автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Теоретическое обоснование и разработка непрерывного процесса крашения полиэфирного жгута

о ОУ Я

ИВАНОВСКИЙ ОРДЁНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАЛ1ЕНИ-ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЖБАНОВ Алексей Юрьевич

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НЕПРЕРЫВНОГО ПРОЦЕССА КРАШЕНИЯ ПОЛИЭФИРНОГО ЖГУТА

Специальность 05.19.03 — Технология текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1990

У

Работа выполнена в Ивановском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте хлопчато,-. бумажной промышленности (ИвНИТИ) и на кафедре химической технологии волокнистых материалов Ивановского ордена Трудового Красного Знамени химико-технологического института (ИХТИ).

Научный руководитель —

заслуженный деятель науки и техники РСФ1СР, доктор технических наук, профессор Б. Н. Мельников.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор И. Я. Калонтаров; кандидат химических наук, доцент Л. А. Гарцева.

Ведущая организация —

Родннковское производственное хлопчатобумажное объединение.

Защита состоится » . .1990 г. в

. '¿¿Р . час. на заседании специализированного совета К.063.11.02 в Ивановском ордена Трудового Красного Знамени химико-технологическом институте по адресу: 153460, Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИХТИ.

Автореферат разослан РгГ 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

доцент И. Б. БЛИНИЧЕВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

. И. ;:Ш1

тдел

Актуальность темы. Увеличение объемов производства, улучше-

удоятественно-колористического оформления и качества меланжевых и других лавсвносодержащих пестротканей требует использования в текстильном производстве окрашенного в широкую цветовую гамму полиэфирного волокна.

Химическая промышленность не может обеспечить, производство , окрашенного в различные цвета лавсана, в связи с чем встает вопрос организации его крашения на текстильных предприятиях. Распространенные в настоящее время периодические способы крашения полиэфирного волокна малопроизводительны, знерго- и трудоемки. Непрерывные процессы, основанные на использовании в красящих составах загущающих веществ, недостаточно аффективны в отношении качества получаемых окрасок и степени полезного использования красителей.. Кроме.того,они нэ нашли широкого применения в нашей стране из-за отсутствия отечественного оборудования для их реализаций.

Настоящее исследование направлено на разработку интенсифицированного непрерывного способа крашения лавсана в веде жгута из • филаментных волокон за счет целенаправленного изменения состояния дисперсных красителей в пропиточной ванне под действием специально подобранного текстильно-вспомогательного вещества, а также выдачу исходных требований на создание оборудования для реализации этой технологии.

Исследования проведены в соответствии с Постановлением ЦК-КПСС и Совета Министров СССР "Комплексная программа развития товаров народаого потребления и сферы услуг на 1986-2000 гг." от 29.09.85 № 915 по договору от 21.12.87 № 8804М ИвНИГИ с Минтен-стильпромом РСФСР на проведение научных исследований по теме "Разработать технологический процесс и создать оборудование для

непрерывного крашения поливфирного жгута с целью выпуска нового ассортимента высококачественных смесовых тканей".

Цель работы состояла в установлении основных закономерностей влияния неионогенного ПАВ и температуры раствора на механизм со-любилизацш, дисперсионное состояние и сорбционную активность дисперсных красителей, а также разработке на этой основе интенсифицированного непрерывного способа крашения жгута из полиэфирных волокон.

Для решения поставленных задач бычи выполнены следующие этапа работы:

- обоснован выбор в качестве текстильно-вспомогательного вещества неионогенного препарата оксиэтилированяого моноалкилфенола неонола AS9-I2;

. .. ' - исследовано влияние неонола АФ9-12 в широком диапазоне концентрации и температуры раствора на механизм солюбилизации дисперсных красителей и дисперсионное состояние красящих составов;

- выявлена взаимосвязь между дисперсионным состоянием красящих составов и сорбционной активностью красителей по отношении к полиэфирному волокну;

- разработан интенсифицированный процесс непрерывного крашения полиэфирного жгута дисперсными красителями с использованием

в красящем составе неонола АФ9-12;

- проведена производственная проверка предложенного способа крашения полиэфирного волокна;

- оценена и доказана возможность переработки окрашенного лавсанового жгута в условиях меланжевых производств с созданием новой хлопкополиэфирной ткани;

- разработаны и ввданы ПО "Ивтекмаш" Минавиапрома СССР ис-. ходные требования на создание отечественной линии непрерывного

крашения полиэфирного жгута.

Общая характеристика объектов и методов исследований. В ра-боте использованы неокрашенный извитый полиэфирный жгут линейной плотности 50 кгекс с линейной плотностью филамёнтного волокна 0,33 текс, наиболее широко применяемые в промышленности дисперсные азо- и антрахиноновые красители, оксиэтилированяый моноалкил-фенол неонол A59-I2 отечественного производства.

В исследованиях применены современные инструментальные методы физико-химического анализа: спектрофотометрический, лазер- • ный дифракционный, нефелометрический, термомеханический, рефрактометрический, дробной фильтрации, микроскопический, восходящей бумажной хроматографии, седиментационный и другие.

Работа проведена на специально разработанном и серийно выпускаемом 'лабораторном оборудовании для научных исследований, а , также на промышленных красильных линиях зарубежного производства.

Физико-механические показатачи лавсанового волокна и устойчивость окрасок к физико-химическим воздействиям определены по методикам, предусмотренным государственными стандартами.

Обработка полученных экспериментальных данных выполнена на ЭВМ "Роботрон-1715", оценка погрешности измерений при проведении экспериментов определена с использованием методов математической гтатистики.

Научная новизна. Сформулирован и экспериментально обоснован финципиально новый способ интенсификации процесса непрерывного срашения лавсанового жгута, заключающийся в целенаправленном избиении коллоидного состояния красящего состава путем перевода. :успендированных частиц дисперсного красителя в молекулярно-дис-[ерсное состояние и включения его молекул в- состав пространствен-(ьк мицеллярных образований неонола АФ9-12, что обеспечивает по-1ышение сорбции красителя волокном на стадии плюсования и ско-юсти диффузии его в субстрат при фиксирующей обработке.

3

• Выявлена высокая эффективность предложенного способа непре-~ • рывного крашения лавсана по сравнению с традиционной технологией, предусматривающей использование в красящих составах загущающих веществ.

Доказана возможность и целесообразность переработки окрашенного полиэфирного жгута в условиях хлопчатобумажных: предприятий с целью выпуска нового ассортимента высококачественных смесовых тканей.

Практическая значимость. Разработан экономичный способ непрерывного крашения жгута из филаментных полиэфирных нитей с заменой' в красящих составах традиционно применяемых дефицитных импортных загущающих веществ на биологически мягкий оксиэтилирован-ный моноалкилфенол неонол АФ9-12 отечественного производства. Принципиальная новизна интенсифицированного способа крашения подтверждена авторским свидетельством СССР № 1513060 от 13.06.89,

Новая технология крашения полиэфирного жгута успешно прошла производственную проверку в условиях Курского трикотажного объединения; для ее реализации разработаны и выданы ВО "Йвтекмаш" Мин-авиапрома СССР исходные требования на создание отечественной линии непрерывного крашения.•

Выданы рекомендации по переработке окрашенного полиэфирного жгута в условиях меланжевых производств. Новая хлспкополиэфирная ткань "Комета", выработанная из окрашенного по предложенной технологии лавсанового жгута, получила отличную оценку на Эстетической комиссии Минлегпрома СССР и включена в направляющую коллекцию особо модных тканей.

Автор защищает:

- выявленные закономерности изменения состояния дисперсных красителей при введении в их водные суспензии оксиэтилированного . моноалкилфенола неонола АФ9-12;

- уствновлекше специфические особенности мицеллообразова- ■ ния неонола АФ9-12 о солюбилизированнымя в нем дисперсными азо-

и антрахиноновыми красителями;

- новый технический эффект, заключающийся в переводе суспендированные частиц дисперсного красителя в модекулярно-дисперсное состояние и включении его молекул в состав пространственных ми-целлярньк образований неонола АФ9-12, обладающих повытек-гай сорб-ционной активностью к лавсановому волокну;

- разработанный способ непрерывного крашения полиэфирного волокна дисперсными красителями;

- установленную эффективность использования неонола АФ9-12 для антистатической обработки лавсанового волокна..

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены, . обсуждены и получили положительную оценку на:

- областной научно-технической конференции "Научным разработкам - широкое внедрение в практику"(Прогресс-88) ,1988,Иваново;

- научно-практической конференции преподавателей и сотрудников Ивановского химико-технологического института,1989, Иваново;

- областной научно-технической конференции "Новые технические и технологические разработки и их внедрение в текстильной и легкой промышленности" (Прогресс-89), 1969, Иваново;

- 1У Всесоюзном совещании "Проблемы сольватации и комплексо-образования в растворах", 1989, Иваново;

-ХУЛ Международном конгрессе текстильных химиков и колористов социалистических стран (Ингерколор-€9), 1989, Пардубице' (ЧССР);

- Всесоюзном совещании "Опыт использования неонолов АЗ&941 -оксиэтилированньк алкилфенолов в народной хозяйстве", 1990, Белгород; .

. - Всесоюзной научно-технической конференции "Новое в техни-

ке и технологии текстильного производства" (Прогресс-90), 1990, ■ Иваново.

Содержание прёдставленных докладов отражено в тезисах вышеперечисленных конференций.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная ..работа содержит: аннотацию, введение, литературный обзор, главу с обоснованием цели и задач исследования, методическую часть, экспериментальную часть и обсуждение результатов, выводы, приложения, список использованной литературы (160 наименований), Основная часть диссертации изложена на 150 страницах, включает 28 рисунков и 22 таблицы.

. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении (I глава) обоснованы актуальность, научная но. визна и практическая значимость работы.

В литературном обзоре (2 глава) освещены вопросы применения полиэфир!ого волокна в текстильной промышленности, механизма крашения его дисперсными красителями, сопоставлены способы и оборудование для реализации этого процесса. Рассмотрены и детально проанализированы основные направления интенсификации непрерывного

• крашения полиэфирного волокна дисперсными красителями. Выявлено, что оффектиБпымН способами интенсификации крашения лавсана является использование различных органических растворителей, невод-

• ньсс и смешанных сред. Однако реализация таких процессов требует

• создания замкнутых технологических циклов во избежание загрязнения окружающей среды, что сопряжено со сложностью их аппаратурного

• оформления и необходимостью регенерации растворителя.

Изучению влияния неионогенных: поверхностно-активных веществ на состояние дисперсных красителей в водшх суспензиях и процесс крашения полиэфирюго волокна посвящены немногочисленные публика' ' 6 '

ции. При этом проведенные исследования имеют ориентацию, преимущественна, на периодические способы крашения. •

Сделан вывод о необходимости поиска новых'путей целенаправленного изменения состояния дисперсных красителей в пропиточной ванне под действием неионогенных ПАВ с целью интенсификации непрерывного крашения лавсанового волокна и получения насыщенных равномерных окрасок при высокой степени фиксации краситетей.

В третьей главе сформулированы цель и задачи работы.

В методической части (4 глава) приведены краткие характеристики объектов и методов исследований.

Экспериментальная часть и обсуждение результатов (5 глава) состоит из следующих подразделов.

5.1.'Исследование влияния оксиэтилированного моноалкилфено-ла неонола АФ9-12 на состояние дисперсных красителей в красящем составе.

Б.1.1. Обоснование выбора оксиэтилированного алкилфенола для интенсификации непрерывного крашения лавсанового жгута дисперсными красителями.

Из литературных данных известно, что на повышение растворимости дисперсных красителей в водных суспензиях значительное влияние оказывает введение в раствор неионогенных: поверхностно-активных веществ, в большинстве своем являющихся производными окиси этилена. Наибольшее солюбилизируккцее воздействие на краситель ■ оказывают оясиэтилированные алкилфенолы. При этом-солюбилизация красителя возрастает с повышением степени оксиэтилироваяия ПАВ," что объясняется увеличением объема.мицелл, способного растворять солюбилизат.

С учетом биологической расщегшяемости, относительной дешевизны и достаточных объемов производства для решения поставленных в настоящей работе задач выбран отечественный оксиэтилированный

7

моноалкилфенол неонол АФ9-12 (далее неонол М). . . 5.Х.2. Изучение процесса солюбилизации дисперсных красителей в растворах неонола "АФ.

Взаимодействие неонола АФ с дисперсными красителями оценивали сопоставлением спектров поглощения ряда красителей в воде, водных растворах неонола, а также 50$-ном водном растворе ацетона, взятом в качестве эталона молекулярно-дисперсного состояния красителей. Кз спектров поглощения дисперсного фиолетового К (рис.1) видао, что в растворе неонола наблюдается батохромный сдвиг характеристических полос поглощения по сравнению со спектрами в водных растворах, свидетельствующий об образовании дополнительных связей между неонолом и дисперсными красителями.

Сопоставление оптических плотностей дисперсных красителей в водных растворах неонола А<4 и водно-ацетоновом растворе показывает, что неонол растворяет краситель практически до молекулярного уровня. Расчет энергии дополнительной сольватации (лд /Vсопь1.) дисперсных красителей неонолом Ш показал, что ее значения лежат в пределах 3-23 кДж/моль и, как правило, выше чем &й ЦсмьА ацетона.

Сопоставляя строение молекулы дисперсных антрахиноновых и азокрасителей, правомерно предположить, что механизм их взаимодействия, с неонолом Даг» находящемся а растворе а виде мицелл, различен. Так, антрахшоновые красители, имеющие в своей молекуле электроноакцепторные —N4г и -ОН группы, очевидно, взаимодействуют с атомом кислорода полиоксиэтиленовой цепочки с образованием водородных- связей и располагаются во внутреннем объеме гидрофильной части мицеллы. Азокраеители, имеющие электронодонорную группу , по-видимому,' взаимодействуют с концевыми —ОН

группами неонола АФ и располагаются преимущественно в поверхностном слое мицеллы. о

Спектры поглощения фиолетового К (10 мг/л) в: I - воде; 2,3 - растворе неонола АФ, соответственно 0,5 и '10 г/л; 4 - 50^-ном водном растворе ацетона

-о и

с»

е §

о

и (и э-а € «г <=5

Длина Волны, пм

Рис Л

Зависимость растворимости дисперсного 'фиолетового К от концентрации1 неонола А® и температуры раствора (ряс.2) показывает, что растворимость красителя с увеличением концентрации ПАВ возрастает. Изменение температуры раствора с 25 до 80°С приводит к

повышению концентрации растворенного красителя в 2-2,5 раза с • заметным скачком при температуре 80°С.

Зависимость растворимости дисперсного фиолетового К от концентрации неонола АЗг в растворе при температуре: I - 25°С; 2 - 65°С; 3 - 80°С

ill 43

конц£птр£ци?. и'омола. г А?

Рис.2

Экспериментально доказано, что скачкообразный рост растворимости при температурах вблизи точки помутнения неонола АФ9-12 (83°С) вызван,'с одной стороны, возрастанием доли молекулярно-диспергироваиного красителя, способного поглощаться мицеллами ПАВ, а, с- другой стороны, увеличением мицеллярной массы и солюби-лизационной емкости мицелл вследствие дегидратации полиокеизтиле-новьк цепочек. 10

5.1.3. Исследование дисперсионного состояния красящих составов, содержащих неонол АЗг.

Методами дробной фильтрации, лазерного дифракционного анализа, восходящей бумажной хроматрграфии и микроскопии изучено дисперсионное состояние красителей в водаой красильной ванне с концентрацией 15 г/л в зависимости от содержания неонола АФ и темпе-, ратуры приготоачения раствора.

Концентрацию ПАВ варьировали от 0 до 30 г/л, температуру раствора изменяли от 25 до Ю0°С, после чего состав охлаждали и подвергали анализу. Полученные методом дробной фильтрации данные (табл.1) свидетельствуют о том, что водаая суспензия дисперсного красителя до введения неонола АФ содержит преимущественно (от 58 до 86%) частицы красителя размером <1 10 мкм.

Влияние Неонола АФ и температуры приготовления красильных растворов на состояние в них дисперсных красителей

Таблица I

Наименование дисперсного красителя Концентрация неонола да, г/л Температура Распределение частиц красителя по размерам, мкм 1 &%)

предварительного нагрева, °С СЮ 10-100 • >100

„ 86 II . 3

Фиолетовый К 30 - 98 I I

30 98-100 17 ■ 24 59

_ _ 62 35 3,

Сине-зеленый 25 85 33 ' 4 63

_ 58 • 37 5

10 - 99 Г -

Красный 2С 10 98-100 20- 58 22

30 - 99 I —

30 98-100 И 30 6 64

• Введение неонола М о концентрацией от 10 до 30 г/л при тем--■ пературе раствора 25-30°С обеспечивает возрастание доли самой мелкой фракции ( <10 мкм) до 98-99%. Нагревание же растворов до ■98-Ю0°С с последующим их охлаждением до комнатной температуры во всех опытах приводит к уменьшению дали отдельных мелкодисперсных частиц красителя, преобладанию мицеллярных образований неонола АФ размером более 100 мкм с растворенным в них красителем. Доля таких частиц составляет 59-64%.

Таким образом, можно сделать вывод, что предварительный нагрев красящих составов, содержащих- неонол АФ, до температур, превышающих точку помутнения этого ПАВ, и последующее охлаждение раствора приводит к тому, что система неонол-краситеяь приобретает агрегативное состояние, обладающее новыми физическими свойствами. Это состояние характеризуется наличием крупных (100 мкм и 'более) мицеллярных образований неонола АФ с молекулярно-дисперги-рованным в них красителем. Их наличие подтверждается данными, полученными методом лазерного дифракционного анализа, представлен- • ными на рис.3, а также результатами микроскопии и восходящей бумажной хроматографии.

Выявлено', что максимальное содержание крупных мицеллярных ' образований ПАВ при наличии операции предварительного нагрева раствора достигается при концентрации неонола АФ 30 г/л - для антра-хиноновых красителей и 2 г/л - дая азокрасителей.

Установлено, что в отличие от антрахиноновых, дисперсные азо-• красители требуют более мягкого предварительного нагрева, так как увеличение температуры выше 85-90°С может привести к снижению 'устойчивости коллоидной системы неснол-нраситель и выпаданию гру-бодисперсных частиц красителя, чт'о подтверждается данными рис.4.

Особенности поведения дисперсных азокрасителей, по нашему

мнению, связаны со спецификой их взаимодействия с неонолом № по

концевым —ОН группам и солюбилизацией -в поверхностном слое ми-

12

целлы.

Гистограмма распределения частиц в растворе, содержащем, г/л: •

а) фиолетовый К - 15,

б) фиолетовый К - 15 и неонол АФ - 30 (с нагреванием до . 98-Ю0°С и охлаждением до комнатной температуры)

50 НО $311

V»

а)

[Ь*

С)

е а

«о

<и ч

0,1 11,7 й,5 [ 2 5 10 70 50 Ш 210 ¡СИ т

б)

а

и,г 0,2 о,5 1 г 5 ю го ю. т гоо $оо то

Рсгзмер частиц, тм

Рис.3

При нагревании раствора выше 85°С площадь раздела фаз неонол--водный раствор резко уменьшается за счет укрупнения размеров мицелл. Молекулы азокрасителей, удерживаемые, ранее на поверхности мицеллы, при разрыве водородных связей начинают ассоциировать друг с другой, постепенно- укрупняясь до агрегатов, выпадающих в виде грубодисперсного порошка.

Гистограмма распределения частиц в растворе, содержащем, г/л: красный 2С ПЗ - 15, неонол А$ - 1 при прогреве до температуры а) 80°С* б) 90°С; в) 100°С

15 М-

а)

А

0 м о]г ¿5 \ ■ з £ ш а и !со т ш ш

П

э*

е

и

£

О)

э-^

Сз

о,1 ¿2 ¿5 1 Г Т/о гй Ш ¡'¿о ш Ш Ш

Ратер частиц , мкм ' Рис.4

Таким образом, вводя в водную суспензию дисперсного красителя в строго определенной концентрации неонол Ш, нагревая красильный состав до температур вше точки помутнения неонола А<£9-12 (83°С), и, подвергая его последующему охлаждению, можно переводить краситель из суспендированных частиц в молекулярно-дисперс-ное состояние путем включения молекул красителя в состав мицел-лярних образований неонола АФ размером более 100 мкм.

Г>.1.4. Выявление взаимосвязи между дисперсионным состоянием красящих составов, содержащих неонол АФ, и сорбционной активностью красителей.

Размеры коллоидных частиц, зависящие от концентрации неонола АФ в растворс, по нашему мнению, должки оказывать существенное влияние на количество сорбированного волокном красителя при плюсовании лавсанового жгута красящим составом.

Для выявления этой взаимосвязи исследована зависимость количества красителя, сорбированного волокном за 2 с пребывания полиэфирного жгута в красящем составе с последующим 60^-ным отжимом, от концентрации неонола АФ, Содержание дисперсных красителей в растворе составляло 15 г/л. Температура предварительного нагрева для дисперсных азокрасителей составляла 85-88°С, дня ан-трахиноновых - 98-Ю0°С.

Из представленных на рис.5 зависимостей следует, что максимальная сорбция волокном азокрасителей (4-5 г/кг) наблюдается при концентрации неонола кФ 2 г/л, а антрахиноновых красителей (5-9 г/кг) - при концентрации ПАВ 25-30 г/л. Количество наносимого на волокно красителя при традиционном способе применения ПАВ не превышает, как правило, 3-4 г/кг.

Очевидно, крупные гидрофобные частицы ПАВ с растворенным в них красителем энергично захватываются развитой поверхностью жгута полиэфирных нитей и удерживаются в межволоконном простран-

15

Влияние концентрации неонола Ш в красильном растворе на сорбцию дисперсных красителей волокном при плюсовании:

а) I - сине-зеленым; 2 - фиолетовым К; 3 - красным 2С; 4 - розовым Ж; 5 - желтым 63,

б) б - рубиновым Пэ; 7 - Красным 2С Пэ; 8 - синим Пэ. Температура предварительного прогрева, °С:

для 1-5 - 98-100, для 6-8 - 85-88

а)

Рис.5

Концентрация неонола ДФ, ЧЛ

1С

стае.

Таким образом, на основании выявленных и объясненных закономерностей взаимодействия дисперсных антрахиноновых и азокрасите-лей с неонолом АФ нами предложено целенаправленное изменение их состояния путем перевода суспендированных частиц в молекулярно-дислерсное состояние и включения молекул красителя в состав ми-целлярнъсс образований неонола А3>, обладающих поаьшенной сорбци-онной активностью к лавсановому волокну.

Предложенный нами способ изменения агрегативного состояния дисперсных красителей явился основой для разработки интенсифицированной технологии непрерывного крашения,полиэфирного жгута.

5.2. Разработка интенсифицированного способа непрерывного крашения полиэфирного жгута дисперсными красителями с использованием неонола АФ9-12

При выборе оптимальных параметров нанесения красящих составов на полиэфирное волокно варьировали температуру плюсовочной ванны от 20 до 80°С, количество наносимого состава от 30 до 80% от массы волокна, продолжительность пребывания полиэфирного жгута в ванне от I до 5 с.

В состав красильного раствора вводили, (г/л): дисперсный краситель - 15, неонол А<й -2 и 30 соответственно для азо- и ант» рахиноновых красителей.

Технические результаты оценивали по количеству сорбированного на стадии плюсования красителя и степени фиксации.

В качестве оптимальных параметров плюсования определены: температура состава 20-40°С, время обработки 2 с, унос красящего состава 50-60% от массы волокна, рН раствора 7,0-8,5.

С цель» выбора способа и параметров фиксации дисперсных красителей на полиэфире термообработку оплюсованного красящим состав вом лавсанового жгута проводили в среде перегретого водяного пара

17 ■

и горячего воздуха при температурах, соответственно, 140-170°С и 180-220°С. Во втором случае жгут предварительно высушивали. Установлено, что наилучшие показатели по количеству фиксированного волокном красителя и степени фиксации достигаются при обработ- ' ке волокна в среде перегретого водяного пара при температуре 160°С в течение 12 мин.

Результатами термомеханического анализа полиэфирной нити доказано, что неонол &Ф не оказывает в процессе термообработки пластифицирующего воздействия на полиэфирное волокно.

Вместе с тем установлено, что скорость диффузии дисперсных красителей в полиэфирное волокно при крашении по предложенному способу в 2-3 раза выше, чем при крашении традиционными красящими составами, содержащими загуститель манутекс

Следовательно, правомерно заключить, что мицеллярные образования неонола АФ с растворенным красителем легко разрушаются в условиях фиксирующей обработки, обеспечивая эффективную диффузию красителя в субстрат. Это подтверждается и данными табл.2, из которых следует, что при крашении с неонолом АЗ, в сравнении с.использованием в красящих составах загущающих веществ, количество фиксированного волокном красителя возрастает в 1,2-3 раза, а степень фиксации - на 18-35/0.

Выбраны оптимальные параметры промывки окрашенного лавсанового жгута, включающей щелочно-восстановительную обработку, которая позволяет уже в 1-ой ваше удалить 90$ незафиксированного волокном красителя.

На стадии заключительной антистатической обработки окрашенного и промытого жгута вместо традиционно применяемого биологически жесткого антистатика ОС-20 нами предложено использовать неонол А59-12 с концентрацией 5 г/л, .что позволяет достичь электрофизических свойств лавсанового волокна, необходимых для его нормаль-

18

ной переработки в прядильном производстве. За операцией антистатической обработки следует сушка жгута.

Таблица 2

Технические результаты крошения полиэфирного волокна по существующему и разработанному способам

Существующий способ Разработанный способ

Наименование Содержание кра- Сте- Содержание кра- Сте-

дисперсного сителя на волок- пень сителя н а во- пень

красителя не, г/кг фикса- локне, г /кг фИКСа-

сорбиро- фикси- т- сорбиро- фикси- ^И,

ванного рован- ванного рован- 0

ного ного

Фиолетовый К 5,6 2,4 43 8,2 7,3 89

Красный 2С 4,7 2,7 67 7,1 6,3 89

Розовый Ж 4,0 2,2 55 6,9 6,4 93

Желтый 63 4,2 3,1 73 5,8 5,5 95

Сине-зеленый 4,7 2,1 45 9,4 6,6 70

Синий Пэ 3,7 1,8 49 5,3 4,9 92

Красный 2С Пэ 4,0 3,0 75 4,1 3,6 88

Рубиновый Пэ 4,8 3,6 75 4,8 4,5 94

При крашении по разработанному технологическому процессу устойчивость окрасок к физико-химическим воздействиям соответствует группе прочных, а физико-механические показатели окрашенного волокна - требованиям ГОСТ.

Предложенный способ крашения защищен авторским свидетельством СССР на изобретение № 1513060.

5.3. Производственная проверка интенсифицированного, способа непрерывного крашения полиэфирного жгута и разработка исходных требований на создание оборудования для его реализации

По результатам исследований были проведены промышленные испытания разработанного способа непрерывного крашения с использованием в красящем составе неонола АФ9-12.

Крашению подвергали суровый извитый полиэфирный жгут линейной плотности 50 ктекс, содержащий в одном случае элементарные волокна линейной плотности 1,2 текс, в другом - 2,0 текс. Процесс осуществляли на красильной линии фирмы "йточу" (Япония) по схеме - плюсование жгута красящим составом, содержащим краситель оранжевый Ж паста - 33,0 г/л, неонол АФ9-12 - 1,0 г/л, отжим до влагосодеркания 603, запаривание в запарном аппарате типа "Джей-.бокс" при температуре 135°С в течение 10-15 мин, щелочно-восста-новительная обработка, промывка в 3 ваннах горячей водой, антистатическая обработка, контактная сушка волокна на 20 сушильных цилиндрах, гофрирование жгута и укладка его в коробку.

Из сопоставления технических результатов крашения лавсанового водою!а по разработанному нами способу и принятой на Курском трикотажном объединении технологии следует (табл.3), что его реализация обеспечивает увеличение количества фиксированного волокном красителя в 1,2-1,5 раза и повышение степени фиксации на 9-185з. При этом устойчивость получаемых окрасок к физико-химическим воздействиям соответствует группе прочных.

На основании предложенного способа крашения разработаны и ввданы ПО "Ивтекмаи" Минавиапрома СССР исходные требования на создание отечественной линии непрерывного крашения полиэфг.р:сго жгута.

Экономический эффект от создания оборудования и реализации предложенной технологии составит 313 тыс.руб. на одну линию.

Создаваемое оборудование может быть успешно использовано на хлопчатобумажных, камвольных, шелковых и трикотажных предприятиях текстильной промышленности.

Таблица 3

Результаты производственной проверки разработанного способа непрерывного крашения полиэфирного жгута

Способ крашения Линейная плотность элементарного волокна лавсанового жгута, текс Содержаний красителя на подокне, г/кг Степень фик- сат ции, % Устойчивость окрасок, баллы Удельное электрическое сопро- тавле-- ние, .Ю100и Массовая доля замас-л ива- теля, %

к стирке И к сухому трению к мок рому трс-шю

Разрабо- 1,2 4,1 86 5/5/5 5 5-4 0,3 0,47

танный 2,0 4,3 82 5/5/5 5 5-4 0,2 0,49

Производ- 1,2 2,8 ев 5/5/5 5 5-4 0,6 0,34

ственный 2,0 3,5 43 5/5/5 5 5-4 1,7 0,42

5.4. Оценка возможности переработки окрашенного полиэфирного жгута в условиях меланжевых производств

Меланжевые предприятия, получающие в настоящее время полиэфирное волокно исключительно в штапелированном виде, не имеют опыта переработки лавсанового жгута. В работе оценена возможность переработки окрашенного полиэфирного жгута в условиях меланжевых производств и предложен оптимальный технологический процесс выработки новой хлопкопол«эфирной костюмной ткани.

Исследование процесса штапедирования лавсанового жгута показало, что оту операцию следует осуществлять на розальпо-штапели-рующей машине барабанного типа R¿ffi-2DH, которая обладает высокой (20 т/сутки) производительностью, обеспечивает отклонение средней длины аталелированного волокна от номинальной не более 2% и практически полное отсутствие непрорезов.

Окрашенное и шталелированное полиэфирное волокно перерабатывали на агрегате, состоящем из питателя-смесителя П-I, наклонного

. 21 ■

очистителя ОН-б-3 и трепальной машины Т-16. Чесание лавсана про-1-изводили на одаобарабанной чесальной машине ЧММ-14Т.

Установлено, что для обеспечения более равномерного содержания разнородных волокон в смеси смешивание полиэфирного и хлопкового волокон следует производить на двух переходах ленточных машин.

Из ленты, содержащей 555? хлопкового и 45$ лавсанового волокна, вырабатывали пряжу линейной плотности 25,0 текс х2 с использованием пневмомеханической прядильной машины БД-200-М69 и крутильной VIБ -071. Сложностей при переработке полиэфира в прядильном производстве по выбранной технологии не наблюдалось.

На ткацких станках АТ-Ю0-5М вырабатывали хлопкополизфирную ткань "Комета", с использованием в качестве основных нитей смесовой пряжи, а в утке - пряжи из 100/» хлопкового волокна.

Отделку суровой ткани осуществляли по следующей схеме: стрижка на агрегате из трех стригальных машин СГ-4-180, мерсеризация на бесцепной мерсеризационной машине "Текстима", аппретирование составом на основе гликазина, механическая усадка, фулеров-ка, размеривание и разбраковка ткани. ,

Новая хлопкополиэфирная ткань "Комета", выработанная с использованием окрашенного полиэфирного жгута, получила отпичнук оценку на Эстетической комиссии Минлегпрома СССР и включена в коллекцию особо модньк тканей.

Таким образом, в результате проведенных исследований доказана целесообразность выработки нового ассортимента высококачественных хлопкополиэфирных тканей из окрашенного лавсанового жгута в условиях меланжевых производств.

вывода.

1. Спектрофотометрическим методом оценен характер взаимодействия неонола Аа с дисперсными красителями. Показано, что нео-нол Ш эффективно солюбилизирует дисперсные красители, молекулы которых захватываются мицеллами неонола и удерживаются его поли-оксиэтиленовыми цепочками за счет водородных связей и дисперсионного взаимодействия. Растворимость дисперсных красителей розрастает при этой в 14-100 раз.

2. Детально исследован характер зависимости коллоидных свойств растворов неонола Ш от температуры. Установлено, что молекулярная масса мицелл неонола М многократно увеличивается с ростом температуры. При этом солюбилизационная емкость мицелл по отношении к дисперсным красителям с повышением температуры от 25 до 75°С возрастает в 5 раз.

3. С помощью комплекса методов (лазерный дифракционный анализ, дробная фильтрация, восходящая бумажная хроматография и микроскопия) изучено дисперсионное состояние красителей в водных красильных ваннах, содержащих неонол М, Установлено, что при нагреве красильных растворов, содержащих определенную концентрацию неонола АФ, до температур, превышающих температуру помутнения (83°С), и последующем охлаждении дисперсный краситель переходит . в новое агрегативное состояние, характеризующееся наличием коллоидных частиц неонола размером свыше 100 мкм, содержащих молекуляр-но-диспергированный краситель.

4. Экспериментально обоснован новый подход к интенсификации процесса непрерывного крашения лавсанового жгута, заключающийся

в повышении оорбционной активности дисперсных красителей по отношении к полиэфирному волокну за счет перевода их суспендированных частиц в молекулярно-дисперсное состояние и включения моле-

кул красителя в состав ыицеллярных образований неонола АФ разме-

23

ром более 100 мки.

5. Разработан высокоэффективный способ непрерывного крашения полиэфирного жгута дисперсными красителями с использованием в красящем составе неонола АФ9-12. Он позволяет в I,2-3,0 раза увеличить количество фиксированного волокном красителя, повысить степень фиксации с 43-767?. до 70-95% по сравнения с традиционной технологией крашения и полностью исключить из красящего состава дефицитные импортные загустители. Разработанная технология защищена а.с.СССР № I5I3060.

6. Доказана эффективность использования неонола АФ9-12 для антистатической обработки полиэфирного волокна при его переработке в условиях текстильных предприятий.

7. Подтверждена возможность и целесообразность организации крашения и последующей переработки полиэфирного жгута из фпламент-ных волокон в условиях текстильных предприятий. С использованием

- окрашенного полиэфирного жгута разработана новая хлопкополиэфир-ная меланжевая костюмная ткань "Комета", которая получила отличную оценку на Эстетической комиссии Минлегпрома СССР и рекомендована в направляющую коллекцию особо модаых тканей.

8. Разработаны, утверждены Минтекстильпромом РСФСР и веданы ПО "Ивтекмаш" Минавиалрома СССР исходные требован ЯЯ Hei С 03 ДЭН Ив линии непрерывного крашения,полиэфирного жгута для реализации новой технологии. Ожидаемый экономический эффект от создания оборудования и использования технологии составляет 313,0 тыс.руб.

на одну линию.

Основные положения диссертационной работы изложены в следую' щих публикациях:

I. Жбанов A.D., Соков B.C., Циркина А.Л., Гогин А.Д. Крашение и переработка полиэфирного кгута. для меланжевых тканей // Текстильная промышленность.-1987.-№ 12.-С.25-27.

24

2. Жбанов A.D., Мельников В.Н., Роженцева Г,В., Евдокимо- — • ва A.A. Оценка возможности непрерывного крашения полиэфирного жгута // Сборник научных трудов ИвНИГИ / М.: ЩИИТЭИлегпром.-1988.-С.7-13.

3. Жбанов A.D., Мельников Б.Н., Роженцева Г.В., Евдокимова A.A. Выбор интеноификаторов процесса непрерывного крашения полиэфирного жгута // Сборник научных трудов ИвНИТИ / М.-.ЦНИИГЭИ-легпром.-1989.-С.69-78.

4. Морыганов А.П., Мельников Б.Н., Жбанов A.D. Теория и технология новых сольватационно-термигзских способов колорирования текстильных материалов // ХУЛ Международный конгресс текстильных химиков и колористов соц. стран: Доклад,- Пардубице (ЧССР), 1989.-С.401-405.

5. Жбанов A.D., Смирнова O.K., Морыганов А.П., Мельников В.Н. Состояние дисперсных красителей в пропиточной ванне и эффективность крашения полиэфирного жгута // Изв.вузов. Техн.текст.пром-ти. -1990.-» 3.-С.63-67.

6. A.C. I5I3060 СССР, Д 06 Р 3/54. Способ крашения жгута из полиэфирного волокна - Жбанов А.Ю., Мельников Б.Н., Морыганов А.П., Циркина А.Л., Евдокимова A.A., Роженцева Г.В. (СССР).- 6 с.

7. Жбанов А.Е., Роженцева Г.В., Евдокимова A.A. Оценка возможности непрерыьного крашения филаментного полиэфирного волокна' в виде жгута // Областная научн;-техН.конф.: Тез.докл.-Иваново, I988.-C.I34.

8. Жбанов А.Ю., Мельников Б.Н.,, Морыганов А.П. Непрерывное крашение полиэфирного жгута // Научн.-практ.кснф. препод, и сотр. ИХТИ: Тез.докл.- Иваново,1989.-С.52.

9. Жбанов А.Ю., Роженцева Г.В., Евдокимова A.A. Интенсифицированный способ непрерывного крашения полиэфирного жгута дисперсными красителями // Обл.научн.-практ.конф. ;Тез.докл.-Иваново,

25

I989.-C.I30-I3I.

10. Жбанов A.D., Смирнова O.K., Морыганов А.П. Влияние моно-алкилфениловых эфиров полиэтиленгликоля на состояние дисперсных красителей в красильной ваше и результаты крашения полиэфирного жгута // 1У Всесоюзное совещание "Проблемы сольватации и комп-лексообразования в растворах": Тез.докл.- Иваново,1989.-С.381,

11. Жбанов A.D., Роженцева Г.В., Евдокимова A.A. Использование оксиэтилированных алкилфенолов для интенсификации процесса непрерывного крашения полиэфирного жгута дисперсными красителями// Всесоюзн. совец.: Тез.докл.—Белгород, 1990.—С,31.

12. Жбанов А.Ю., Смирнова O.K., Мельников Б.Н., Морыганов А.П. Новая концепция влияния неионогенных ПАВ на процесс крашения лавсанового волокна дисперсными красителями // Всесоюзн.научн.-техн.конф.: Тез.докл.-Иваново,1990.-C.I7I-I72.