность газожидкостной системы постепенно уменьшается с одновременным увеличением вязкости. Это приводит к снижению степени турбулентности потока, и, в конечном счете, к переходу его в ламинарный режим, при котором пенообразование прекращается. Из этого также следует, что увеличение вязкости пенообразующего раствора приводит к снижению пенообразования последнего. Данный вывод хорошо иллюстрируется зависимостью, представленной на рисунке 2.

Для описания процесса перемешивания применяют модифицированный критерий Рейнольдса:

Не м И

Его анализ показывает, что режим турбулентного течения потока жидкости зависит от геометрических размеров мешалки \(1), скорости вращения вязкости перемешиваемой среды и ее плотности

). При постоянстве значений П и ¿0 турбулентности потока можно

и

судить по величине вязкости среды и ее плотности.

Для выявления зависимостей, характеризующих степень влияния геометрических параметров перемешивающих устройств, времени перемешивания и вязкости перемешиваемой среды на процесс ценообразования были проведены экспериментальные исследования.

Обобщенные, с помощью анализа размерностей, результаты исследований представлены математическим выражением, связывающим плотность получаемой пены с условиями перемешивания, геометрическими параметрами перемешивающих устройств и свойствами пенооб-разующих жидкостей:

где г принимает значение -0,118, при ц =10~2-^7-10~2Па-С

(0=1312 с'), а при увеличении вязкости выше 7-10'1 Па ся по выражению:

г = -0,9

с определяет-

(3)

Безусловным требованием к технологическим пенам являются их монодисперсность, благодаря которой обеспечивается равномерность нанесения отделочных препаратов на текстильный материал.

В результате проведенных автором исследований было установлено, что относительная неоднородность пены по дисперсному составу объясняется наличием в перемешиваемом объеме зон с различной степенью турбулентности потока, и, кроме того, упругими свойствами пузырьков воздуха. Также показано, что чем выше эластичность пенообразующей жидкости и более ярко выражены неньютоновские свойства, тем больше полидисперсность образуемой пены (рис. 3, таблица 1).

Для сокращения времени диспергирования с целью повышения монодисперсности пены необходимо уменьшать зазор между краевыми поверхностями вращающихся частей мешалки и неподвижными элемен-

рп кг/м3

900

800

700

600

500

400

300

200

• 9 »г ГО »

9* ¿¿С

100

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25 0,3

|!,Па-с

Рис. 2. Зависимость плотности пены от вязкости пенообразующей жидкости при градиенте скорости сдвига О = 1312 с"1 • - полиакриламид ; О - альгинат натрия; э - КМЦ.

N(d),%

è 1

? 1

к

2 уЛ 4

О 20 40 80 80 100 120 140 160

d,MKM

Рис. 3. Зависимость относительного числа пузырьков воздуха N(d) от их диаметра d.

1 - МЭА (3,5%) + ПАА(4%); d = 46,3 мкм

2 - МЭА (1,5%) + ПАА(4%); d = 42,8 мкм

3 - МЭА (3,5%) + ПАА(2%); d =35,4 мкм 4-МЭА(1,5%) + ПАА(2%); d =38,8 мкм

Таблица

1

Свойства высокодисперсных пен, полученных из сред с различным содержанием моноэтаноламида

и полиакриламида

№ п/п Состав композиции Концентрация,% Мж при 0=1312с"' Па-с Рж при 0=1 с"', Па-с Р . пены кг/м3 4, мкм Рпены при 0=1312с"' Па-с Рпены' при 0=1с"' Па-с

1 Полиакриамид Моноэтаноламид 4,0 3,5 0,133 7,08 542 46,3 0,058 10,47

2 Полиакриамид Моноэтаноламид 4,0 1,5 0,109 4,57 498 42,8 0,060 7,41

3 Полиакриамид Моноэтаноламид 2,0 3,5 0,107 2,57 481 38,4 0,084 3,01

4 Полиакриамид Моноэтаноламид 2,0 1,5 0,064 1,33 427 35,8 0,073 2,29

тами аппарата (микромасштаб турбулентности). Уменьшение зазора и увеличение средней скорости движения в нем значительно сокращает процесс последовательного измельчения пульсаций до значения внутреннего масштаба турбулентности.

Расчет поверхностно-объемных свойств пен, полученных в процессе перемешивания, можно проводить по уравнению:

(4)

где с1 - средний диаметр пузырьков воздуха; а -удельная поверхность; ср

П — число оборотов мешалки; —диаметр мешалки; ЦЖ1РЖ — вязкость

и плотность жидкости.

В четвертой главе сделан анализ процесса пенообразования при барботаже газа в жидкость со свободной поверхностью и приведены результаты экспериментальных исследований по выявлению зависимости кратности получаемой пены от свойств пенообразующей жидкости.

Показано, что основными факторами, оказывающими влияние на кратность получаемой при барботаже газа в жидкость пены, являются: диаметр пузырьков газа, вязкость пенообразующей жидкости, ее плотность и поверхностное натяжение на границе раздела двух фаз.

Обработка полученных результатов с привлечением анализа размерностей позволили предложить математическое выражение для определения кратности пены, получаемой при барботаже газа в жидкость со свободной поверхностью:

(5)

где —средний диаметр пузырьков воздуха; —поверхностное на-

тяжение жидкости.

Показано, что данное уравнение может быть использовано для анализа пен, полученных при критическом расходе газа.

Особое внимание в работе уделено вопросам, связанным с использованием насадочных колонн в качестве пеногенерирующих устройств. Безусловным требованием при этом является создание и поддержание барботажного режима движения газожидкостной смеси в колонне.

Для обеспечения устойчивой работы насадочного пеногенератора (отсутствие воздушных пробок и пульсаций пены), необходимо выполнение следующих основных требований: количество подаваемой в пе-

ногенератор жидкости должно обеспечивать полное затопление насадки; барботаж газа в жидкости следует проводить в зоне, поддерживающей насадку решетки, что обеспечивает вывод пены в свободный объем, без прохождения ею насадочного пространства. Кроме того, установлено, что скорость движения жидкости в насадочной колонне необходимо устанавливать в зависимости от скорости подъема пузырьков газа, которую рассчитывают для конкретной пенообразующей жидкости, учитывая при этом размер пор газораспределительного устройства.

Для расчета сопротивления движению газа в барботажной зоне предложено уравнение:

где Н^ —толщина пористого элемента; У^ —объемный расход жидкости; с1^ —диаметр поры; Нк —высота колонны или напор; —радиус поры; <Г —поверхностное натяжение жидкости.

Приведены закономерности, характеризующие перемещение пены по трубопроводам. Показано, что при перемещении по трубопроводу малоустойчивой пены средней кратности ее быстрое обезвоживание, помимо увеличения гидравлического сопротивления, приводит к его изменению, как во времени, так и по отдельным участкам трубы. Это, в свою очередь делает работу пеногенерирующих устройств неустойчивой и, как следствие, способствует пульсационному или «снарядному» образованию и движению пены.

В пятой главе исследованы реологические свойства и гидродинамическая устойчивость высокодисперсных низкократных пен. Показано, что увеличение вязкости пен по сравнению с вязкостью пенообразую-щих жидкостей зависит, в первую очередь, от их плотности и дисперсности. При этом, с увеличением количества газовой фазы, эффективная вязкость пены увеличивается.

Большое влияние на эффективную вязкость пены оказывает степень ее полидисперсности. Так, пены, обладающие большей полидисперсно -стью и имеющие пузырьки воздуха большего размера, менее устойчивы к механическим воздействиям.

Экспериментально подтверждено, что природа загустителей и их концентрация, при условии, что структурная составляющая вязкости раствора не препятствует пенообразованию, не являются определяющими факторами реологических свойств высокодисперсных пен. Кроме того, изменение вязкости пен в широком диапазоне градиентов скоростей сдвига пропорционально изменению структурной составляющей вязкости жидкости.

Установлено, что пены, полученные из жидкостей, характеризующихся наличием коагуляционных структур, обладают повышенной

прочностью, наращивая последнюю при частичном обезвоживании и приближаясь по свойствам к ксерогелям.

На основании теоретических и экспериментальных исследований получено расчетное уравнение для определения вязкости высоко-дисттепстты* низкократных пей в диапазоне градиентов скоростей сдвига О — 3 — 729с в зависимости от газосодержания, вязкости пенооб-разующей жидкости и модуля упругости пены:

(7)

где

- вязкость растворителя (воды); - вязкость пены и

жидкости соответственно; - средний диаметр пузырьков газа; а - удельная межфазная поверхность; Б - градиент скорости сдвига; Е - модуль упругости пузырьков газа.

На рис.4 показано сопоставление опытных и расчетных значений ,}М^]М]3(ждающее обобщающий характер уравнения (7), про-

веренного в диапазоне градиентов скоростей сдвига

Исследованы закономерности, характеризующие процессы истечения жидкости из пены и изменения ее поверхностно-объемных свойств.

Установлено, что истечение жидкости из пены, и особенно в начальный период, представляет собой чисто гидродинамическое явление, которое практически не зависит от природы и концентрации ПАВ.

Предложено теоретически обоснованное уравнение для расчета скорости истечения жидкости из пены:

¿к

" 149]л(р-1)2> (8)

где Ц,р - вязкость и плотность пенообразующей жидкост^?- крат-

1%Р

ность пены;

ср

средний диаметр пузырька.

Из уравнения следует, что скорость истечения жидкости из пены изменяется при повышении кратности пены, уменьшении среднего диаметра пузырьков воздуха и увеличении вязкости междупленочной жидкости. Экспериментальная проверка уравнения подтвердила хорошую сходимость теоретических и экспериментальных данных (рис.5).

10%

' -10%

/

'А

О 1 2 3 4 в в

Рис. 4. Сопоставление опытных данных (ц„/Цж оп.) с рассчитанными: ( |Л.„/|Л.Ж рас.) по уравнению (7). <>- ПАА •-КМЦ; альгинат натрия.

При обезвоживании пен, сопровождающимся повышением газосодержания (величина увеличивается на долю объема вытекшей

жидкости), происходит увеличение размеров пузырьков воздуха с одновременным утончением межфазных пленок, что снижает структурно-механическую прочность пены. Данная зависимость может быть выражена уравнением:

Проведенные исследования показали, что увеличение среднего диаметра пузырьков воздуха в низкократных устойчивых пенах происходит не за счет диффузионного переноса газа из пузырьков меньшего диаметра в более крупные, а в результате утончения межфазных пленок. Это способствует увеличению деформационной способности последней.

Укрупнение пузырьков происходит в начальный период времени, после приготовления пены, и продолжается до полной стабилизации дисперсионной системы за счет образования сплошной пространственной структуры — геля.

Таким образом, в качестве основного параметра, с помощью которого осуществляют регулирование гидродинамической устойчивости пен, следует использовать вязкость пенообразующей жидкости. Для повышения устойчивости пены в пенообразующую жидкость необходимо вводить гелеобразующие добавки, которые придают межфазным пленкам пластические, некоторые эластические и тиксотропные свойства.

В шестой главе рассмотрены возможные направления разработки оборудования для отделки текстильных материалов в пене. Показано, что при разработке конструкции устройства для нанесения пены на текстильный материал необходимо учитывать особенности материала, способ нанесения пены и последующее ее разрушение.

Приведены требования и выявлены основные закономерности, которые необходимо учитывать при разработке барботажных насадочных пеногенераторов.

Теоретически обоснованы подходы к разработке насадочных пено-генераторов с предварительным барботажем газа в пенообразующую жидкость.

Пеногенераторы любых типов, в том числе и статические, должны включать в свою конструкцию три обязательных системы или устройства: систему подачи, регулирования и распределения газа; систему подачи, регулирования и распределения жидкости; устройство диспергирования газа в жидкости.

Для устойчивой работы барботажных насадочных пеногенераторов и получения с их помощью высокодисперсной, однородной пены, за-

Рж-Рг

(9)

\у0'Ю7,м/с

р

\°

V) 0*Р

'—о—2_с

-ц--£ —О'

О 50 100 150 200 250 300

ц-10\Пас

Рис. 5. Зависимость скорости вытекания жидкости из пены от вязкости пенообразующей жидкости (с!п =100 мкм).

данной кратности, необходимо соблюдать ряд требований при его разработке и эксплуатации. Рассмотрим некоторые из них.

Безусловным требованием для устойчивой работы пеногенератора, по определению, является обеспечение барботажного гидродинамического режима движения двухфазной системы: газ - жидкость. Общие закономерности этого процесса и математические выражения для расчета параметров, обеспечивающих его наступление, приведены в главе 3. Поэтому здесь ограничимся только констатацией этого требования.

Второе, так же обязательное требование, заключается в том, что для исключения прорыва газа в барботажной зоне, насадка в пеногенераторе должна находиться в затопленном состоянии.

И, наконец, подача газа в пеногенератор должна быть организована таким образом, чтобы обеспечивалось равномерное распределение его в барботажной зоне.

Кроме того, при разработке конструкции барботажного насадочного пеногенератора по заданным технологическим параметрам пены, необходимо учитывать не только его конструктивные особенности, но и свойства пенообразующей жидкости.

Для определения основных параметров насадочных пеногенерато-ров автором предлагается следующая методика расчета: 1, С учетом заданной дисперсности пены с1п ( ^диаметр пузырька )

определяют требуемый диаметр поры пористого элемента

й)ж-0)п~'

где - поверхностное натяжение жидкости.

2.Принимая во внимание, что приведенная скорость жидкости должна быть не ниже скорости всплывания пузырьков воздуха,

ее рассчитывают, используя для этого уравнение:

-ё^п(рж-рг) 18Мж

3. Рассчитывают порозность € насадочного слоя барботажной зоны:

где V - общий объем, занимаемый насадочным слоем в барботаж-ной зоне; объем, занимаемый самими элементами, образующими

слой, а также объем, занимаемый пористыми элементами газораспределительного устройства.

4. Задаваясь производительностью пеногенератора и требуемой кратностью пены, определяют площадь барботажной зоны:

(И)

(12)

24 V

5 = —1Д-

кратность пены.

Ро}же

где Уп - объемный расход пены, м3/с; ¡5 5. Рассчитывают необходимый расход газа:

V - расход газа, м3/с.

где

6. Принимая расход газа V как критический, определяют суммарную

площадь пористых элементов:

(И)

где N - количество пор на единицу пористой поверхности, 1/м. 7. Рассчитывают гидравлическое сопротивление насадочного слоя:

2е3Ф с1 2

(16)

где £ - порозность слоя; й - диаметр эквивалентного шара, м; ф - фактор формы; н - толщина насадочного слоя, м; р - плотность жидкости, кг/м3; й)а - фиктивная скорость, м/с; - коэффициент сопротивления. 8. Определяют потери давления газа при подаче его в барботажную зону:

(17)

где (18)

где - сопротивление пористого элемента, Па; - высота наса-

дочной колонны или полный напор насоса, м ; - радиус поры, м;

Нэ - толщина пористого элемента, м; ¡Лг - вязкость газа, Па *с; с1э — диаметр пор пористого элемента, м.

АР, = АР +р еН +2?-

оощ пз ~Ж° К п

Диапазон регулируемых значений кратности пены, в котором пено-генератор характеризуется устойчивой работой, устанавливается опытно-экспериментальным путем.

В данной главе также рассмотрены технические решения устройств для получения, нанесения, обработки и полихроматического крашения волокнистых материалов в пене, которые признаны изобретениями. Приведены описания и принцип работы опытных насадочных пеногене-раторов с предварительным барботажем газа, отличающихся конструктивными решениями газораспределительных устройств, габаритными размерами и производительностью.

Для проверки практической пригодности приведенных выше рассуждений и выявленных закономерностей была разработана и изготовлена опытная установка (стенд) для получения и нанесения высокодисперсных пен в процессах шлихтования, крашения и заключительной отделки нитей основы, а также текстильных и трикотажных полотен с возможностью одновременного или попеременного нанесения трех разнородных или разноокрашенных вспененных растворов. Принципиальная схема, схема пеногенератора и общий вид установки представлены на рис.6,7,8.

Для уточнения технических параметров пеногенератора и установления его технологических возможностей были проведены стендовые испытания.

Результаты проведенных испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты испытаний опытной установки (стенда).

Наименование метров

пара-

Вязкость пенообразующей жидкости^ ,мПас

Максимальное значение кратности пены, при устойчивой работе пеногенератора, Р (отсутствие воздушных пробок).

16,0

10,2

6,5

5,7

Средний диаметр пузырьков воздуха мкм.

204'

160

132

98

Коэффициент вариации по плотности пены ( по длине пеногенера-тора), %._

0,52

0,50

0,50

0,47

2

Рис. 6. Принципиальная схема опытной установки для нанесения высокодисперсных пен на полотно или нити основы. 1- пеногенератор; 2 - расходные баки; 3-насосы; 4-вентили; 5-двухпозиционные клапаны; 6-блок программного управления; 7-манометры; 8 -цепи управления; 9 - обратный клапан

Рис.7. Схема наносящего пеногенератора

1 — корпус; 2 - система труб для подачи жидкости; 3 - система труб для подачи газа; 4 — жидкостная камера; 5 — пеновы-водящий канал; 6 - насадка; 7 - сетка; 8- наносящий желоб; 9 - перфорация для нанесения пены; 10-перфорация; 11- пеногенерирующая генерирующая камера.

Рис.8. Фотография общего вида установки.

Анализ данных таблицы 2 позволяет сделать вывод о том, что пено-генератор данного типа обеспечивает получение технологических пен с параметрами (дисперсность, кратность, устойчивость и т.д.), наиболее часто устанавливаемыми для процессов с использованием пенной технологии.

В седьмой главе приведен анализ факторов, влияющих на капиллярные свойства текстильных материалов. Показана зависимость между пористой структурой и капиллярными свойствами волокнистых материалов. Экспериментально показано, что использование пены для нанесения обрабатывающей жидкости на текстильный материал требует тщательного учета и соотнесения структурно-механических свойств материала с кратностью и дисперсностью пены.

Так, например, для обработки тонких тканей с малопористой структурой следует применять пену более высокой кратности (рис.9;А), а при нанесении пены на рыхлые, пористые материалы ее кратность должна быть снижена (рис.9;В). При повышении кратности пены с целью уменьшения количества наносимой на материал жидкости, необходимо увеличивать средний диаметр пузырьков воздуха, то есть понижать дисперсность пены (рис.9; С,Б). Средний диаметр пузырьков воздуха при этом не должен превышать толщину слоя пены.

В целом, при пенной обработке текстильных материалов, необходимо принимать оптимальное соотношение между количеством наносимой пены и ее кратности. При этом верхние пределы этих факторов ограничены. Это следует из того, что при нанесении на текстильный материал большого количества пены трудно добиться равномерности ее последующего разрушения и, как следствие из этого, равномерного распределения выделяемой обрабатывающей жидкости на поверхности волокон. Увеличение же кратности пены ограничивается растворимостью активных веществ и ТВВ в пенообразующей жидкости и влиянием их на процесс пенообразования.

Для расчета кратности пены, наносимой на текстильный материал с известными структурно-механическими свойствами, предложено уравнение:

\1/2

Р'1*

ё42срржи р,

, (19)

18а соз0

Рис. 9. Взаимодействие пены с текстильным материалом.

0- скорость впитывания жидкости в текстильный материал;

• - скорость истечения жидкости из пены;

1-^=200мкм; 2-^=400 мкм.

где í/p — средний диаметр пузырьков воздуха в пене; к —доля

волокон в смеси; h — толщина ткани; р р р —плотности

Tfl.M, s ote

текстильного материала, волокна и жидкости соответственно.

Дисперсность и кратность пены оказывают существенное влияние на количество жидкости, наносимой на текстильный материал. Установлено, что объем жидкости, приходящейся на единицу пропитываемой поверхности, прямо пропорционален толщине слоя пены и находится в обратной пропорциональности к ее кратности. Для регулирования количества наносимой на текстильный материал жидкости можно использовать как толщину слоя пены, так и ее кратность. При выборе способа регулирования наносимого объема пены, также следует учитывать устойчивость последней.

Для расчета толщины слоя пены при заданных значениях привеса влаги на единицу поверхности текстильного материала предложено использовать следующее уравнение:

где - доля привеса влаги на единицу поверхности текстильного материала; Етм — поверхностная плотность полотна, кг/м2; рж — плотность пропитывающей жидкости, кг/м3.

При увеличении толщины слоя пены и ее кратности увеличивается время перехода жидкости из пены в текстильный материал. Для непрерывных процессов, связанных с обработкой текстильных материалов в жидких средах, это предполагает увеличение продолжительности первой технологической операции - пропитывания.

Исследование механизма распределения жидкости, выделившейся из пены, в структуре текстильного материала показало, что при ограниченном нанесении жидкости достигается только пендулярное и фу-никулярное распределение ее в структуре материала, что не обеспечивает равномерность распределения обрабатывающих растворов. Исходя из этого, применение пены в качестве технологической среды при однотонном крашении текстильных или трикотажных полотен, с целью получения равномерных окрасок, в большинстве случаев нецелесообразно, так как при незначительном снижении расхода красильного раствора, пенная технология не обеспечивает требуемого качества окраски, сравнимого с плюсовочными методами. Это убедительно подтверждается данными таблицы 3.

На основании анализа особенностей взаимодействия пен с текстильными материалами, определен перечень технологических процессов

Таблица 3.

Влияние капиллярных свойств трикотажных полотен на равномерность окраски

Трикотажное полотно (состав сырья, %) Поверхностная плотность, г/м2 Капиллярность за 30 мин, см Коэффициент вариации по светлоте, %

Хлопок - 57 Вискоза - 43 170 ± 10 14 2,44

Хлопок - 100 180 ± 11 8 2,61

Эластик - 100 185 ± 11 10 2,57

Капрон - 23 Вискоза - 77 90+4 6 3,86

Капрон - 100 102 ±6 5 3,63

текстильного и отделочного производств, которые могут осуществляться с применением пен. Решение об использовании пен в том или ином технологическом процессе требует проведения дополнительных исследований, позволяющих определить практическую целесообразность такого использования, выявить характерные закономерности и установить оптимальные параметры.

В восьмой главе рассмотрены результаты исследований, проведенных с целью перевода ряда технологических процессов на пенную технологию.

Приведены теоретически обоснованные и экспериментально подтвержденные технологические решения процессов пенной карбонизации шерстяных волокон, эмульсирования с помощью пены гребенной ленты, пеношлихтования нитей основы, совмещенного процесса пеношлихто-вания и полихроматического крашения, крашения трикотажных полотен в пенной среде и печатания текстильных полотен пигментами.

Показано, что применение пены в качестве технологической среды оказывает существенное влияние как на технологические параметры процесса, так и на его экономические показатели.

При пенной технологии карбонизации количество жидкости, наносимой на волокна шерсти, значительно меньше, чем при плюсовочном способе. В связи с особенностью капиллярного распределения жидкости в пористых телах, это приводит, в основном, к поверхностному расположению ее без проникновения вглубь волокна.

Нанесение раствора серной кислоты с помощью пены обеспечивает также наилучшие условия для контакта поверхностей двух фаз. В силу того, что молекулы ПАВ располагаются в поверхностных слоях жидкости, то при соприкосновении последней с поверхностью волокон, эти

молекулы имеют приоритет при взаимодействии с гидрофильными группами шерстяного волокна.

Кроме того, жидкость накапливается в капиллярных зонах, к которым можно отнести опутанные волокнами растительные примеси. Избыток раствора серной кислоты на растительных примесях обеспечивает их гидролитическое разрушение, а относительно малое ее количество в структуре волокна снижает вероятность разрыва солевых связей полипептидных цепей.

Экспериментальная проверка подтверждает сделанный вывод.

Пеноэмульсирование в процессах приготовления гребенной шерстяной пряжи обеспечивает улучшение всех основных показателей и, в первую очередь, неровноту пряжи по линейной плотности и обрывность при выработке ровницы и пряжи.

Использование пены в процессах эмульсирования обеспечивает эффективность этой технологической операции в том случае, когда основные свойства пены - кратность, дисперсность и устойчивость установлены с учетом технологических параметров процесса эмульсирования.

В данной работе в качестве основных компонентов пенообразующей композиции для эмульсирования гребенной ленты были использованы: моноэтаноламид синтетических жирных кислот (МЭА), глицерин и пенообразователь сульфонол НП-3. Выбор данных веществ обосновывался их характерными свойствами, из-за которых они нашли широкое применение в текстильной промышленности, а именно: смягчающими (МЭА) и гигроскопичными (глицерин).

Проведенные экспериментальные исследования по определению характера влияния кратности пены и концентрации компонентов пенооб-разующей композиции на ровноту ленты по линейной плотности в условиях пеноэмульсирования показали, что данный технологический процесс обеспечивает улучшение практически всех физико-механических свойств получаемой пряжи при концентрации МЭА - 1%, глицерина -2% и кратности пены - 10.

Производственные испытания технологии эмульсирования шерстяной ленты с помощью пены (табл.4) подтвердили эффективность и целесообразность ее использования в приготовлении гребенной шерстяной пряжи.

Обосновано применение пен для шлихтования нитей основы в ткацком производстве и разработан технологический процесс пеношлихто-вания. Показано, что применение пены для шлихтования ткацких основ имеет то преимущество, что позволяет наносить на поверхность нитей регулируемое количество пленкообразующего вещества. При поверхностном нанесении выполняются два основных требования шлихтования: закрепление выступающих кончиков волокон с созданием гладкой поверхности; сохранение упруго-эластических свойств пряжи за счет снижения проникновения клеящего раствора в ее толщу.

] РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ !

I БИБЛИОТЕКА !

I СПтрбург I

• 03 К) lit I

Таблица 4

Показатели физико-механических свойств пряжи

Показатели Значение

Контрольный вариант Экспериментальный вариант

Линейная плотность, текс 31,6 30,6

Коэффициент вариации по линейной плотности,% 1,6 0,26

Разрывная нагрузка, Н 3,17 3,15

Коэффициент вариации по разрывной нагрузке, % 15,25 13,9

Удлинение, мм 10,8 13,5

Коэффициент вариации по удлинению,% 22,0 18,8

Удельная разрывная нагрузка, сН/текс 10,03 10,3

Крутка, кр/м 483 492

Коэффициент вариации по крутке,0/» 23,1 16,8

Влажность, % 6,3 9,8

Обрывность на 1000 вер./час: ровницы пряжи 67,0 136,0 53,0 94,0

В результате проведенных исследований было установлено, что при шлихтовании п/ш пряжи вспененным до кратности 10 раствором ПВС (30 г/л) и сульфонола НП - 3 (3 г/л) прочность ошлихтованной пряжи повышается в 2 раза по сравнению с исходной; относительное удлинение возрастает на 2 - 3 %, а продолжительность сушки из-за меньшего содержания влаги в пене сокращается, что позволяет увеличивать производительность шлихтовальных машин.

Подобные результаты были получены и при пеношлихтовании льняной среднеоческовой пряжи 220,3 текс, которое осуществляли на машине ШКВ - 180. Наблюдение за обрывностью пряжи проводили на четырех ткацких станках AT- 120JI при выработке 1000 м мешочной ткани в течение трех смен. Основные показатели исследований приведены в таблице 5.

Как видно из приведенных в таблице данных, при пенном шлихтовании прочность пряжи существенно возрастает, ее эластические свойства улучшаются. В результате такой обработки обрывность пряжи снижается в 2,5 раза, а производительность ткацких станков увеличива-

ем

ется на 15%. При этом основными причинами обрывности являлись слабые места в пряже, узлы, шишки и плохая присучка.

Приведены результаты исследований по разработке совмещенного процесса пеношлихтования и полихроматического крашения нитей основы, позволяющего расширить колористические эффекты при изготовлении ткани.

С целью использования активных красителей для полихроматического крашения текстильных материалов, исследованы процессы нанесения вспененных красильных растворов на трикотажные полотна различного волокнистого состава и изучены способы фиксации красителей в волокне. Показано, что для получения окрасок средней интенсивности при кратности пены 4-6, толщина слоя наносимой пены для полотен из гидрофильных волокон с высокой сорбционной способностью должна быть не более 3 мм, а для полотен из гидрофобных волокон не более 1,5 мм.

Таблица 5.

Физико-

механические свойства пряжи.

Показатель Шлихтование

Крахмал Пеной ПВС

Прирост прочности пряжи, % 6,9 13,5

Относительное удлинение пряжи, % 3,3 3,9

Истинный приклей,% 3,0 3,0

Число обрывов по основе на 1 пог.м ткани 0,2 0,08

Производительность станка, м/ч 10,9 12,6

Приведены результаты исследований по применению высокодисперсных пен в печатании текстильных материалов пигментами. Показана связь между эффективной вязкостью печатных красок на основе высокодисперсных пен и резкостью печати. Предложен механизм распределения печатной краски в межволоконных пространствах текстильного материала после нанесения краски на ткань. Установлены ограничения по применению высокодисперсных пен для печатания текстильных материалов.

В данной диссертационной работе автор защищает:

комплексный подход к изучению и разработке процессов пенной технологии, увязывающий между собой научные положения, технологические и технические решения при проведении теоретических и экспериментальных исследований на стыке коллоидной химии, химии по-

верхностных явлений, процессов и аппаратов химической технологии, текстильной химии и текстильного материаловедения;

- выявленные закономерности, характеризующие образование и свойства пены, полученной при различных способах диспергирования газа в жидкости;

- основы теории течения высокодисперсных пен низкой кратности в поле сдвиговых напряжений;

- выявленные закономерности, характеризующие обезвоживание высокодисперсных пен;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса взаимодействия пены с текстильными материалами;

- теоретически обоснованные и защищенные авторскими свидетельствами технические решения устройств для получения и нанесения пены в процессах обработки текстильных материалов;

- технологические решения процессов: пенной карбонизации шерстяных волокон; эмульсирования с помощью пены гребенной ленты в прядильном производстве; пеношлихтования нитей основы в ткацком производстве; совмещенного процесса пеношлихтования и полихроматического крашения нитей основы; крашения в пенной среде трикотажных полотен активными красителями; печатания текстильных материалов пигментами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате комплексного подхода к проведению и анализу диссертационных исследований и полученных на их основе новых технических и технологический решений, разработаны и внедрены в производство практически значимые и аппаратурно оформленные пенные технологические процессы, обеспечивающие выпуск текстильных материалов с улучшенными потребительскими и эксплуатационными свойствами. Внедрение данных технологических процессов обеспечило снижение стоимости обрабатываемых материалов за счет уменьшения энергетических и материальных затрат при их производстве.

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

1. Выявлены закономерности, характеризующие процесс образования пены при использовании перемешивающих устройств. Установлена зависимость плотности пены от вязкости пенообразующей жидкости и условий перемешивания. Предложено критериальное уравнение, позволяющее рассчитать плотность пены, получаемой в процессе перемешивания. Установлено, что однородность получаемой при перемешивании пены зависит от реологических свойств пенообразующей жидкости и режимов движения ее в перемешиваемом объеме. При этом показано, что для сокращения времени диспергирования необходимо уменьшать зазор между краевыми поверхностями вращающихся частей мешалки и

неподвижными элементами аппарата. Предложено уравнение для расчета поверхностно-объемных свойств пен.

2. Исследованы процессы образования пены при барботаже газа в жидкость со свободной поверхностью и в жидкость, движущуюся в наса-дочной колонне. Установлено, что скорость движения жидкости в на-садочной колонне необходимо устанавливать в зависимости от скорости подъема пузырьков газа, которую рассчитывают для конкретной пено-образующей жидкости, учитывая при этом размер пор газораспределительного устройства. Предложено математическое выражение для определения кратности пены, полученной при барботаже газа в жидкость и определены основные требования, обеспечивающие устойчивую работу насадочных пеногенераторов. Предложена методика расчета сопротивления движению газа в барботажной зоне. Показано, что при перемещении по трубопроводу малоустойчивой пены средней кратности ее быстрое обезвоживание, помимо увеличения гидравлического сопротивления, приводит к его изменению как во времени, так и по отдельным участкам трубы. Это, в свою очередь, делает работу пеногенерирующих устройств неустойчивой и, как следствие, способствует пульсационно-му или «снарядному» образованию и движению пены.

3. Исследованы реологические свойства высокодисперсных низкократных пен. Установлено, что в исследуемых интервалах градиентов скоростей сдвига 0=1-7-1312 с"1 пены представляют собой сильно структурированные системы, кривые течения которых имеют более или менее ярко выраженную структурную ветвь. При этом увеличение вязкости пен, по сравнению с вязкостью пенообразующих жидкостей, зависит, в первую очередь, от их плотности и дисперсности. Кроме того, изменение вязкости пен, в широком диапазоне градиентов скоростей сдвига, пропорционально изменению структурной составляющей вязкости жидкости. Установлено, что природа загустителей и их концентрация при условии, что структурная составляющая вязкости раствора не препятствует пенообразованию, не являются определяющими факторами реологических свойств высокодисперсных пен. Предложено расчетное уравнение для определения вязкости высокодисперсных низкократных пен в диапазоне градиентов скорости сдвига 0 = 3+729 с"1 в зависимости от плотности пены, вязкости пенообразующей жидкости и модуля упругости пены.

4. Показано, что основными факторами, оказывающими влияние на устойчивость пены к обезвоживанию, являются: кратность пены, ее дисперсность и вязкость дисперсионной среды. На основании теоретических и экспериментальных исследований предложено уравнение для расчета скорости истечения жидкости из пены. Установлено, что увеличение диаметра пузырьков воздуха в низкократных устойчивых пенах происходит не за счет диффузионного переноса газа из пузырьков меньшего диаметра в более крупные, а в результате утончения межфаз-

ных пленок, способствующее увеличению деформационной способности последней. Укрупнение пузырьков происходит в начальный период времени после приготовления пены, и продолжается до полной стабилизации дисперсионной системы за счет образования сплошной пространственной структуры — геля.

5. Показано, что технологические пеногенераторы любых типов должны включать в свою конструкцию три обязательные системы или устройства: систему подачи, регулирования и распределения газа; систему подачи, регулирования и распределения жидкости; устройство диспергирования газа в жидкости. Определены требования и выявлены основные закономерности, которые следует учитывать при разработке барбо-тажных насадочных пеногенераторов. Показано, что для устойчивой работы пеногенератора необходимо соблюдать следующие требования: обеспечивать барботажный гидродинамический режим движения газожидкостной смеси; поддерживать насадку в пеногенераторе в затопленном состоянии; обеспечивать равномерное распределение газа по всему сечению барботажной зоны. Предложена методика расчета основных параметров барботажных насадочных пеногенераторов. Теоретически обоснованы подходы к разработке насадочных пеногенераторов с предварительным барботажем газа в пенообразующую жидкость. Показано, что для снижения вероятности образования воздушных пробок при диспергировании пены, насадку в насадочной колонне следует дифференцировать по слоям, уменьшая размеры частиц каждого слоя в направлении движения пены.

6. Разработан и изготовлен ряд опытных барботажных насадочных пе-ногенераторов, насадочных пеногенераторов с предварительным барбо-тажем газа и пенонаносящих устройств (признанных изобретениями), отличающихся конструктивными решениями газораспределительных устройств, габаритными размерами и производительностью. Производственная проверка устройств данного типа в прядильном и красильно-отделочном производствах показала их высокие эксплуатационные качества.

7. Разработана и изготовлена опытная установка (стенд), предназначенная для нанесения пен в процессах шлихтования нитей основы, полихроматического крашения и заключительной отделки текстильных и трикотажных полотен, а также ковровых покрытий. Анализ проведенных стендовых испытаний позволил сделать вывод о том, что пеногене-ратор данного типа обеспечивает получение технологических пен с параметрами (дисперсность, кратность, устойчивость и т.д.), наиболее часто устанавливаемыми для процессов с использованием пенной технологии. Установка может быть рекомендована для дальнейшей конструкторской и технологической проработки с целью внедрения ее в производства текстильной промышленности.

8. Проведен анализ факторов, влияющих на капиллярные свойства текстильных материалов. Установлена зависимость между пористой структурой и капиллярными свойствами волокнистых материалов. Исследован механизм распределения жидкости, выделившейся из пены, в структуре текстильного материала. Экспериментально показано, что использование пены для нанесения обрабатывающей жидкости на текстильный материал требует тщательного учета и соотнесения структурно-механических свойств материала с кратностью и дисперсностью пены. Предложено уравнение для расчета кратности пены, наносимой на текстильный материал с известными структурно-механическими свойствами.

9. На основании анализа особенностей взаимодействия пен с текстильными материалами, определен перечень технологических процессов текстильного и отделочного производств, которые могут осуществляться с применением пен. Разработаны процессы текстильного и отделочного производств с использованием пены в качестве технологической среды.

10. Предложена пенная технология карбонизации шерстяных волокон. Показано, что при пенном нанесении количество жидкости, наносимой на волокна шерсти, значительно меньше, чем при плюсовочном способе и составляет в среднем 30 %. Это оказывает положительное влияние, как на процесс карбонизации, так и на прочностные характеристики волокна. Установлено, что наносимая с помощью пены жидкость, накапливается, в основном, в капиллярных зонах, к которым можно отнести опутанные волокнами растительные примеси. Показано, что применяемая для карбонизации шерстяных волокон пена должна иметь кратность 7—12 при концентрации серной кислоты в пенообразующем растворе 8,5-13 %.

11. Разработана технология пеноэмульсирования продуктов прядильного производства. Установлено, что пеноэмульсирование в процессах приготовления гребенной шерстяной пряжи обеспечивает улучшение всех основных показателей и, в первую очередь, неровноту пряжи по линейной плотности и обрывность при выработке ровницы и пряжи. Производственная проверка технологии эмульсирования шерстяной ленты в пенной среде подтвердила эффективность и целесообразность ее использования в приготовлении гребенной шерстяной пряжи. Так, коэффициент вариации по линейной плотности снизился, по сравнению с традиционной технологией эмульсирования, в 5.5 раз, а обрывность на 1000 вер./ч ровницы и пряжи соответственно на 21 % и 31 %. Предложено устройство для пеноэмульсирования ленты на ленточных переходах гребенного производства, признанное изобретением.

12. Обосновано применение пен для шлихтования нитей основы в ткацком производстве и разработан технологический процесс пеношлихто-вания. Показано, что применение пен для шлихтования ткацких основ

имеет то преимущество, что позволяет наносить на поверхность нитей регулируемое количество пленкообразующего вещества. При поверхностном нанесении выполняются два основных требования шлихтования: закрепление выступающих кончиков волокон с созданием гладкой поверхности; сохранение упруго-эластических свойств пряжи за счет снижения проникновения клеящего раствора в ее толщу. Установлено, что при пенном шлихтовании прочность пряжи существенно возрастает, а ее эластические свойства улучшаются.. В результате такой обработки обрывность пряжи снижается в 2,5 раза, а производительность ткацких станков увеличивается на 15 %. Рассмотрена возможность применения пен в совмещенном процессе шлихтования и полихроматического крашения нитей основы. Предложена пенообразующая композиция и исследовано влияние ее компонентов на качество ошлихтованной пряжи и прочность получаемой окраски.

13. С целью возможного использования активных красителей для полихроматического крашения текстильных материалов, исследованы процессы нанесения вспененных красильных растворов на трикотажные полотна различного волокнистого состава и изучены способы фиксации красителей в волокне. Показано, что для получения окрасок средней интенсивности при кратности пены 4-6, толщина слоя наносимой пены для полотен из гидрофильных волокон с высокой сорбционной способностью должна быть не более 3 мм, а для полотен из гидрофобных волокон не более 1,5 мм. Установлено, что при совместном использовании красителей основных цветов: активного ярко-красного 5СХ, активного ярко-голубого КХ и активного золотисто-желтого 2КХ, фиксацию целесообразно проводить в среде насыщенного пара.

14. Исследованы особенности применения высокодисперсных пен в печатании текстильных материалов. Показана связь между эффективной вязкостью печатных красок на основе высокодисперсных пен и резкостью печати. Предложен механизм распределения печатной краски в межволоконных пространствах текстильного материала после нанесения краски на ткань. Установлены ограничения по применению высокодисперсных пен для печатания текстильных материалов:

для печатания высокодисперсными пенами необходимо использовать устройства, исключающие контакт печатной краски с окружающей средой;

исключается возможность использования печатных машин с гравированными валами для пенной технологии;

не рекомендуется применять пены для печатания текстильных материалов с низкой удельной поверхностью и характеризующихся большим содержанием гидрофобных волокон. Предложена технология печатания текстильных материалов пигментами с применением в качестве печатных красок высокодисперсных пен.

Публикации, отражающие основное содержание работы Монографии

I. Павутницкий В.В., Павутницкая СВ., Галиуллина И.И. Применение пен в текстильной и легкой промышленности. - Димитров-град:УлГТУ,1999. -112 с.

Диссертации

Павутницкий В.В. Исследование в области пигментной печати: Дисс. ... канд.техн.наук: 05.19.03 / ЛИТЛП им. С.М.Кирова. - Л., 1975. - 156 с.

Статьи

3. Павутницкий В.В.Хархаров А.А., Ржевский В.В., КодинцевВ.И. Пенная печать // Текстильная промышленность. - 1975. - № 9.

4. Павутницкий В.В., Хархаров А.А., Ржевский В.В. Применение воздушно-дисперсионных композиций для расцветки текстильных материалов пигментами // ЦНИИТЭлегпром. Крашение и отделка тканей, PC. - 1975. - Вып 10. - С.2 - 7.

5. Павутницкий В.В., Хархаров А.А., Киселев A.M. Применение пенных красок. // Текстильная промышленность. - 1976. -№11.

6. Павутницкий В.В. Устойчивость высокодисперсных пен // Межвузовский сборник трудов / Химия и химическая технология в текстильной и легкой промышленности / Ленинградский технологический институт им. Ленсовета - 1977. - С.87 - 89.

7. Павутницкий В.В., Волков В.А., Салов В.З. Применение барботажа воздуха для получения пенных печатных красок // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. - 1980. -№ 2. - С. 60 - 62.

8. Павутницкий В.В., Волков В.А., Салов В.З. Установка для получения пенной печатной краски // Текстильная промышленность. - 1979. -№ 12.-С. 54-55.

9. Павутницкий В.В., Павутницкая СВ., Солнцев Ю.Н., Задевалки-

на A.M. Колорирование трикотажных полотен с использованием высокодисперсных пен // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. - 1989. - № 5. - С. 73 - 75.

10.Павутницкий В.В., Павутницкая СВ., Солнцев Ю.Н. Устройство для нанесения пен на трикотажные полотна // Текстильная промышленность. - 1989. - № 6. - С. 57 - 58.

II. Павутницкий В.В., Павутницкая СВ., Солнцев Ю.Н.Шлихтование основ пенным способом // Текстильная промышленность. - 1990. - № 3. -С. 53-55.

12. Павутницкий В.В., Павутницкая СВ., Солнцев Ю.Н., Громов В.Ф., Задевалкина A.M. Устойчивость высокодисперсных пен, применяемых в текстильной промышленности // Межвузовский сборник научных тру-

дов / Новые ресурсосберегающие и экологически чистые технологии в красильно-отделочном производстве / С-Петербургский институт текстильной и легкой промышленности - 1992. — С. 75 - 82.

13. Павутницкий В.В., Галиуллина И.И., Бузик СИ. Возможность применения пен для эмульсирования шерстяной ленты. - М., 1991. - Деп. в ЦНИИТЭИлегпром 24.05.91, № 3242 - ЛП.

14. Галиуллина И.И., Павутницкий В.В., Бузик СИ. Влияние пенного эмульсирования на процесс приготовления гребенной пряжи // Текстильная промышленность. - 1996. -№ 5. - С 24.

15. Павутницкий В.В., Галиуллина И.И. О влиянии пеноэмульсирова-ния на характеристики структуры ленты. - М., 1998. - Деп. в ЦНИИТЭИлегпром 08.04.1998, № 3772 - ЛП

16. Павутницкий В.В., Гудзь И.В. Исследование совмещенного процесса пеношлихтования с полихроматическим крашением // Текстильная промышленность. - 2001. - № 2. - С. 34 -35.

Тезисы докладов

17. Павутницкий В.В., Ржевский В.В., Хархаров А.А. Новый способ пигментной печати и его значение для охраны окружающей среды от загрязнений // Проблемы охраны и рационального использования природных ресурсов на территории Северо - Запада: Тез. докл. конф. 18 - 19 декабря 1973 г. - Ленинград, 1976. - С. 115 - 117.

18. Павутницкий В.В., Солнцев Ю.Н. Взаимосвязь технологического оборудования при использовании пенной технологии в процессе крашения трикотажных полотен // Тез. докл. научно-технической конф. -Ульяновск ,1991. - С32.

19. Павутницкий В.В., Бузик СИ., Галиуллина И.И. Влияние пено-эмульсирования на повышение качества полуфабрикатов прядильного производства // Новое в технике и технологии текстильного производства ( Прогресс - 90 ) / Тез. докл. всесоюзной научно-технической конф. -Иваново, 1990.-С.28.

20. Павутницкая СВ., Солнцев Ю.Н., Павутницкий В.В. Применение пенной технологии для шлихтования ткацких основ // Тез. докл. научно-технической конф. - Ульяновск, 1990. - С14.

21. Павутницкий В.В., Павутницкая СВ., Солнцев Ю.Н. Пенная технология отделки и устройства для ее реализации // Новое в технике и технологии текстильного производства ( Прогресс - 90 ) / Тез. докл. всесоюзной научно-технической конф. - Иваново, 1990. - С. 165.

22. Павутницкий В.В., Гудзь И.В. Универсальная установка для нанесения высокодисперсных пен на нити основы и текстильные полотна // Современные технологии текстильной промышленности (Текстиль - 97) / Тез. докл. Всероссийской научно-технической конф. - Москва, 1997. -С 148.

23. Гудзь И.В., Павутницкий В.В. Совмещение процесса пеношлихто-вания с полихроматическим крашением // Современные наукоемкие

технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс - 98 ) / Тез. докл. международной научно-технической конф. - Иваново, 1998 - С.142.

24. Павутницкая СВ., Павутницкий В.В. Непрерывный способ крашения трикотажных полотен // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс - 2002 ) / Тез. докл. международной научно-технической конф. - Иваново, 2002 - С. 162 - 163.

25. Павутницкий В.В., Павутницкая СВ. Использование высокодисперсных пен для карбонизации шерстяных волокон // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс - 2002 ) / Тез. докл. международной научно-технической конф. - Иваново, 2002 - С.164 - 165.

26. Павутницкий В.В., Павутницкая СВ. Учет кратности и дисперсности пены при нанесении ее на текстильный материал // Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль -2003) / Тез докл. Всероссийской научно-технической конф. - М., 2003.

27. Павутницкий В.В. К расчету капиллярного подъема жидкости в текстильном материале // Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль - 2003) / Тез докл. Всероссийской научно-технической конф. - М., 2003.

Авторские свидетельства на изобретения

28. Состав печатной краски: А.С 487183 СССР/ААХархаров,

B.В.Ржевский, В.В. Павутницкий и В.И. Кодинцев. - №1928106/23-5; Заявл.30.05.73;0публ.05.10.75.-Бюл.№37 - 2с.

29. Устройство для получения пены: А. С 1287895 СССР / В.В. Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В. Павутницкая. - № 3903587/29-12; За-явл.30.05.85; 0публ.07.02.87. - Бюл. № 5. - 2с.

30. Устройство для нанесения пены на перемещаемое полотно: А.С. 1281609 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая. - № 3841013/28-05; Заявл. 10.01.85; Опубл. 07.01.87. - Бюл. № 1. - Зс.

31. Устройство для получения пены из жидкости при жидкостной обработке: А. С 1313927 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев,

C.В.Павутницкая. - № 4004645/31-12; Заявл. 07.01.86; Опубл. 30.05.87; -Бюл.№ 20. - 3 с.

32. Устройство для крашения текстильного полотна: А.С. 1366567 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая. - № 4072484/31-12; Заявл. 05.05.86; Опубл. 15.01.88; - Бюл. № 2. -2с.

33. Устройство для нанесения пенообразующей жидкости на текстильное полотно: А.С 1379370 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая. - № 4064497/31-12; Заявл. 05.05.86; Опубл. 07.03.88; -Бюл.№ 9. - 2 с.

34. Устройство для нанесения обрабатывающей жидкости в виде пены на текстильный материал: А.С. 1444420 СССР / В.В.Павутницкий,

9- 8 4 4 О

Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая, А.Н.Чапланов. - № 4244365/31-12; За-явл. 18.05.87; Опубл. 15.12.88; - Бюл.№ 46. - 2 с.

35. Устройство для нанесения красителя в виде пены на текстильное полотно: А.С.. 1476023 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая. - № 4244366/31-12; Заявл. 18.05.87; Опубл. 30.04.89; -Бюл.№ 16. -3 с.

36. Устройство для нанесения разноокрашенной пены на текстильное полотно: А.С. 1476024 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая, В.И.Тарасов. - № 4245511/31-12; Заявл. 18.05.87; Опубл. 30.04.89; - Бюл.№ 16. - 3 с.

37. Устройство для нанесения обрабатывающей жидкости в виде пены на текстильное полотно: А.С. 1548298 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая. - № 4428301/31-12; Заявл. 23.05.88; Опубл. 07.03.90; - Бюл.№ 9. - 2 с.

38. Устройство для нанесения вспененного красителя на полотно: А.С. 1622462 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая, А.С.Жданов, В.И.Тарасов. - № 4437821/31-12; Заявл. 08.06.88; Опубл. 23.01.91;-Бюл.№ 3.-2 с.

39. Устройство для нанесения обрабатывающего раствора в виде пены на текстильный материал: А.С. 1585410 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая. - № 4489105/31-12; Заявл. 03.10.88; Опубл. 15.08.90; - Бюл.№ 30. - 3 с.

40. Устройство для нанесения пенообразующей жидкости на текстильные изделия: А.С. 1615256 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая, А.С.Жданов, А.Р.Айметдинов. - № 4636570/31-12; Заявл. 12.01.89; Опубл. 23.12.90; - Бюл.№ 47. -3 с.

41. Устройство для нанесения пенообразующего состава на волокнистый продукт: А.С. 1726599 СССР / В.В.Павутницкий, С.И.Бузик, А.В.Поздняков, И.И.Галиуллина. - №. 4799382/12; Заявл. 06.03.90; Опубл. 15.04.92; - Бюл.№ 14. - 3 с.

Изд. лиц. № 020640 от 22.10.97

Подписано в печать 21.04.2004 г. Формат 60x90/16. Бумага писчая. Усл. печ. л.2,7. Уч. изд. л. 3.1. Тираж 100 экз. Заказ № 38

Ульяновский государственный технический университет, 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, д. 32. Димитровградский институт технологии, управления и дизайна участок оперативной полиграфии 433511, г. Димитровград, ул. Куйбышева, д. 294

Введение.

1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПЕН, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ТЕКСТИЛЬНОМ

ПРОИЗВОДСТВЕ.

1.1. Общие сведения о пенах и их свойствах.

1.1.1. Понятие о низкократных «влажных» пенах.

1.1.2. Пенообразующая способность.

1.1.3. Устойчивость пены.

1.1.4. Плотность, дисперсность и кратность пены.

1.1.5. Реологические свойства пен.

1.2. Взаимодействие пены с текстильным материалом.

1.2.1. Влияние капиллярных свойств текстильных материалов на свойства и объем наносимых пен.

1.2.2. Влияние кратности пены на распределение выделившейся жидкости в структуре материала.

1.3. Оборудование для пенной технологии.

1.3.1. Пеногенерирующие устройства.

1.3.2. Устройства для нанесения пены на текстильный материал.

1.4. Оценка технологической и экономической целесообразности применения пенной технологии и формулирование цели диссертационной работы.

Выводы к главе 1.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Объекты исследований.

2.1.1. Пена.

2.1.2. Пеногенераторы.

2.1.3. Текстильные материалы.

2.1.4. Текстильно-вспомогательные вещества и красители.

2.2. Методы исследований.

2.2.1. Методы приготовления водных растворов загустителей и гелей на их основе.

2.2.2. Методы получения и исследования свойств высокодисперсных пен, образованных при интенсивном механическом перемешивании.

2.2.2.1. Получение пены.

2.2.2.2. Определение плотности пены.

2.2.2.3. Определение агрегативной устойчивости высокодисперсной пены.

2.2.2.4. Дисперсионный анализ высокодисперсных пен.

2.2.2.5. Измерение вязкости водных растворов загустителей и высокодисперсных пен.

2.2.3. Методы получения и исследования свойств пен, формируемых с помощью барботажа газа в жидкость.

2.2.3.1. Получение барботажных пен.

2.2.3.2. Определение скорости истечения жидкости из пены.

2.2.4. Нанесение пены на текстильные материалы.

2.2.5. Спектрофотометрические исследования окрашенных текстильных материалов.

2.2.6. Исследование пленок, полученных из растворов шлихты.

2.2.7. Прочие испытания.

2.2.8. Методы обработки результатов экспериментальных исследований.

2.2.8.1. Метод анализа размерностей.

2.2.8.2. Определение коэффициента вариации по светлоте окрашенных текстильных материалов.

2.2.8.3. Математическая обработка результатов непосредственных измерений.

2.2.8.4. Проверка адекватности уравнений.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕНООБРАЗОВАНИЯ

ПРИ МЕХАНИЧЕСКОМ ДИСПЕРГИРОВАНИИ

ГАЗА В ЖИДКОСТИ.

3.1. Анализ факторов, влияющих на плотность пены, получаемой в процессе перемешивания пенообразующей жидкости.

3.1.1. Основные свойства технологически пен.

3.1.2. Образование пены при механическом перемешивании пенообразующих жидкостей.

3.2. Экспериментальные исследования процесса пенообразования при использовании скоростных мешалок.

3.3. Теоретические исследования процесса диспергирования пузырьков воздуха при интенсивном перемешивании низкократных пен.

3.3.1. Анализ факторов, влияющих на процесс диспергирования.

3.3.2. Влияние времени перемешивания на однородность получаемой пены.

3.3.3. Расчетные уравнения для определения диаметра пузырьков воздуха.

3.4. Экспериментальные исследования диспергирования низкократных пен.

3.4.1. Влияние структурно-механических свойств пенообразующих растворов на однородность пены.

3.4.2. Вывод уравнения для расчета среднего диаметра пузырьков воздуха.

Выводы к главе 3.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕНООБРАЗОВАНИЯ ПРИ БАРБОТАЖЕ ГАЗА В ПЕНООБРАЗУЮЩУЮ

ЖИДКОСТЬ.

4.1. Анализ газожидкостных систем, полученных при барботаже газа в жидкость.

4.1.1. Пенообразование при барботаже газа в жидкость со свободной поверхностью.

4.1.2. Пенообразование при барботажном режиме движения газожидкостной смеси через насадочную колонну.

4.2. Экспериментальные исследования барботажа воздуха в пенообразующую жидкость.

4.2.1. Установление зависимости кратности пены от свойств пенообразующей жидкости и условий барботажа.

4.2.2. Вывод критериального уравнения для анализа и • расчета кратности пены.

4.3. Исследование процесса образования пены в насадочной колонне.

4.3.1. Обоснование выбора скорости движения жидкости в колонне.

4.3.2. Вывод уравнения для определения расхода газа в насадочной колонне.

4.3.3. Исследование процесса движения пены по подающим трубопроводам.

Выводы к главе 4.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И УСТОЙЧИВОСТИ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ

НИЗКОКРАТНЫХ ПЕН.

5.1. Анализ подходов к изучению реологических свойств дисперсных систем.

5.2. Экспериментальные исследования реологических свойств высокодисперсных низкократных пен.

5.2.1. Исследование влияния газовой фазы на реологические свойства высокодисперсных пен.

5.2.2. Исследование влияния внутренних структур пенообразующих растворов на реологические свойства высокодисперсных пен.

5.2.3. Вывод критериального уравнения для расчета вязкости высокодисперсных низкократных пен.

5.3. Исследование устойчивости высокодисперсных низкократных пен.

5.3.1. Анализ процессов разрушения пены с учетом ее структурно-механической устойчивости.

5.3.2. Вывод уравнения для расчета скорости истечения жидкости из высокодисперсных пен.

5.3.2.1. Экспериментальная проверка пригодности уравнения для практических расчетов.

5.3.3. Исследование структурных изменений пены в процессе ее обезвоживания.

5.3.4. Обоснование выбора устойчивости пен, используемых в различных технологических процессах.

Выводы к главе 5.

6. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ И НАНЕСЕНИЯ ПЕНЫ НА

ТЕКСТИЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

6.1. Обоснование выбора способа диспергирования газожидкостной смеси при разработке пеногенераторов и наносящих устройств.

6.2. Разработка и исследование пеногенераторов.

6.2.1. Барботажные насадочные пеногенераторы.

6.2.1.1. Исследование конструктивных особенностей барботажных насадочных пеногенераторов.

6.2.1.2. Методика расчета основных параметров насадочных пеногенераторов.

6.2.2. Насадочные пеногенераторы с предварительным барботажем газа.

6.2.2.1. Определение условий проведения предварительного барботажа газа в жидкость.

6.2.2.2. Исследование процесса диспергирования барботажной пены в насадочной колонне.

6.2.3. Насадочный пеногенератор с предварительным пневматическим диспергированием жидкости.

6.3. Разработка и исследование пенонаносящих устройств.

6.3.1. Опытная установка (стенд) для нанесения I высокодисперсных пен на текстильные материалы.

6.3.1.1. Принципиальная схема, общий вид и описание установки.

6.3.1.2. Пеногенератор.

6.3.1.3. Стендовые испытания установки.

6.3.2. Технические решения устройств для получения и нанесения пены на текстильные материалы.

6.3.2.1 Устройство для нанесения пенообразующей жидкости на текстильное полотно.

6.3.2.2. Устройство для полихроматического крашения текстильных полотен.

6.3.2.3. Устройство для нанесения обрабатывающей жидкости в виде пены на текстильный материал.

6.3.2.4. Устройство для крашения текстильного полотна.

Выводы к главе 6.

7. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

ПЕНЫ С ТЕКСТИЛЬНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ.

7.1. Исследование процессов капиллярного распределения жидкости в текстильных материалах.

7.1.1. Капиллярные явления в текстильных материалах.

7.1.2. Вывод уравнения для расчета среднего радиуса капилляров текстильных материалов.

7.1.3. Механизм распределения жидкости в пористой структуре текстильного материала.

7.2. Исследование закономерностей, характеризующих влияние свойств пены на условия нанесения ее на текстильные материалы.

7.2.1. Исследование влияния кратности и дисперсности пены на толщину наносимого слоя.

7.2.2. Вывод уравнения для расчета кратности пены, наносимой на текстильный материал.

7.2.3. Вывод уравнения для расчета толщины наносимого слоя пены.

7.2.4. Исследование процесса распределения жидкости, выделившейся из пены, в объеме текстильного материала.

7.2.4.1. Анализ факторов, влияющих на характер распределения жидкости в материале после разрушения пены.

7.2.4.2. Экспериментальные исследования равномерности окраски текстильных материалов при использовании пены в качестве технологической среды.

7.3. Выработка рекомендаций по применению пен в технологических процессах текстильного производства.

Выводы к главе 7.

8. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В ПЕННОЙ СРЕДЕ.

8.1. Разработка и исследование процесса карбонизации шерстяных волокон в пенной среде.

8.1.1 Анализ технологических задач процесса карбонизации.

8.1.2. Экспериментальные исследования пенной карбонизации шерстяных волокон.

8.2. Разработка и исследование процесса пеноэмульсирования полуфабрикатов прядильного производства.

8.2.1. Основные задачи эмульсирования на переходах прядильного производства.

8.2.2. Экспериментальные исследования пеноэмульсирования продуктов прядильного производства.

8.2.2.1. Устройство для нанесения пенобразующего состава на волокнистый продукт.

8.2.2.2. Изучение влияния пеноэмульсирования на структурные характеристики ленты.

8.2.2.3. Влияние пеноэмульсирования на параллелизуемость и распрямляемость волокон.

8.2.2.4. Исследование влияния пеноэмульсирования на ровноту пряжи по линейной плотности.

8.3. Разработка и исследование процесса шлихтования ткацких основ с применением пены.

8.3.1. Общие сведения о процессе шлихтования ткацких основ и возможные направления его совершенствования.

8.3.2. Экспериментальные исследования пеношлихтования ткацких основ.

8.3.3. Исследование совмещенного процесса пеношлихтования и полихроматического крашения нитей основы.

8.4. Исследование и разработка процесса крашения трикотажных полотен вспененными красильными растворами.

8.4.1. Анализ особенностей применения пен в крашении текстильных материалов.

8.4.2. Экспериментальные исследования пенного крашения трикотажных полотен активными красителями.

8.5. Исследование и разработка технологического процесса печатания текстильных материалов вспененными печатными красками.

8.5.1. Анализ особенностей применения высокодисперсных пен в качестве печатных красок.

8.5.2. Разработка технологических режимов и рецептов для пенной печати текстильных материалов пигментами.*.

Выводы к главе 8.

Коренная проблема современного этапа развития отечественной текстильной промышленности состоит в повышении конкурентоспособности ее продукции. Путь ее решения лежит в повышении качества продукции, а также в снижении издержек производства, при этом низкая стоимость рабочей силы не является доминирующим фактором с учетом существующих особенностей рынка рабочей силы в Юго-Восточной Азии и других регионах, являющихся нашими конкурентами.

Применительно к текстильному и отделочному производствам снижение издержек может быть достигнуто, прежде всего за счет: сокращения расхода технологической воды;

- снижения энергетических затрат на сушку; сокращения расхода основных и вспомогательных веществ;

- увеличения производительности оборудования; снижения вредного влияния текстильного производства на окружающую среду; снижения производственных затрат на выпуск продукции.

Перспективным направлением решения данных задач является использование новых, передовых технологий, к числу которых бесспорно относится пенная технология. Это обусловлено, прежде всего тем, что применение пен в качестве технологических сред в подготовительных и отделочных процессах текстильного производства позволяет переводить относительно небольшие количества растворов в двухфазную газожидкостную систему, характеризующуюся значительно большим объемом, чем объем вспениваемой жидкости.

Пенная технология позволяет также решать и ряд других важных задач, связанных непосредственно с особенностями текстильного производства, и позволяющая повысить качество продукции, придать ей новые потребительские свойства, а также получить значительный экономический эффект. К их числу, в частности, можно отнести:

- расширение ассортимента отделочных операций с получением оригинальных колористических эффектов;

- обеспечение возможности локального нанесения отделочных препаратов на лицевую или изнаночную сторону текстильного материала;

- повышение вязкости наносимых растворов;

- снижение нагрузок, действующих на обрабатываемый материал;

- уменьшение миграции отделочных препаратов и другие.

Понятно, что при таком наборе положительных качеств перспективность пенной технологии сохранится еще долго, предопределяя острую актуальность теоретических и экспериментальных ее исследований.

Интерес к пенам как к технологическим средам возникал периодически, и впервые обработка текстильных изделий в пене была предложена еще в 1931 году. В многочисленных патентных заявлениях предлагалось применение вспененного раствора для отделки, крашения и печатания тканей.

В 50-е годы изучалась возможность применения пен в качестве печатных красок для пигментной печати. Основанием для этого служил тот факт, что пены во многом схожи по своим свойствам с эмульсиями, широко применявшимися в качестве загустки в печатных красках.

В 70-е и 80-е годы по мере возрастания остроты проблемы охраны окружающей среды, пены, как технологические среды, использовались с переменным успехом в подготовительных и отделочных операциях, таких как беление, крашение, печатание, карбонизация и заключительная отделка текстильных материалов, т.е. во всех тех операциях, которые связаны с потреблением больших объемов воды. Применение пенных технологических сред, в данном случае, позволяет значительно сократить количество потребляемой воды и снизить затраты на выпуск единицы продукции.

За последние двадцать лет был накоплен большой экспериментальный материал, обобщение которого позволило выявить преимущества и недостатки пенной технологии, а также предложить целый ряд технологических процессов отделочного производства с использованием пен в качестве технологических сред.

Однако, до настоящего времени пенная технология не получила широкого распространения на отделочных предприятиях текстильной промышленности.

Основной причиной столь осторожного отношения работников производственной сферы к данной технологии объясняется высокой степенью риска работы с неустойчивыми системами, к которым относится пена. Для получения воспроизводимых результатов при подготовке или отделке текстильных материалов необходимо, чтобы заданные параметры определяющих свойств обрабатывающей среды (плотность, концентрация, вязкость, температура, рН и др.) оставались постоянными в определенном временном интервале.

Кроме того, при использовании технологических пен требуется более жесткий контроль за структурой текстильного материала, его волокнистым составом и капиллярными свойствами.

Отсутствие отработанных технологических процессов и оборудования текстильного производства с использованием пенной технологии во многом обусловлено отсутствием системного комплексного подхода к исследованию этой интересной, но сложной технологии. Большое число работ, выполненных к настоящему времени, носили односторонний, отрывочный характер, когда рассматривались лишь отдельные, хотя и интересные аспекты данной проблемы. Такой подход не позволял создать работоспособные в условиях отечественного производства аппараты и техпроцессы.

Данная актуальная проблема может быть решена, на наш взгляд, лишь при системном, комплексном подходе к изучению и разработке процессов пенной технологии с взаимоувязыванием вопросов получения пен, нанесения их на текстильный материал и взаимодействия с последним.

К числу наиболее глубоких и систематизированных исследований в области пенной технологии и, в частности, печатания текстильных материалов, можно отнести работы Киселева A.M.

Анализ полученных им данных, а также результатов ранних исследований автора [1-3] позволяет сделать важный вывод, который заключается в том, что широкое внедрение пенной технологии в производство возможно только в том случае, когда для конкретных технологических процессов будет предусматриваться специализированное пеногенерирующее и пенонаносящее оборудование.

Это еще раз подтверждает актуальность темы диссертационной работы и целесообразность проведения комплексных исследований в области текстильной науки и практики, направленных на разработку научно обоснованных технологических и технических решений, способствующих более широкому применению пенной технологии в текстильном производстве.

Цель настоящей диссертационной работы заключалась в научном обосновании, разработке и внедрении практически значимых и аппара-турно оформленных пенных технологических процессов текстильного и красильно-отделочного производств текстильной промышленности, обеспечивающих выпуск текстильных материалов с улучшенными потребительскими и эксплуатационными свойствами при одновременном снижении стоимости за счет уменьшения энергетических и материальных затрат при их производстве.

Для достижения поставленной в диссертационной работе цели были решены следующие задачи:

- проведен анализ работ, выполненных в области пенной технологии, и оценены результаты ее использования в текстильном производстве;

- выполнены теоретические и экспериментальные исследования процесса пенообразования и свойств получаемой пены при механическом перемешивании пенообразующих жидкостей;

- выполнены теоретические и экспериментальные исследования процесса пенообразования и свойств получаемой пены при барботаже газа в пе-нообразующую жидкость;

- проведены теоретические и экспериментальные исследования реологических свойств высокодисперсных низкократных пен;

- изучены закономерности, характеризующие гидродинамическую устойчивость пены, и исследованы факторы, влияющие на изменение поверхностно-объемных свойств обезвоженных пен;

- проведены теоретические и экспериментальные исследования процесса взаимодействия высокодисперсных пен с текстильными материалами;

- с учетом структурно-механических свойств текстильных материалов и кратности пены предложен механизм взаимодействия между ними; ;

- разработаны методики и экспериментальные лабораторные установки для получения и нанесения высокодисперсных пен на текстильные материалы, а также изучения их свойств;

- разработаны новые научно обоснованные эффективные технологические и технические решения: а) в области карбонизации шерсти; б) в области прядения натуральных и химических волокон; в) в области шлихтования и полихроматического крашения нитей основы; г) в области печатания текстильных материалов; д) в области крашения трикотажных полотен.

- сконструированы и изготовлены опытные образцы пеногенерирующих и пенонаносящих устройств, реализующих разработанные в диссертационном исследовании технологические и технические решения в области прядения, ткачества и отделки текстильных материалов;

- проведена производственная апробация разработанных технологических и технических решений и составлены рекомендации по их внедрению в текстильное производство.

Объектами исследований в диссертационной работе являлись:

- высокодисперсные низкократные пены;

- образцы опытных пеногенераторов, реализующих различный принцип получения пены;

- устройства для нанесения пены на текстильные материалы;

- репейная шерсть;

- продукты прядильного производства - шерстяная лента, ровница и пряжа гребенной системы прядения, льняная пряжа;

- ткани и трикотажные полотна различного волокнистого состава.

При проведении теоретических исследований были использованы методы теории подобия и анализа размерностей; основные положения гидродинамики и основы теории массопереноса в капиллярно-пористых телах.

Экспериментальные исследования проводились с применением методов физического моделирования, дисперсионного анализа, реологических и физико-механических испытаний, спектрофотометрических измерений. Эксперименты проводились в лабораторных и производственных условиях с использованием современной измерительной аппаратуры и специально разработанных и изготовленных лабораторных стендов. Обработка экспериментальных данных выполнялась с применением методов математической статистики на ПЭВМ.

Научная новизна диссертационной работы заключается в новом, комплексном подходе к объекту исследования, заключающемся в проведении теоретических и экспериментальных исследований на стыке коллоидной химии, химии поверхностных явлений, процессов и аппаратов химической технологии, текстильной химии и текстильного материаловедения.

Использование данного подхода позволило получить новые научные результаты, к числу которых относятся: разработка научных основ получения высокодисперсных однородных пен с заданными свойствами и применения их в технологических процессах текстильного и отделочного производств; выявление закономерности образования и диспергирования пен при использовании скоростных мешалок. Получение математических выражений для анализа и расчета плотности и поверхностно-объемных свойств пены в зависимости от свойств пенообразующей жидкости и параметров перемешивающих устройств;

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение закономерности, характеризующей зависимость кратности монодисперсной пены, получаемой при барботаже газа в жидкость, от вязкости пенообразующей жидкости, ее плотности и поверхностного натяжения ша границе раздела двух фаз, а также от среднего диаметра пузырьков газа;

- теоретическое обоснование причины образования воздушных пробок и снарядного движения пены при перемещении ее по напорным трубопроводам;

- разработка основ теории течения высокодисперсных низкократных пен в поле сдвиговых напряжений. Установление закономерностей, характеризующих реологические свойства пен в зависимости от их плотности, дисперсности и вязкости пенообразующей жидкости;

- теоретическое обоснование и экспериментальное определение условий получения устойчивых пен и выявление закономерностей, характеризующих процесс их разрушения. Вывод расчетного уравнения для определения скорости истечения жидкости из пены в начальный период после ее получения;

- разработка и исследование механизма распределения жидкости, выделившейся из пены, в структуре текстильного материала;

- метод расчета требуемой кратности наносимой пены от структурно-механических свойств текстильного материала;

- научное обоснование подхода к разработке и конструированию барбо-тажных насадочных пеногенераторов и насадочных пеногенераторов с предварительным барботажем газа в жидкости.

Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в том, что они могут быть использованы и используются:

- предложенный метод расчета требуемых параметров (кратности, дисперсности) наносимой пены в зависимости от структурно-механических свойств конкретных текстильных материалов, полученный на основании закономерностей, выявленных при проведении теоретических и экспериментальных исследований - при разработке технических требований и проектировании перспективных аппаратов текстильного производства;

- разработанные технологические процессы обработки волокнистых материалов в пенной среде - при производстве разнообразной текстильной продукции в отрасли. Внедрение этих технологий позволяет в условиях отечественного текстильного производства обеспечить: а) при карбонизации шерстяных волокон - снижение потери прочности шерстяных волокон на 15 - 20%; б) при пеноэмульсировании шерстяных волокон в процессах приготовления гребенной шерстяной пряжи - снижение коэффициента вариации по линейной плотности по сравнению с традиционной технологией эмульсирования, в 5,5 раз, а обрывность - на 1000 вер./ч ровницы и пряжи на 23% и 32% соответственно; в) при пенном шлихтовании нитей основы - сокращение расхода хим-хматериалов в 2 раза, снижение обрывности пряжи на ткацких станках в 2,5 раза, увеличение производительности ткацких станков на 15% и сокращение затрат на электроэнергию на 20%.

Полученный эффект подтвержден актами о внедрении на предприятиях: ООО «Димитровград-текстиль », суконная фабрика им. В.И. Ленина,

Мулловская суконная фабрика ЗАО «Матэко», ООО «Технология».

- разработанные и изготовленные опытные экземпляры барботажных насадочных пеногенераторов для технологических процессов карбонизации, пеноэмульсирования, пеношлихтования и нанесения пены на текстильные материалы - при производстве продукции на ООО «Ткач», опытном производстве ООО «Комплектация» и в учебном процессе при изучении дисциплин: «Химическая технология текстильных материалов» и «Химизация технологических процессов швейной промышленности»;

- технические решения устройств, для получения, нанесения, обработки и полихроматического крашения текстильных материалов в пене, которые признаны изобретениями - при разработке технических требований и проектировании перспективных аппаратов текстильного производства, а также при разработке производственных технологических процессов;

- разработана и изготовлена опытная установка, предназначенная для получения и нанесения пен в процессах шлихтования нитей основы, полихроматического крашения и заключительной отделки текстильных и трикотажных полотен, а также ковровых покрытий.

Новизна технологических и технических решений, разработанных в диссертационной работе, защищена 14 авторскими свидетельствами на изобретения.

Диссертационная работа включает в себя введение, восемь глав, заключение, список использованной литературы и приложения.

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

1. Выявлены закономерности, характеризующие процесс образования пены при использовании перемешивающих устройств. Установлена зависимость плотности пены от вязкости пенообразующей жидкости и условий перемешивания. Предложено критериальное уравнение, позволяющее рассчитать плотность пены, получаемой в процессе перемешивания. Установлено, что однородность получаемой при перемешивании пены, зависит от реологических свойств пенообразующей жидкости и режимов движения ее в перемешиваемом объеме. При этом показано, что для сокращения времени диспергирования необходимо уменьшать зазор между краевыми поверхностями вращающихся частей мешалки и неподвижными элементами аппарата. Предложено уравнение для расчета поверхностно-объемных свойств пен.

2. Исследованы процессы образования пены при барботаже газа в жидкость со свободной поверхностью и в жидкость, движущуюся в насадоч-ной колонне. Установлено, что скорость движения жидкости в насадоч-ной колонне необходимо устанавливать в зависимости от скорости подъема пузырьков газа, которую рассчитывают для конкретной пенообра-зующей жидкости, учитывая при этом размер пор газораспределительного устройства. Предложено математическое выражение для определения кратности пены, полученной при барботаже газа в жидкость и определены основные требования, обеспечивающие устойчивую работу насадоч-ных пеногенераторов. Предложена методика расчета сопротивления движению газа в барботажной зоне. Показано, что при перемещении по трубопроводу малоустойчивой пены средней кратности ее быстрое обезвоживание, помимо увеличения гидравлического сопротивления, приводит к его изменению как во времени, так и по отдельным участкам трубы. Это, в свою очередь делает работу пенеогенерирующих устройств неустойчивой и, как следствие, способствует пульсационному или «снарядному» образованию и движению пены.

3. Исследованы реологические свойства высокодисперсных низкократных пен. Установлено, что в исследуемых интервалах градиентов скоростей сдвига 0 = 1 + 1312 с"1 пены представляют собой сильно структурированные системы, кривые течения которых имеют более или менее ярко выраженную структурную ветвь. При этом, увеличение вязкости пен, по сравнению с вязкостью пенообразующих жидкостей, зависит, в первую очередь, от их плотности и дисперсности. Кроме того, изменение вязкости пен, в широком диапазоне градиентов скоростей сдвига, пропорционально изменению структурной составляющей вязкости жидкости. Установлено, что природа загустителей и их концентрация при условии, что структурная составляющая вязкости раствора не препятствует пено-образованию, не являются определяющими факторами реологических свойств высокодисперсных пен. Предложено расчетное уравнение для определения вязкости высокодисперсных низкократных пен в диапазоне градиентов скорости сдвига 0 = 3+729 с"1 в зависимости от плотности пены, вязкости пенообразующей жидкости и модуля упругости пены.

4. Показано, что основными факторами, оказывающими влияние на устойчивость пены к обезвоживанию, являются: кратность пены, ее дисперсность и вязкость дисперсионной среды. На основании теоретических и экспериментальных исследований предложено уравнение для расчета скорости истечения жидкости из пены. Установлено, что увеличение диаметра пузырьков воздуха в низкократных устойчивых пенах происходит не за счет диффузионного переноса газа из пузырьков меньшего диаметра в более крупные, а в результате утончения межфазных пленок, способствующее увеличению деформационной способности последней. Укрупнение пузырьков происходит в начальный период времени, после приготовления пены, и продолжается до полной стабилизации дисперсионной системы за счет образования сплошной пространственной структуры - геля.

5. Показано, что технологические пеногенераторы любых типов должны включать в свою конструкцию три обязательные системы или устройства: систему подачи, регулирования и распределения газа; систему подачи, регулирования и распределения жидкости; устройство диспергирования газа в жидкости. Определены требования и выявлены основные закономерности, которые следует учитывать при разработке барботажных на-садочных пеногенераторов. Показано, что для устойчивой работы пеноге-нератора необходимо соблюдать следующие требования: обеспечивать барботажный гидродинамический режим движения газожидкостной смеси; поддерживать насадку в пеногенераторе в затопленном состоянии; обеспечивать равномерное распределение газа по всему сечению барбо-тажной зоны. Предложена методика расчета основных параметров барботажных насадочных пеногенераторов. Теоретически обоснованы подходы к разработке насадочных пеногенераторов с предварительным барбота-жем газа в пенообразующую жидкость. Показано, что для снижения вероятности образования воздушных пробок при диспергировании пены, насадку в насадочной колонне следует дифференцировать по слоям, уменьшая размеры частиц каждого слоя в направлении движения пены.

6. Разработан и изготовлен ряд опытных барботажных насадочных пено-генераторов, насадочных пеногенераторов с предварительным барбота-жем газа и пенонаносящих устройств (признанных изобретениями), отличающихся конструктивными решениями газораспределительных устройств, габаритными размерами и производительностью. Производственная проверка устройств данного типа в прядильном и красильно-отделочном производствах показала их высокие эксплуатационные качества.

7. Разработана и изготовлена опытная установка (стенд), предназначенная для нанесения пен в процессах шлихтования нитей основы, полихроматического крашения и заключительной отделки текстильных и трикотажных полотен, а также ковровых покрытий. Анализ проведенных стендовых испытаний позволил сделать вывод о том, что пеногенератор данного типа обеспечивает получение технологических пен с параметрами (дисперсность, кратность, устойчивость и т.д.), наиболее часто устанавливаемыми для процессов с использованием пенной технологии. Установка может быть рекомендована для дальнейшей конструкторской и технологической проработки с целью внедрения ее в производства текстильной промышленности.

8. Проведен анализ факторов, влияющих на капиллярные свойства текстильных материалов. Установлена зависимость между пористой структурой и капиллярными свойствами волокнистых материалов. Исследован механизм распределения жидкости, выделившейся из пены, в структуре текстильного материала. Экспериментально показано, что использование пены для нанесения обрабатывающей жидкости на текстильный материал требует тщательного учета и соотнесения структурно-механических свойств материала с кратностью и дисперсностью пены. Предложено уравнение для расчета кратности пены, наносимой на текстильный материал с известными структурно-механическими свойствами.

9. На основании анализа особенностей взаимодействия пен с текстильными материалами, определен перечень технологических процессов текстильного и отделочного производств, которые могут осуществляться с применением пен. Разработаны процессы текстильного и отделочного производств с использованием пены в качестве технологической среды.

10. Предложена пенная технология карбонизации шерстяных волокон. Показано, что при пенном нанесении количество жидкости, наносимой на волокна шерсти, значительно меньше, чем при плюсовочном способе и составляет в среднем 30%. Это оказывает положительное влияние, как на процесс карбонизации, так и на прочностные характеристики волокна. Установлено, что наносимая с помощью пены жидкость, накапливается, в основном, в капиллярных зонах, к которым можно отнести опутанные волокнами растительные примеси. Показано, что применяемая для карбонизации шерстяных волокон пена должна иметь кратность 7-12 при концентрации серной кислоты в пенообразующем растворе 8,5 - 13%.

11. Разработана технология пеноэмульсирования продуктов прядильного производства. Установлено, что пеноэмульсирование в процессах приготовления гребенной шерстяной пряжи обеспечивает улучшение всех основных показателей и, в первую очередь, неровноту пряжи по линейной плотности и обрывность при выработке ровницы и пряжи. Производственная проверка технологии эмульсирования шерстяной ленты в пенной среде подтвердила эффективность и целесообразность ее использования в приготовлении гребенной шерстяной пряжи. Так, коэффициент вариации по линейной плотности снизился, по сравнению с традиционной технологией эмульсирования, в 5.5 раз, а обрывность на 1000 вер./ч ровницы и пряжи соответственно на 21% и 31%. Предложено устройство для пеноэмульсирования ленты на ленточных переходах гребенного производства, признанное изобретением.

12. Обосновано применение пен для шлихтования нитей основы в ткацком производстве и разработан технологический процесс пеношлихтования. Показано, что применение пен для шлихтования ткацких основ имеет то преимущество, что позволяет наносить на поверхность нитей регулируемое количество пленкообразующего вещества. При поверхностном нанесении выполняются два основных требования шлихтования: закрепление выступающих кончиков волокон с созданием гладкой поверхности; сохранение упруго-эластических свойств пряжи, за счет снижения проникновения клеящего раствора в ее толщу. Установлено, что при пенном шлихтовании прочность пряжи существенно возрастает, а ее эластические свойства улучшаются. В результате такой обработки обрывность пряжи снижается в 2,5 раза, а производительность ткацких станков увеличивается на 15 %. Рассмотрена возможность применения пен в совмещенном процессе шлихтования и полихроматического крашения нитей основы. Предложена пенообразующая композиция и исследовано влияние ее компонентов на качество ошлихтованной пряжи и прочность получаемой окраски.

13. С целью возможного использования активных красителей для полихроматического крашения текстильных материалов, исследованы процессы нанесения вспененных красильных растворов на трикотажные полотна различного волокнистого состава и способы фиксации красителей в волокне. Показано, что для получения окрасок средней интенсивности при кратности пены 4-6, толщина слоя наносимой пены для полотен из гидрофильных волокон с высокой сорбционной способностью должна быть не более 3 мм, а для полотен из гидрофобных волокон не более 1,5 мм. Установлено, что при совместном использовании красителей основных цветов: активного ярко-красного 5СХ, активного ярко-голубого КХ и активного золотисто-желтого 2КХ, фиксацию целесообразно проводить в среде насыщенного пара.

14. Исследованы особенности применения высокодисперсных пен в печатании текстильных материалов Показана связь между эффективной вязкостью печатных красок на основе высокодисперсных пен и резкостью печати. Предложен механизм распределения печатной краски в межволоконных пространствах текстильного материала после нанесения краски на ткань. Установлены ограничения по применению высокодисперсных пен для печатания текстильных материалов: для печатания высокодисперсными пенами необходимо использовать устройства, исключающие контакт печатной краски с окружающей средой; исключается возможность использования печатных машин с гравированными валами для пенной технологии; не рекомендуется применять пены для печатания текстильных материалов с низкой удельной поверхностью и характеризующихся большим содержанием гидрофобных волокон. Предложена технология печатания текстильных материалов пигментами с применением в качестве печатных красок высокодисперсных пен.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате комплексного подхода к проведению и анализу диссертационных исследований, и полученных на их основе новых технических и технологический решений, разработаны и внедрены в производство практически значимые и аппаратурно оформленные пенные технологические процессы, обеспечивающие выпуск текстильных материалов с улучшенными потребительскими и эксплуатационными свойствами. Внедрение данных технологических процессов обеспечило снижение стоимости обрабатываемых материалов за счет уменьшения энергетических и материальных затрат при их производстве.

1. Павутницкий В.В. Исследование в области пигментной печати: Дисс. канд.техн.наук: 05.19.03 / ЛИТЛП им.С.М.Кирова. Л., 1975. - 156 с.

2. Павутницкий В.В., Волков В.А., Салов В.З. Применение барботажа воздуха для получения пенных печатных красок // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. 1980. -№ 2. - С. 60 - 62.

3. Павутницкий В.В., Хархаров A.A., Киселев A.M.Применение пенных красок. // Текстильная промышленность. 1976. - № 11.

4. Bikerman Y. Foam. Teoric and industrial application. Reinhold, New-York, 1953.321 p.

5. Manegold E. Schaum. Heidelberg, 1953. S.512.

6. De Vries A. Foam stability. Amsterdam, Center, 1958.

7. Тихомиров B.K. Пены. Теория и практика их получения и разрушения.-М.: Химия, 1973.-262 с.

8. Пригородов В.П.// Коллоидный журнал.-1971.-т.ЗЗ.-с.459-463.

9. Kaufmann H., Baltes J.,Duddek E. Fette, Seifen, Anstrichm.-1954.-Bd.56.-№8.-s.596-603.

10. Леви C.M.,Смирнов О.К.//Коллоидн.ж.-1958.-т.20.- №2, с. 179-183.

11. И. Rosen M.J. Am. Oil Chem. Soc., 1972, v.49, №5, p.293-297.

12. Gries W. Fette, Seifn, Anstrichm., 1955, Bd,57, №1, s.24-32.

13. Tschakert H. Seifen-Ole-Fette-Wachse, 1966, Bd.92, №24-2, s.853-861.

14. Петров А.Д. и др.//Маслоб.-жир.пром.- 1958.- №8.- с.23-29.

15. Schick M., Beyer E.J. Am.Oil Chem.Soc., 1963, v.40, № 10, p.538- 541.

16. Weil J.e.a.J.Am.Oil Chem. Soc., 1963, v.40, №10,p.538-541.

17. Ranny M. Prumysl.potrav., 1969, v.20, №4, p.101-105.

18. Трапезников АЛЛ ЖФХ.-1940.- т.14.-№5-6.- с.821-838.

19. Казанов М.В. Исследование пенообразующей способности поверхностно-активных веществ. Канд.дисс./ВНИИПО М.-1969.

20. Бухштаб З.И. Технология синтетических моющих средств.-М.: Легпромбытиздат, 1988.-319 с.

21. Неволин Ф.В. и др.//Маслоб.-жир.пром.-1965.-№8.-с.18-21.

22. Ewers W., Sutherland К. Austr.J.Sei Regearch. Ser. A, Phys.Sci., 1952,v.5, №4, p.697-710.

23. Дерягин Б.В., Татиевская А.С.//ДАН СССР.-1953.- т.89, №6, с.1041-1044.

24. Ребиндер П.А., Трапезников А.А.// ЖФХ.- 1938.- т. 12.- №5.-с.583-608.

25. Трапезников А.А., Зотова К.В.// Коллоид, ж.-1960, т.22, №4,с.482-488

26. Joos P. Collog.grens. laaegvezsch., Brussel.-1966.-p.127-140.

27. Сквирский Л.Я., Майофис А.Д., Абрамзон А.А.//Коллоидныйжурнал.- 1874.-т.36.-№2.-с.520-523.

28. Дерягин Б.В.// Коллоидный журнал.-1964.-т.23.-№3.-с.361-362.

29. Павутницкий В.В. Исследование в области пигментной печати: Дис.к.т.н.: 05.19.03 / Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова.-Л.,1975.-156 с.

30. Viscosity of foam/Colloids and Surfaces, v. 12, 1984, №3-4, p.375-380.

31. Trauter J., Vision R, Viskositatsmessunq von Schaum. Melliand

32. Щ textilberichte, 1983, Bd 64, №8, s.571-574.

33. Казнадий В.И. Исследование процесса крашения полиамидных волокон в пенной среде.: Автореф.дис. на соискание уч.степ, канд.техн.наук.- М.,1978.-146 с.

34. Saha М. Foam printing process-A positive approach to energy couservation/ Colouraqe, 1983, №8 p.9-14.

35. Guth, Cn., Textilveredlung 14, 1979, p.270-274.

36. Turnev J.D., Textile Chem.Col. 12, 1980, p. 42-45.

37. Tetzlaff N. Textile Praxis International, 1981, Bol.36, №9, p.1015-1018.

38. Bergmann F. Melliand Textilberichte, 1985, Bd. 66, №7, s.520-521.

39. Dreszer A., Duda J. Przeglad Wlokienniezy, 1985, vok.39, №8-9, * s.341-343.

40. Clifford G.F., Foam Finishing Technology, American Dyestuff Reporter, 1980, v.68, №4, p. 19-23.

41. Reinert F., Cote В., Minimalauftrag mit Schaum die neue. Technoloqie fur die Ausrustung. Melliand Textilberichte, 1982, Nr.2, p.138-144.

42. Foam Lizing Gun Malve Energy Costs, Textile Word, 1980, v. 180, №3, s.55-58, 62.

43. Spreading of Durable Press Reagents u Cotton Fabric// Textile ^ Research Journal, 1983, v.53, №4, p.32-34,36,41.

44. Богатырева JI.А., Захарова Т.Д. и др. Низкомодульная технология аппретирования хлопчатобумажных тканей// Текстильная промышленность.- 1985.-№3, с.46-48.

45. Смирнова Л.Н., Дергачева Л.А. и др. Пенные композиции для обработки текстильных материалов. Л., 1987, -8 е., 17.11.87, № 2858 ЛП.

46. Широкова М.К., Старыгина Т.И. Использование пенных составов при несминаемой отделке текстильных материалов// В сб. Новаятехника и технология отделочного производства. Иваново, 1984.с.130-136.

47. Williams Dl. Turner H.R. Foam application of a white permanents press.- Jntcr. Dyer. Textil Printer 1983, v.168.- №51.-p. 13,15.

48. Stork delivers two-head systems-Text.Horis.-1985, v.5.-№9.-p.l6.

49. Пат.4562097, США И 05/1-26.

50. Smith Chad P. Foam finishing of woll and woll-blend fabrics//

51. Text.Res .Journal.-1981 ,v.51 .-№4.-p.25 5-262.

52. Edward J.Egan. Production of Consistent Foams American Dyestuff Reporter.-1979, v.68.-№7.-p.24, 26, 34.

53. Заявка № OS 3226650 ФРГ, МКИ D06 В 1/08 Устройство непрерывного нанесения обрабатывающей жидкости в виде пены на полотно, заявлено 16.07.82, опубликовано 19.01.84.

54. Заявка № OS 3230492 ФРГ, МКИ D06 В 23/20 Вращающийся пеногенератор пены, заявлено 17.08.82, опубликовано 23.02.84.

55. Заявка № OS 3150937 ФРГ, МКИ D06 В 19/00 Способ и устройство для нанесения вспененных жидкостей, заявлено 23.12.81, опубликовано 14.07.83.

56. Пат. ФРГ № PS 2915289, МКИ D06 В 1/06 Устройство для нанесения пены на перемещаемое полотно, Заявлено 14.04.79; Опубл.05.01.83.

57. Заявка № OS 3226651 ФРГ, МКИ D06 В 1/08Устройство для нанесения пены на перемещаемое полотно, заявлено 16.07.82, опубликовано 19.01.84.

58. Заявка № OS 3433995 ФРГ, МКИ D06 В 1/08 Устройство для нанесения пены на субстрат, заявлено 15.04.84, опубликовано 26.06.86.

59. Заявка № OS 3226649 ФРГ, МКИ D 06 В 1/08 Устройство для подачи пены на полотно, заявлено 16.07.82, опубликовано 19.01.84.

60. Павутницкий В.В., Павутницкая C.B., Галиуллина И.И. Применение пен в текстильной и легкой промышленности. — Димитровград: УлГТУ,1999.-112 с.

61. Metzner A.B., Otto R.E.// Ch.E.Journal. 3, 1957.

62. A.B.Metzner, R.H.Feehs, Ramos H.L., Otto R.E., Tuthill G.D.// AlCh.Journal.-3,3, 1961/l.Calderbank P.H., Moo-Young M.B.// Trans.Inst.Chem.Eng. 37, 26, 1959.

63. Godleski E.S., Smith J.C.//AlCh.Journal. 8, 617, 1962.

64. Foresti R., Liu T.// Ind. End. Chem. 51,860, 1959.

65. Павлушенко И.С., Глуз М.Д. // ЖПХ. 39, 2288, 1966.

66. Павлушенко И.С., Глуз М.Д. // ЖПХ. 41, 123, 1966.

67. Prochazka J., Landau J.// Collekt. Czech. Chem. Communs.- 26, 2961, 1961.

68. Karwat H.// Chem.Ind.Techn. 31, 588, 1959.

69. Oyama Y., Aiba S.// Sci.Research Inst., Tokyo, 46, 211, 1952.

70. Calderbank P.H., Moo-YoungM.B.// Trans.Inst.Chem.Eng. 39, 337, 1961.

71. Michell B.J., Miller S.A.// AlChE Journal,8,262, 1962.

72. Кафаров В.В., Гольдфарб М.И., Иванова Н.П.// Хим.пром.- 7,39, 1954.

73. Сойфер Р.Д., Кафаров В.В.// Хим.нефт.маш. 10,15, 1965.

74. Zlokarnik М. // Chem.Ind.Techn. 38, 357, 1966.

75. Hinze J.O. Turbulence.// Mc Graw-Hill, New York, 1959.

76. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками.: JL- Химия, 1975, с.383.

77. Calderbank Р.Н., // Trans.Inst.Chem.Eng. London, 37, 173, 1959.

78. Hobler Т., Palugniok H.// Chem.Stos., 4, 3, 1969.

79. Павлушенко И.С., Авербух Ю.И., Костин Н.М.// ЖПХ, 42, 1085, 1969.

80. Vanderveen J.H., Vermeulen//Raport UCRL 8733 Univ. of California,1960.

81. Бромберг В.В.//Коллоидный журнал. т.8, в.З, с. 117 - 126.

82. Железняк A.C., Иоффе И.И. Методы расчета многофазных жидкостных реакторов.- Л.:Химия, 1974. 320 с.

83. Кутеладзе С.С., Старикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. — М.-Л.:Госэнергоиздат,1958. 232 с.

84. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.:Физматгиз,1959.-699с.

85. Казанов М.В. Исследование пенобразующей способности поверхностно активных веществ. Канд. дисс./ВНИИПО - М.,1969.

86. Chang R., Schoen Н., Grove С. Ind. Eng. Chem., 1956, v.48, n. 11, p.2035-2039/

87. Балакирев A.A., Тихомиров B.K. II Коллоидный журнал, 1968, т.ЗО, № 4, с. 490-493

88. Горелик Е.А.// Коллоидный журнал, 1971, т.ЗЗ, №4, с.500 -504.

89. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия,1976. - с.654.

90. Jesser B.W., Elgin J.C.// Trans.Am.Inst.Chem.Eng., 1943, v.39, n.3, p.277 298.

91. Shulman H.L., Ulrich C.F.//AlChE Journ., 1955, v.l,n.2, p.247 264

92. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия,1971. - с.783.

93. Емцев Т.М. Техническая гидромеханика.- М.: Машиностроение, 1978.- с.463.

94. Аверин С.И., Минаев А.Н. и др. Механика жидкости и газа.- М.: Металлургия, 1987.- 302 с.

95. Астарита Д., Марруччи Д. Основы гидромеханики ньютоновских жидкостей.- М.: Мир, 1978.- 310 с.

96. Лодж А. Эластичные жидкости.- М.: Наука, 1969.- 463 с.

97. Сенахов A.B. Физико-химические основы процесса печатания текстильных материалов.- М.: Легпромбытиздат, 1986.- 207 с.

98. Einstein А.// Ann. Physic, 19, 289, 1906.

99. Сенахов A.B., Калинина К.Г., Сухова Л.И.//Сб.научно-исследова-тельских трудов МТИ, т.23, 1972.

100. Кругляков H.M., Таубе П.Р. //Успехи коллоидной химии. М.: Наука.- 1973, с. 305 -308.

101. Кругляков Н.М., Таубе П.Р.// ЖПХ. 1965. - 38. - 1914.

102. Кругляков Н.М., Таубе П.Р.// ЖПХ. 1966. - 39. - 1499.

103. Adamson A. Physical Chemistry of surfaces, Interscience publ., N.-Y., 1960.-629 p.

104. Арбузов К.И., Гребенщиков Б.Н. // ЖПХ. 1937. -т.Ю. - №1. -с. 32-41.

105. Lederer E.L. // Z. angew. Chem. 1937. - Bd.47. - №8. - s. 119 - 125.

106. Haas P., Johnson H. Ind. Eng. Chem. Fundam. 1967. - v.6. - №2. -p. 225 -233.

107. Augsburger L., Shangrow R.J. Pharmac. Sei. 1968. - v.57. -№4. - p.624 - 631.

108. Ross S. Ind. Eng. Chem. 1969. - v.61. - №10. - p.48 - 57.

109. Устройство для получения пены: A.C. 1287895 СССР / В.В.Павут -ницкий и др. № 3903587; Заявл. 30.05.85; Опубл. 07.02.87. - Бюл. № 5.

110. Лабунцов Д.А., Кирюхин И.П., Захаров Э.А. Паросодержание двухфазного адиабатного потока в вертикальных каналах. // Теплоэнергетика, 1968, №4. С. 62-67.

111. Устройство для получения пены из жидкости при жидкостной обработке. A.C. 1313927 СССР / В.В.Павутницкий и др. № 4994645; Заявл. 07.01.86; Опубл. 30.05.87. - Бюл. № 20.

112. Устройство для нанесения красителя в виде пены на текстильное полотно. A.C. 1476023 СССР / В.В.Павутницкий и др -№ 4244366; Заявл. 18.05.87; Опубл. 30.04.89. Бюл. № 16.

113. Устройство для крашения текстильного полотна. А.С.1366567 СССР/

114. B.В.Павутницкий и др. № 4072484; Заявл. 05.05.86; публ.15.01.88. Бюл. № 2.

115. Устройство для нанесения обрабатывающей жидкости в виде пены на текстильный материал. A.C. 1444420 СССР / В.В.Павутницкий и др.-№ 4244365; Заявл. 18.05.87; Опубл. 15.12.88; Бюл. № 46.

116. Устройство для нанесения пенообразующей жидкости на текстиль -ное полотно. A.C. 1379370 СССР / В.В.Павутницкий и др.-№ 4064497; Заявл. 05.05.86; Опубл. 07.03.88. Бюл. № 9.

117. Устройство для нанесения пены на перемещаемое полотно: A.C. 1281609 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая. -№ 3841013/28-05; Заявл. 10.01.85; Опубл. 07.01.87. Бюл. № 1. - Зс.

118. Устройство для нанесения разноокрашенной пены на текстильное полотно: A.C. 1476024 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев,

119. C.В.Павутницкая, В.И.Тарасов. № 4245511/31-12; Заявл. 18.05.87; Опубл. 30.04.89; - Бюл.№ 16. - 3 с.

120. Устройство для нанесения обрабатывающей жидкости в виде пены на текстильное полотно: A.C. 1548298 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая. № 4428301/31-12; Заявл. 23.05.88; Опубл. 07.03.90; - Бюл.№ 9. - 2 с.

121. Устройство для нанесения вспененного красителя на полотно: A.C. 1622462 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая, А.С.Жданов, В.И.Тарасов. № 4437821/31-12; Заявл. 08.06.88; Опубл. 23.01.91;-Бюл.№ 3.-2 с.

122. Устройство для нанесения обрабатывающего раствора в виде пены на текстильный материал: A.C. 1585410 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая. № 4489105/31-12; Заявл. 03.10.88;

123. Опубл. 15.08.90; Бюл.№ 30. - 3 с.

124. Устройство для нанесения пенообразующей жидкости на текстиль ные изделия: A.C. 1615256 СССР / В.В.Павутницкий, Ю.Н.Солнцев, С.В.Павутницкая, А.С.Жданов, А.Р.Айметдинов. № 4636570/31-12; Заявл. 12.01.89; Опубл. 23.12.90; - Бюл.№ 47.-3 с.

125. Каннингэм П.Г., Допкин Р.Ж. Длина участка разрушения струи и смешивающей горловины жидкоструйного насоса для перекачки газа. Теоретические основы инженерных расчетов. М.: Мир. -1974.-№3, с. 128- 141.

126. Браславский В.А. Капиллярные процессы в текстильных материалах. М.,1987. - 112 с.

127. Minor F.W., Schwarz A.M., Buchles L.C., Wulkow E.A., Am. Dyestuff Rep., 49, 419 (1960).

128. В artel 1 F.E., Alexxander's J. Colloid Chemistry, N.Y., v.III., 1931.

129. Смирнова JI.H., Дергачева Л.А. и др. Пенные композиции для обработки текстильных материалов. Л., 1987. - 8 е., 17.11.87, № 2858 ЛП.

130. Громов В.Ф., Минина Н.И. Ресурсосберегающие технологические процессы заключительной отделки текстильных материалов //Сб. докл. на XVI Международном конгрессе химиков-колористов соц. стран: сент.1987 г. Бухарест, т. 1. - с. 33 - 42 .

131. Широкова М.К., Старыгина Т.И. Использование пенных составов при несминаемой отделке текстильных материалов // Сб. «Новая техника и технология отделочного производства», 1984. Иваново, с. 130 - 136 .

132. Кононенко В.П. и др. // Печатание полиамидного тафтингового по — крытия пенными составами. ЛИТЛП. Л.: 1985. - 5 с.

133. Минина Н.И., Ешманова Е.Ж. и др. Пенное крашение триацетатного трикотажного полотна / Интенсификация технологии отделки и мо — дификации текстильных материалов. Л.: ЛИТЛП, - 1984, с. 66 - 71.

134. Ешманова Е.Ж. и др. Исследование возможности крашения триа цетатного трикотажного полотна в пенной среде. / Сб. «Совершенст вование процессов крашения и методов синтеза красителей. — Ивано во. 1983, с. 86-88.

135. Миронова Н.В. Разработка технологии процесса печатания тафтинго-вых ковров с полиамидным ворсом кислотными металлокомплексны-ми красителями с применением вспененных композиций: Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. JL; 1987, 225 с.

136. Day.J.J. de Recher. Atmosph., 1963, v.l, №4, p.191 196.

137. Новорадовская Т.С., Садова С.Ф. Химия и химическая технология шерсти. М.: Легпромбытиздат, 1986. - 200 с.

138. Мотлова Е. Новое в карбонизации шерсти, доклад на IIV Междуна родном конгрессе колористов. М., 1968.

139. Haller W., Kolloid-Z., 53 (1930), 247; 54 (1931), 7.

140. Neville Н.А und Jeanson C.A., J. physic. Chem., 37 (1933), 1000.

141. Schwen G., Monatshefte f. Seide, Kunstseide u. Zellwolle, 43 (1938), 369

142. Rouette H.K., Wieghaus C. Migration der Schwefelsaure Beim Karbonisi ren von Wollgeweben."Textilverediung", 1982, Bd. 17, № 7, S. 325 330.

143. Панин A.M., Падегимас Б.С. Замасливание и увлажнение волокон в шерстопрядении. М.: Легпромбытиздат, 1986. 176 с.

144. Павутницкий В.В., Галиуллина И.И., Бузик С.И. Взможность применения пен для эмульсирования шерстяной ленты. — Деп. в ЦНИИТЭИ Легпром. №3 (233), 1991.

145. Устройство для нанесения пенообразующего состава на волокнистый продукт: A.C. 1726599 СССР / В.В. Павутницкий и др. № 4799382; Заявл.06.03.90; Опубл. 15.04.92. - Бюл. № 14.

146. Павутницкий В.В., Галиуллина И.И. О влиянии пеноэмульсирования на характеристики структуры ленты. Деп. в ЦНИИТЭИЛегпром, №6 (318), 1988.

147. Ветрова Ю.Н. Разработка оптических методов для контроля структурных параметров волокнистых и др. материалов. Дис. канд. техн. наук./ЛИТЛП. Л., 1994. - 164 с.

148. Сарибеков Г.С. и др. Заменители пищевого сырья в текстильной промышленности. Киев, 1987. - с.45 - 50.

149. Павутницкая C.B. и др. Шлихтование основ пенным способом.// Текстильная промышленность. 1990 . - № 3. - С.53 - 55.

150. Павутницкий В.В., Гудзь И.В. Исследование совмещенного процесса пеношлихтования с полихроматическим крашением // Текстиль ная промышленность. 2001. - № 2. - С. 34 -35.

151. Верхоланцев В.В. Водные краски на основе синтетических полимеров. Л.: Химия, 1968. - 199 с.

152. Мельников Б.Н., Блиничева И.Б. Теоретические основы технологии крашения волокнистых материалов. М.: Легкая индустрия, 1978. -303 с.

153. Андросов В.Ф. Крашение синтетических волокон. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 271 с.

154. Мельников Б.Н., Морыганов П.В. Теория и практика интенсифика -ции процессов крашения. М.: Легкая индустрия, 1969. - 270 с.

155. Волхонская Н.С. Диссертация, МТИ, М: 1972.

156. Состав печатной краски: A.C. 487183 СССР/А.А.Хархаров,

157. В.В.Ржевский, В.В. Павутницкий и В.И. Кодинцев.- №1928106/23-5; Заявл.ЗО.05.73; 0публ.05.10.75.-Бюл.№37 2с.

158. Сам Снпсш Сацшишстачаоки» Раслувяик

159. Государственны« комитет Совета Министров СССР ли делам изобретений и открытия1. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

160. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

161. Дополнительное к авт езид-ву —

162. Заявлено 3005.73 (21) 1928106/23-5 с присоединением заявки Кз —23. Приоритет —

163. Опубликовано 05.10.75. Боллетень М> 37 Дата опубликования описания 04 02 761. И)51. М Кл Р 06р 1/5253. УДК 667.5.033 (088 8)72. Авторы изобретения71. Заявитель

164. А. А. Хархаров, В. В. Ржевский, В. В. Павутницкий и В. И. Кодипцев

165. Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им. С. М. Кирова54. СОСТАВ ПЕЧАТНОЙ КРАСКИ1

166. Изобретение касается пигментной печати текстильных материалов

167. Известен состав печатной краски на основе пигментного красителя, смеси синтетического загустителя с пенообразователем, связующего— смеси дивинилстнролыгого латекса с ме-тллольным производным мепаминоформаль деп'дной смолы, целевых добавок и воды

168. Известный пенный состав не обладает необ ходи мой стабильностью гены, требуемой интенсивностью и прочностью окраски, а также не улучшает грифа обрабатываемого материала

169. Пигментный краситель(25% паста) Смесь полнакриламида смоноэтаноламиюм 25—551. Дивинилстирольный латекс50% сухого остатка) . 80—150

170. Метклольное производное меламиноформальдегидпой смолы 40—801. Целевые добавкипнцерин нпи вслоситовое масло) 10—15 Бота до 1000

171. Рецепт загустки (в г/кг) Полиакрнламид1,5% водный раствор) .Чоноэтаноламид Латекс СКС —63 ГП Велоснтовое масло10880850 20 120 10

172. Ю В качестве красящего вещества используют пигмент желтый светопрочный ТП (в пасте), пигмент алый 2СВ (в пасте).

173. Приготовление загустки. К водному (1,5%вают до состояния г)стой пены (до увелнче- 15 ному) раствору полиакриламида при нагрення объема в два раза).

174. Пример 2. Хлопчатобумажное трикотажное полотно печатают на фотофильмпечатной машине пенной печатной краской

175. Рецептура пенной печатной композиции (плотность 0,5 г/см) (в г/'кг):1. Пигмент 301. Метазин (05%) 8020

176. Показатели прочности окрасок (в баллах) на текстильных материалах, напечатанных по примерам 1 и 2, определенные по ГОСТ 9733—61, приведены в таблице.1. Вид с}бсгрлта1. Красяцие компоненты

177. Полиамидное трикотажное поютно

178. По'нэфирнпс трикотажное поютно

179. Смешанная инскоэно-лавсановая ткань

180. Хлопчатобумажное трикотажное по.-отно1. Предмет изобретения

181. Состапнтел, Г. Мурманцсва Редактор Л Ушакова Техред Т (Миронова Корректор С Рожкова

182. Заказ 3226/11 Изд Ла 54 Тираж 529 Подписное

183. ЦН1ШПП Государственного комитета Сонета Министров СССР по лелач изобретений и открытий ИЗОЗ1} Москва, Ж 35, Раушская наб. а 4 51. Типография пр Сапунова 21. СОЮЗ СОВЕТСКИХ1. СОЦИАЛИСТЖЕСНИХ1. РЕСПУБЛИК

184. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ19)1. ЗУ,,,, 1281609 А151.4 Р 06 С 23/00. Р Об В 1/041. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

185. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ21. 3841013/28-0522. 10.01.8546. 07,01.87. Ьюп, № 1

186. Ульяновский политехнический институт

187. В.В.Навутницкий, Ю.Н.Солнцев и С.Б.Павугницкая53. 678.056(088.8)

188. Авторское свидетельство СССР1С 1088667, кл. 0 06 В 1/04, 1980.

189. Цель изобретения обеспечение 'О нанесения раэноокрашенных пен с получением различных цветовых эффектов.

190. На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 средство для подачи пены. ^

191. Устройство работает следующим образом.

192. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что валки выполнены с продольными ребрами, установленными с возможностью расположения ребра одного валка между ребрами другого.281609

193. Составитель М.Осипова Редактор Б.Петраш Техред В.КадарКорректор Т.Колб^

194. Заказ 7220/22 Тира* 420 Под"^"0е

195. ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

196. Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 41. СОЮЗ СОВЕТСКИХ1. С05ИА.ЛИСТЖЕСНИХ1. РЕСПУБЛИК

197. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ09)1. ЗУ»,, 12878951. СИ) 4 А 62 С 5/041. А11. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

198. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ21. 3903587/29-1222. 30.05.8546. 07.02.87. Бил. И» 5

199. Ульяновский политехнический институт

200. В.В.Павутиицкий, Ю.Н.Солнцев и С.В.Павутницкая53. 614.843 (088,8)

201. Авторское свидетельство СССР538717, кл, А 62 С 5/04, 1975.

202. Изобретение относится к области отделки текстильных материалов с ис-* пользованием пены.

203. Цель изобретения повышение однородности структуры пены.

204. На чертеже показано устройство для получения лены, общий вид.

205. Устройство работает следующим образом.