автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Теоретическое обоснование и разработка технологии подготовки хлопчатобумажного трикотажа с целью улучшения качества выпускаемой продукции



На правах рукописи УДК 677.21.027.255/26(043.3)

РГ5 ОД

ЖЕЛТОВА НАТАЛЬЯ АНАТОЛЬЕВНА ' ' ''

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ ХЛОПЧАТОБУМАЖНОГО ТРИКОТАЖА С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ

Специальность 05.19.03 -технология текстильных материалов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 2000г.

Работа выполнена в Московском государственном текстильном университете им. А.Н.Косыгина на кафедре химической технологии волокнистых материалов

Научный руководитель: доктор технических наук

профессор Булушева U.E.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Павлов H.H. профессор

кандидат технических наук Ломакина Т.Н.

Ведущая организация: АОЗТ "КОЛОР"

Защита состоится " в '^"""часов

на заседании диссертационного совета К 053.25.05 в Московском Государственном текстильной университете им. А.Н.Косыгина по адресу: 117918, г.Москва, Малая Калужская ул.,д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан " 2000г.

Ученый секретарь

диссертационного совета: I

доктор технических наук 1/^7/// ^

профессор УДг Сафонов В.В.

J/ Ш' Н i

Общая характеристика работы. В работе приведены результаты теоретических, экспериментальных и практических исследований, на основе которых разработана технология отварки и беления хлопчатобумажных трикотажных полотен, обеспечивающая получение высококачественной окраски при последующем крашении различными классами красителей.

Актуальность проблемы. В .современных условиях, учитывая рост рыночных отношений и новые методы хозяйствования, а также нарастающую жесткую конкуренцию между текстильными предприятиями в условиях повышения требований к качеству и внешнему оформлению текстильных изделий, имеет место тенденция к поиску новых решений проблемы разработки эффективных способов отделки выпускаемых изделий, т.к. именно этот этап обработки является завершающим в производстве текстильных материалов и, поэтому, во многом определяет их конкурентоспособность. Эта проблема осложняется еще и экономическими аспектами, а именно, возросшей в последнее время стоимостью сырья, многих реактивов и текстильно-вспомогательных веществ (ТВВ), а также машин и оборудования, используемых в отделочном производстве. В научно-производственной сфере ведется поиск и разработка новых технологических цепочек с применением эффективных отделочных композиций на основе как импортных, так и отечественных препаратов.

На первом этапе отделки целлюлозных текстильных материалов их освобождают от природных и технологических примесей и подвергают белению с помощью кислородсодержащих окислителей. От полноты удаления всех видов примесей и достигаемой белизны существенно зависят эксплуатационные свойства текстильных материалов и возможность получения качественной окраски при их последующем крашении.

На современных трикотажных предприятиях с целью повышения стабильности работы вязальных машин проводят парафинирование нитей путем их натирания твердым парафином или пропитки парафиново-стеариновой эмульсией. Удаление парафина с трикотажных полотен в процессе их отваривания представляет большие трудности. Используемые в настоящее время составы варочных растворов не позволяют полностью удалить весь парафин с трикотажного полотна, что приводит к снижению его капиллярных свойств, а при последующем крашении к непрокрасам в местах осаждения парафина. В связи с этим в данной работе на основе математического моделирования процесса отварки целлюлозных текстильных материалов, исследования кинетики удаления природных и технологических примесей с хлопчатобумажного волокна, изучения

изменения пористости волокна под влиянием щелочных растворов поверхностно-активных веществ, осуществлен выбор новых ТВВ, обладающих комплексом смачивающих и эмульгирующих свойств, введение которых в варочный раствор, позволило устранить вышеизложенные недостатки.

Работа выполнялась по заданию ООО "Панинтер" СРГП на базе красильно-отделочного цеха предприятия.

Целью работы является разработка научно обоснованных технических и технологических решений по созданию технологии подготовки хлопчатобумажных трикотажных полотен, обеспечивающей достижение капиллярности и белизны необходимых для получения высококачественной окраски при последующем крашении прямыми, активными и кубовыми красителями.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: 1 .Изучено влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ) различного строения на:

- изменение пористости хлопчатобумажного волокна и, как следствие этого, на изменение его капиллярности;

- полноту удаления жировосков;

- изменение смачиваемости поверхности хлопчатобумажного волокна;

.- изменение белизны хлопчатобумажного трикотажного полотна после отварки и последующей отбелки;

- качество окраски хлопчатобумажного трикотажного полотна при последующем крашении прямыми, активными и кубовыми красителями.

2, Обоснован выбор ПАВ, обеспечивающих необходимые для получения качественной окраски при последующем крашении показатели капиллярности и белизны.

3. Разработана технология проведения подготовки хлопчатобумажных трикотажных полотен к крашению с использованием эффективных ПАВ.

Научная новизна. Теоретически и экспериментально обоснована эффективность использования смеси анионоактивных и неионогенкых ПАВ на основе изопропанола с конденсирующими добавками для освобождения хлопчатобумажных волокон от природных и технологических примесей. Установлено влияние ПАВ на изменение раДИуСОВ МаКрО (Гтах ) и микропор (rmio) хлопчатобумажного волокна. Показано, что расчетные величины соотношения радиусов пор (гшп/гтаО, угла поверхностного натяжения (Cos 0) и капиллярность (Кэ) позволяют судить о преимущественном удалении природных или технологических примесей с волокна.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. На основе исследованных ПАВ разработан состав парафиностеариновой эмульсии, отличающийся устойчивостью при хранении в процессе эксплуатации; разработаны составы варочных растворов для хлопчатобумажных трикотажных полотен, при использовании которых достигаются показатели капиллярности и белизнгы, необходимые, для достижения высокого качества их окраски при последующем крашении прямыми, активными и кубовыми красителями без предварительного беления и после отбелки. Обоснована целесообразность применения препарата, состоящего из смеси анионоаггивных и неионогенных ПАВ на основе изопропанола с конденсирующими добавками, для достижения максимальной степени очистки хлопчатобумажных трикотажных полотен от различных видов загрязнений. Разработанная в результате проведенных исследований технология подготовки хлопчатобумажных трикотажных полотен к крашению и составы варочного и белящего растворов испытаны на красильно-отделочном производстве ООО "Панинтер" СРГП, о чем свидетельствует акт о производственных испытаниях.

Равноценные по величине эффективной капиллярности результаты можно получит1, при значительном снижении концентрации едкого натра в варочном растворе при условии введения в него сильного комплексообразователя (ОЭДФ) взамен силиката натрия.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации базируется на применении фундаментальных физико-химических законов, корректных теоретических и экспериментальных исследований, соответствием лабораторных и производственных испытаний, использованием современных средств и методов измерения, положительными результатами внедрения разработанной технологии' в красильно-отделочном производстве ООО "Панинтер" СРГП.

Методы исследования.

Расчет радиусов пор волокна, капиллярность и смачиваемость поверхности хлопчатобумажного волокна производился на IBM PC/AT 486 (программа "Kapillar").

Колористические характеристики оценивались на приборе "Texflash" фирмы Datacolor.

Белизна хлопчатобумажного трикотажного полотна определялась в единицах ISO на приборе "Texflash" фирмы Datacolor.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции "Текстиль-98" "Современная технолога* и оборудование текстильной промышленности" (24-25 ноября 1998 г, МГТА им. А.Н.Косыгина, Москва) и на II Международной научно-технической конференции

"Актуальные проблемы химии и химической технологии", "Хииия-99" (Иваново, 11-13 мая 1999 г.)

Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа представлена на 101 машинописных страницах и содержит 27 таблиц, 12 рисунков и 46 наименований библиографических ссылок. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, методической части, пяти разделов ^экспериментальной части, выводов и списка литературы.

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность проблемы, указаны цель и задачи исследований, отмечена научная новизна и практическая ценность, а также внедрение результатов работы.

Литературный обзор диссертации посвящен рассмотрению свойств целлюлозы хлопкового волокна, его природных и технических примесей; условий технологических процессов отварки и беления хлопчатобумажных текстильных материалов, рекомендуемых различными фирмами; механизма процессов щелочной отварки и беления кислородсодержащими отбеливателями; влияния условий отварки и беления на капиллярные и колористические свойства текстильных материалов из хлопка.

На основании анализа опубликованных литературных данных сформулированы цель и задачи исследования.

В методической части приведены методики определения капиллярных и колористических свойств хлопчатобумажного полотна, методы расчета размеров радиусов пор и угла смачивания целлюлозного волокна, белизны, интенсивности окраски подготовленных тексгилышх материалов. Приведены технологии и составы -растворов процессов отварки, беления и крашения кубовыми, активными и прямыми красителями. Дана методика'приготовления парафиново-стеариновых эмульсин и методы исследования их физико-химических свойств.

В экспериментальной части изучено влияние различных составов варочных растворов на качество подготовки хлопчатобумажных текстильных материалов; физико-химические свойства парафиностеариновых эмульсий и их влияние на полноту удаления парафина с поверхности текстильного материала; проведена оптимизация технологии подготовки хлопчатобумажных материалов; исследована зависимость качества получаемой окраски при крашении прямыми, активными и кубовыми красителями от условия подготовки текстильного материала к крашению.

В заключении работы сделаны выводы и приводится список использованной литературы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Изучение влияния составов варочных жидкостей на качество подготовки текстильных материалов.

Целью подготовки хлопчатобумажных полотен является удаление природных и нанесенных в процессе механической переработки примесей, резко снижающих гигроскопичность и белизну текстильных материалов. Для удаления этих примесей в настоящее время используют щелочные растворы, содержащие различные ТВВ и поверхностно-активные вещества (ПАВ). В настоящее время различными фирмами предлагаются составы варочных растворов отличающиеся концентрацией щелочного агента, свойствами и концентрацией ТВВ и ПАВ. В данной работе было исследовано около 30 различных составов варочных растворов,

В табл 1 приведены составы 7 варочных растворов, позволяющие получить максимальные значения капиллярности и белизны.

Таблица 1

Изменение капилляр}!ости и белизны хлопчатобумажного трикотажного полотна в зависимости от состава варочного раствора, г/л

Состав раствора М2 М4 М8 М9 М12 М16 М20

Едкий натр 100% 0.5 4 1.5 10

СинтанолАЛМ-10 0.5

Тимол У 1 1

Invatex СА 1

Tanaterge SD 1.5 1

Invadin LUN 1.5

Foryl CP 0.5 0.3

Сода кальцинир 0.5

Гидросульфит 0.5

Силикат натрия 3

ОЭДФ 0.3 0.3 0.3

Капиллярность (Ьжс), мм 141.3 162.1 148.3 146.4 166.9 132.4 145.1

Белизна ISO после отварки 72.1 68.8 65.5 59.3 71.6 68.8 57.4

Белизна ISO после отоелки 83.9 81.7 75.9 72.2 77.6 83.6 97

Беление осуществлялось при температуре 95-98 DC в растворе содержащем, г/л: Na2Si03 -15, NaOH - 1,6, Н2О2 - 5, ОП-Ю - 1.

Наиболее распространенной является технология, в процессе которой трикотажное полотно обрабатывают при температуре около 100°С в щелочном растворе, содержащем неионогенные ПАВ и силикат натрия - в качестве комллексообразователя. Величины капиллярности и белизны образца, обработанного в растворе этого состава (М12), были приняты за эталон сравнения.

Известно, что смачиваемость текстильного материала водой зависит не только от степени очистки текстильного.материала от гидрофобных примесей, но и от размеров пор (капилляров) между нитями в текстильном материале, между волокнами в нитях и в структуре волокна, по которым осуществляется перемещение жидкости. Об изменении смачиваемости судят по высоте подъема окрашенной жидкости на образце хлопчатобумажного трикотажного полотна за определенное время.

Поскольку, по экспериментальному значению высоты подъема жидкости, нельзя однозначно судить о всех тех изменениях, которые происходят в волокне в процессе отварки, необходимо рассчитать эффективное значение капиллярности по высоте подъема жидкости по вертикальному образцу с учетом изменения радиусов капилляров и угла смачиваемости поверхности волокон при использовании различных варочных составов.

Для расчета радиуса капилляров, по которым осуществляется подъем жидкости, был определен угол смачивания жидкостью поверхности волокон ткани и высота поднятия жидкости по капиллярам, которая в каждый заданный момент времени соответствует тем капиллярам, в которых установилось капиллярное равновесие. Для такого расчета использована программа «Kapillar», разработанная проф. В.А. Волковым, которая позволяет получить расчетным путем эффекгивное значение капиллярности (Lmax), угла смачиваемости поверхности волокон (Cos ©о) и радиусов наибольших (rmM) и наименьших (г,„т) капилляров. Чтобы выяснить роль капилляров всех размеров на капиллярные свойства текстильного материала, были рассчитаны радиусы пор участвующих в сорбции жидкости и на основании этого рассчитано эффективное значение капиллярности текстильного материала, которое может быть достигнуто при использовании различных варочных составов. Суммарная доля капилляров с минимальным радиусом зависит от эффективности действия составов используемых для отварки. Чем эффективнее применяемое ПАВ, тем быстрее капилляры освобождаются от гидрофобных примесей и как следствие этого, возрастает смачиваемость текстильного материала водой.

Для выяснения причины зависимости качества подготовки текстильного материала к крашению от состава варочного раствора, у всех "исследованных вариантов были рассчитаны величины экспериментальной (L->Kc) и максимальной (Lmax) капиллярности

обработанных образцов, косинус угла смачивания поверхности волокна и изменение соотношения пор с минимальным и максимальным радиусом (Ьпп/Гша*). Косинус угла смачивания поверхности волокон зависит от степени его освобождения от гидрофобных примесей технологического характера и тем больше, чем выше полнота удаления этих примесей. От полйоты удаления примесей зависит и скорость сорбции жидкости волокном (капиллярность), которая может быть охарактеризована временем половинного впитывания (сорбции) жидкости (То) до Lma*. Чем выше Cos 0, тем меньше величина То (табл 2).

Таблица 2

Изменение физико-химических свойств хлопчатобумажного трикотажного полотна в зависимости от условий его обработки

NN образца 1-оксп Lmax Кэ Tm ах /Гmin То, мин Cos©

М2 141.3 168.93 16.36 2.7 5.87 0.102

М4 162.1 163.98 17.00 2.8 6.14 0.095

М8 148.3 177.82 16.60 2.7 5.96 0.108

М9 146.4 230.61 44.93 4.8 24.56 0.021

М12 166.9 200.44 16.73 2.7 6.03 0.130

М16 132.4 173.54 28.08 3.4 11.71 0.073

М20 145.1 223.79 76.76 6.4 99.19 0.011

Примечание: К,= (Lma* 10 '- L,KC Ю-3)/ LmH 101

Смачиваемость и капиллярность текстильного материала зависят от степени удаления примесей с поверхности волокна и из внутренних пор волокна. Радиус внутренних пор волокна не является величиной постоянной. Он зависит or степени освобождения их от примесей природного происхождения и от степени его набухания. По мере удаления природных примесей радиус внутренних пор и канала хлопчатобумажного волокна увеличивается. Поэтому соотношение расчетных величин rmin и Гшш меняется в зависимости от условий отварки и полноты удаления примесей. Расчегтные величины (гтш/гшах), Кэ и Cos 0 позволяют судить не только об удалении суммарного количества технологических и природных примесей с текстильного материала, но И о том какие из примесей (природные или технологические) удаляются преимущественно. Высокое значение Cos 0 свидетельствует об удалении примесей технологического характера с

поверхности нитей и волокон, а высокое значение (г0цпЛ"та*) о плохом удалении природных примесей.

2. Разработка технологии подготовки хлопчатобумажных трикотажных полотен, обеспечивающей полное удаление парафина с нитей.

С целью выявления причины достижения высоких показателей капиллярности и белизны хлопчатобумажного трикотажного полотна, после проведения операции отварки, при использовании таких ПАВ как Тимол У и Тапа1е^е ЯО, было проведено исследование по'влиянию этих ПАВ, обладающих близкими физико-химическими свойствами на степень удаления парафина с хлопчатобумажной ниш.

На трикотажных предприятиях, с целью уменьшения ворсистости нитей и обеспечения стабильной работы вязальной машины, вместо операции шлихтования проводят парафинирование нитей путем их натирания парафином. В последнее время на текстильных предприятиях внедряется новый более прогрессивный метод нанесения парафина на нити, который заключается в пропитывании нитей парафиновой эмульсией. В отличие от механического натирания, он позволяет нанести парафин более равномерно по всей длине нити, а также уменьшить расход парафина. Это достигается за счет поверхностного нанесения тонкого слоя высокодисперсной эмульсии парафина. Однако, одним из недостатков такого метода, является низкая устойчивость парафиновой эмульсии к охлаждению и некоторым другим факторам.

В приготовленных эмульсиях были определены размеры частиц по оптической плотности их разбавленных растворов согласно методике.

В результате исследований установлено, что ни длительное нагревание и интенсивное перемешивание, ни присутствие хлопчатобумажной ткани, ни многократное разбавление холодной водой не влияют на размер частиц эмульсии, что свидетельствует о невысокой десорбции стабилизатора с поверхности частиц и хорошей устойчивости.

Стабилизатором в данном случае, является Тимол У, который содержит в своем составе

\

изопропанол, анионоактивные и неионогенные ПАВ (оксифос Б, синтанол ДС-20), препятствующие слипанию мелких частиц эмульсии в ассоциаты.

Таким образом, в ходе исследований установлено, что эмульсия следующего состава (г): Парафин - 20, Стеарин - 10, Аммиак (10%) - 5,25 мл, Тимол У -10, сода - 2 , вода до 1 л, отвечает требованиям по устойчивости к снижению температуры, к интенсивному перемешиванию, к разбавлению, к присутствию ткани и к длительному

нагреванию. Средний радиус частиц в этой эмульсии тср — 0,116 н.ч и он не изменяется под воздействием изученных факторов.

Следует подчеркнуть, что при температуре ниже 60 °С наблюдается повышение вязкости эмульсии с последующим ее затвердением в белую однородную массу, но при повторном нагревании до температуры эксплуатации свойства эмульсии полностью восстанавливаются.

3, Изучение влияния ПАВ на полноту удаления парафина в процессе отварки

Удаление парафина в процессах подготовки трикотажных полотен к крашению осуществляется во время отваривания. Однако, используемые в настоящее время составы варочных растворов не позволяют полностью удалить весь парафин с трикотажного полотна, что в дальнейших операциях приводит к ухудшению качества последующего крашения, в частности, к непрокрасам в местах осаждения парафина при крашении различными марками красителей, а также к снижению капиллярных свойств трикотажного полотна.

В процессе отварки при 90 °С с использованием неионогенных ПАВ типа ОП-Ш, парафин переходит в раствор в виде эмульсии (температура пдавления парафина 80 ''С). При охлаждении варочного раствора после отварки ниже 80 °С парафин переходит в твердое состояние с образованием суспензии. В образовавшейся суспензии, не обладающей устойчивостью, происходит коагулирование мелких частиц парафина и осаждение его на полотне в' виде пятен различной формы, которые не удаляются в процессе промывки на эжекторной машине (особенно плохо удаляется парафин, отложившийся внутри жгута).

Для повышения стабильности суспензии парафина в варочном растворе в процессе его охлаждения ниже 80 °С, были исследованы добавки различных ПАВ, обладающие комплексом эмульгирующих, диспергирующих и смачивающих свойств.

Для исключения возможного влияния остаточного парафина на готовом хлопчатобумажном трикотажном полотне, была использована отбеленная бязь арт.12. Парафинирование текстильного материала осуществляли двумя способами: натиранием твердым парафином и путем нанесения парафиносгеариновой эмульсии.

Результаты оценивались по изменению капиллярности и белизны ткани после отварки в сравнении с капиллярностью и белизной исходной (отбеленной) ткани и ткани обработанной парафиносгеариновой эмульсией, но не отваренной.

В результате проведенной работы установлено, что исследованные ПАВ оказывают влияние на изменение степени чистоты поверхности текстильного материала, характеризуемой косинусом угла смачивания. Все исследованные ПАВ по степени их влияния на изменение косинуса угла смачивания поверхности текстильного материала можно расположить в следующий ряд:

Тимол У > ОП-Ю > Reducin UKN > Tannex GEO > Т-46 (10 г/л) > Invadin LUN > > Т-46 (5г/л) > Tissocil GSB > Tanalev DC > T-46( 1 г/л) > Диарин > Foril CP

Помимо влияния на поверхностное натяжение на границе раздела фаз волокно-раствор ПАВы оказывают существенное влияние на степень заполнения жидкостью микро- и макропор текстильного материала. Однако, подпой корреляции между величинами радиусов пор и капилляров (гюц/гтьах ) не наблюдается. Это может быть объяснено адсорбцией частиц парафина на ткани, в процессе охлаждения варочной жидкости. Исключением является Тимол У, в присутствие которого имеет место достижение максимальной 'капиллярности и 1 белизны отваренной ткани. Улучшение показателей качества отварки в присутствии Тимол У связано с хорошей удаляемостью парафиновой эмульсии с ткани вследствие достаточно высокой устойчивости эмульсии парафина в варочном растворе при температуре выше 80 "С и суспензии парафина в варочном растворе при температуре ниже 80 "С, устойчивости ее во времени и к многократному разбавлению холодной водой.

Количество удаленного парафина на образцах, обработанных по классической схеме, составляет примерно 35,3 % от массы нанесенного парафина, а на образцах, отбеленных с использованием Тимол около 81,3 % (табл 3).

Таблица 3

Зависимость степени удаления парафина с текстильного материала

Состав варочного раствора, г/л Капиллярн ость, мм Белизна ISO, после отбелки масса образца после отваривания, г кол-во парафина удаленного с образца

грамм % от массы нанесенного парафина

l.NaOH - 10 ОП-Ю - 0.5 Na2Si03 - 3 166.9 77.6 2.00 0.07 35.3

2. NaOH - 0.5 Тимол У - 1 ОЭДФ - 0.3 141.3 83.9 1.84 0.12 81.3

в

Это подтверждает высокое смачивающее, эмульгирующее и диспергирующее действие Тимола У и целесообразность его использования в тех случаях, когда вместе с другими примесями на целлюлозном волокне присутствуют отложения парафина, так как именно Тимол У удерживает парафин в состоянии эмульсии или суспензии в интервате температур от 90 до 20 °С.

4. Влияние Тимол У в составе беяяшего раствора на устойчивость пероксида водорода

При лерохсидном белении с использованием в качестве белящего компонента перекиси водорода, а также ее производных (например, пероксодикарбонатов) имеет место проблема недостаточно эффективного использования белящего агента из-за его низкой устойчивости при высоких температурах, что отрицательно сказывается на получаемой белизне ткани и приводит к непроизводительному расходу пероксида водорода.

В связи с этим в ходе проведения эксперимента возникла необходимость в изучении кинетики разложения пероксида водорода в отбельной ванне при прочих равных условиях, которая оценивалась по изменению концентрации пероксида водорода в отбельной ванне во времени.

Наличие Тимола У в перекисном растворе оказывает заметное влияние на разложение пероксида водорода. Увеличение концентрации Тимола У до 1 г/л способствует увеличению стабильности пероксида водорода, а дальнейшее увеличение концентрации Тимола У до 2 г/л приводит к снижению ее стабильности. Другими словами зависимость стабильности растворов пероксида водорода от концентрации Тимола У в интервале 0 -2 г/л имеет экстремальный характер.

Результаты эксперимента позволили выбрать состав белящего раствора, обеспечивающего достижение высоких показателей белизны и капиллярности текстильного материала, г/л: №ОН(100%) - 35, N328103 - 7, Н202 (35%) - 4, Тимол У - 1.

5. Изменение качества получаемой окраски при крашении различными классами красителей от условий подготовки хлопчатобумажного трикотажного полотна

Для выявления влияния природы ПАВ, используемых в процессе подготовки (отварка, беление) текстильного материала к крашению и условий подготовки на интенсивность получаемой окраски, при крашении различными классами красителей было проведено крашение образцов имеющих лучшие показатели качества подготовки.

Крашенке осуществлялось прямым голубым светопрочным, активным ярко-голубым КХ и

кубовым голубым КД. Выбор красителей голубого цвета обусловлен тем, что на этом

цвете лучше всего видны все пороки крашения, связанные с качеством подготовки

текстильного материала. Качество крашения оценивали по интенсивности (изменению

насыщенности окраски по сравнению с насыщенностью окраски эталона, %). В качестве

эталона использована окраска образца текстильного материала подготовленного по

классической технологии (образец М12 табл 1).

' ^ Таблица 4

Прирост интенсивности в зависимости от типа красителя и условий обработки хлопчатобумажного трикотажного полотна

N образца интенсивность после отварки, % прирост после отварки, % интенсивность после отбелки, % прирост после отбелки, %

Прямой голубой св/пр

М2 107.8 7.28 115.97 15.97

М20 98.9 -1.1 129.70 29.70

Активный ярко-голубой КХ

М2 96.83 -3.17 107.4 7.4

М20 94.30 -3.70 109.36 9.36

Кубовый голубой КД

М2 103.18 3.18 109.25 9.25

М20 92.13 -7.87 118.63 18.63

Как видно из табл 4, при крашении образцов, подвергнутых предварительной промывке, предусматривающей дополнительное освобождение волокна перед отваркой от содержащихся в нем солей (образец М20), полученные величины интенсивностей равноценны классическому способу. Если образцы перед крашением были подвергнуты дополнительному белению, то это позволяет получить наибольший прирост интенсивности, что еще раз свидетельствует о наиболее полном их освобождении от всех видов примесей.

Установлено, что от качества подготовки хлопчатобумажных текстильных материалов напрямую зависит интенсивность окраски. Чем эффективнее подготовка, тем выше интенсивность. Отварка, в свою очередь, связана со свойствами применяемого ПАВ, поэтому интенсивность окраски является показателем качества подготовки текстильного материала к крашению.

Таким образом можно считать, что использование современных высокоэффективных ПАВ позволяет не только значительно сократить применение едкого натра, но и получить более насыщенные и ровные окраски по сравнению с классической технологией,

ВЫВОДЫ

1. Исследованы 30 технологий отварки и беления хлопчатобумажных текстильных материалов, рекомендуемых в настоящее время. Установлено, что при периодическом способе отварки хлопчатобумажных трикотажных полотен лучшие результаты достигаются при использовании Тимол У, Foryl CP, Tanaterge SD и Invadin LUN, которые являются смесями анионоактивных и неионогенных ПАВ на основе изопропанола с конденсирующими добавками (типа оксифос Б, синтанол ДС). Высокая эффективность моющего действия этих препаратов позволяет проводить процесс в отсутствии едкого натра.

Установлено, что предварительная промывка (замочка) хлопчатобумажного трикотажного полотна в растворе ПАВ не оказывает видимого улучшения показателей качества трикотажных полотен при отаарке (капиллярность), но дает высокий прирост белизны при последующей отбелке. '

2. Установлено влияние ПАВ на изменение радиусов макро (rmai) и микропор (г,;,т) хлопчатобумажного волокна. Показано, что расчетные величины соотношения радиусов пор (гшт/гтах), угла поверхностного натяжения (Cos 0) и капиллярности (Кэ) позволяют судить о преимущественном удалении природных или технологических примесей с волокна.

3. Разработана технология и состав варочного и белящего растворов, обеспечивающих достижение высокого качества подготовки хлопчатобумажного трикотажного полотна к последующему крашению.

Состав варочного раствора , г/л: Тимол У - 1,0; Едкий натр 100% - 0,5; ОЭДФ - 0,5.

Состав раствора для совмещенной отварки-отбелки полотна, г/л: Тимол У - 1; NaOH 100% - 20-35; Na2Si03-4; ШОг - 3.

4. Показано, что проведение отварки и отбелки по предлагаемой технологии позволяет повысить интенсивность окраски хлопчатобумажного трикотажного полотна при последующем крашении прямыми, кубовыми и активными красителями на 15-28% и исключить неровноту окраски связанную с остатками Парафина.

5. Предложен состав парафиностеариновон эмульсии, отличающейся высокой устойчивостью при хранении (при изменении Т от 20 до 90 °С), устойчивой к длительному

нагреванию при интенсивном перемешивании и сохраняющая высокую дасперсносп эмульгированных частиц в процессах отварки и отбелки

6, Результаты исследования внедрены в условиях красильно-отделочноп производства ООО "Панинтер" СРГП.

Основные материалы диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Желтова H.A., Булушева Н.Е. Влияние состава варочного раствора на качеств! подготовки хлопчатобумажных трикотажных полотен к крашению // Технолога; текстильной промышленности, 1999. - N1.-C. 68-71.

2. Желтоаа H.A., Фетисов В.В., Булушева Н.Е. Влияние ПАВ на полноту удалени: парафино-сгеариновой эмульсии в процессе отварки хлопчатобумажных ■ трикотажны: полотен//Технология текстильной промышленности, 1999. - N2. -С. 59-62.

3. Желтова H.A., Фетисов В.В., Булушева Н.Е. Исследование влияния состава различны: парафино-сгеариновых эмульсий на их устойчивость к различным физико-химически»

, воздействиям// Технология текстильной промышленности, 1999. - КЗ. -С. 68-71.

4. Желтова H.A., Маслова В.А., Булутева Н.Е. Влияние условий подготовки н; \ колористический выход разных классов красителей при крашении х/б текстильны:

материалов // Тезисы докладов II Международной научно-технической ' конференцш ■ "Актуальные проблемы химии и химической технологии "ХИМИЯ-99".- Иваново, 1999. С. 192.

5. Желтова H.A., Фетисов В.В., Булушева Н.Е. Исследование влияния состава различны: парафино-стеариновых эмульсий на их устойчивость к различным физико-химическш воздействиям// Тезисы докладов научно-технической конференции "Современна: технология и оборудование текстильной промышленности "Текстиль-98".-М.:МГТА, 1998 -С. 32.

ЛР №020753 от 23.04.98 Подписано в печать 19.05.2000 Сдано в производство 19.05.2000 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,0 Уч.-изд.л. 0,75 Заказ 262 Тираж 80 Электронный набор МГТУ, 117918, ул. Малая Калужская, 1

Актуальность проблемы. В современных условиях, учитывая рост рыночных отношений и новые методы хозяйствования, а также нарастающую жесткую конкуренцию между текстильными предприятиями в условиях повышения требований к качеству и внешнему оформлению текстильных изделий, имеет место тенденция к поиску новых решений проблемы разработки эффективных способов отделки выпускаемых изделий, т.к. именно этот этап обработки является завершающим в производстве текстильных материалов и, поэтому, во многом определяет их конкурентоспособность. Эта проблема осложняется еще и экономическими аспектами, а именно, возросшей в последнее время стоимостью сырья, многих реактивов и текстильно-вспомогательных веществ (ТВВ), а также машин и оборудования, используемых в отделочном производстве. В научно-производственной сфере ведется поиск и разработка новых технологических цепочек с применением эффективных отделочных композиций на основе как импортных, так и отечественных препаратов.

На первом этапе отделки целлюлозных текстильных материалов их освобождают от природных и технологических примесей и подвергают белению с помощью кислородсодержащих окислителей. От полноты удаления всех видов примесей и достигаемой белизны существенно зависят эксплуатационные свойства текстильных материалов и возможность получения качественной окраски при их последующем крашении.

На современных трикотажных предприятиях с целью повышения стабильности работы вязальных машин проводят парафинирование нитей путем их натирания твердым парафином или пропитки парафино-стеариновой эмульсией. Удаление парафина с трикотажных полотен в процессе их отваривания представляет большие трудности. Используемые в настоящее время составы варочных растворов не позволяют полностью удалить весь парафин с трикотажного полотна, что приводит к снижению его капиллярных свойств, а при последующем крашении к не-прокрасам в местах осаждения парафина. В связи с этим в данной работе 5 на основе математического моделирования процесса отварки целлюлозных текстильных материалов, исследования кинетики удаления природных и технологических примесей с хлопчатобумажного волокна, изучения изменения пористости волокна под влиянием щелочных растворов поверхностно-активных веществ, осуществлен выбор новых ТВВ, обладающих комплексом смачивающих и эмульгирующих свойств, введение которых в варочный раствор, позволило устранить вышеизложенные недостатки.

Работа выполнялась по заданию ООО "Панинтер" СРГП на базе краен л ьно-отдел очного цеха предприятия.

Целью работы является разработка научно обоснованных технических и технологических решений по созданию технологии подготовки хлопчатобумажных трикотажных полотен, обеспечивающей достижение капиллярности и белизны необходимых для получения высококачественной окраски при последующем крашении прямыми, активными и кубовыми красителями.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1.Изучено влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ) различного строения на:

- изменение пористости хлопчатобумажного волокна и как следствие этого на изменение его капиллярности;

- полноту удаления жировосков;

- изменение смачиваемости поверхности хлопчатобумажного волокна;

- изменение белизны хлопчатобумажного трикотажного полотна после отварки и последующей отбелки;

- качество окраски хлопчатобумажного трикотажного полотна при последующем крашении прямыми, активными и кубовыми красителями.

2. Обоснован выбор ПАВ, обеспечивающих необходимые для получения качественной окраски при последующем крашении показатели капиллярности и белизны. 6

3. Разработана технология проведения подготовки хлопчатобумажных трикотажных полотен к крашению с использованием эффективных ПАВ.

Научная новизна. Теоретически и экспериментально обоснована эффективность использования смеси анионоактивных и неионогенных ПАВ на основе изопропанола с конденсирующими добавками для освобождения х/б волокон от природных и технологических примесей. Установлено влияние ПАВ на изменение радиусов макро (rmax) и микропор (rmin) хлопчатобумажного волокна. Показано, что расчетные величины соотношения радиусов пор (rmin/rmax), угла поверхностного натяжения (Cos &) и капиллярность (Кэ) позволяют судить о преимущественном удалении природных или технологических примесей с волокна.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. На основе исследованных ПАВ разработан состав парафино-стеариновой эмульсии, отличающийся устойчивостью при хранении в процессе эксплуатации; разработаны составы варочных растворов для хлопчатобумажных трикотажных полотен, при использовании которых достигаются показатели капиллярности и белизны, необходимые для достижения высокого качества их окраски при последующем крашении прямыми, активными и кубовыми красителями без предварительного беления и после отбелки. Обоснована целесообразность применения препарата, состоящего из смеси анионоактивных и неионогенных ПАВ на основе изопропанола с конденсирующими добавками, для достижения максимальной степени очистки х/б трикотажных полотен от различных видов загрязнений. Разработанная в результате проведенных исследований технология подготовки хлопчатобумажных трикотажных полотен к крашению и составы варочного и белящего растворов испытаны на красильно-отделочном производстве ООО "Панинтер" СРГП, о чем свидетельствует акт о производственных испытаниях (см. приложение).

Равноценные по величине эффективной капиллярности результаты можно получить при значительном снижении концентрации NaOH в вароч7 ном растворе при условии введения в него сильного комплексообразова-теля (ОЭДФ) взамен силиката натрия.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации базируется на применении фундаментальных физико-химических законов, корректных теоретических и экспериментальных исследований, соответствием лабораторных и производственных испытаний, использованием современных средств и методов измерения, положительными результатами внедрения разработанной технологии в кра-сильно-отделочном производстве ООО "Панинтер" СРГП.

Методы исследования. В работе были использованы хлопчатобумажное трикотажное полотно арт.17, различные поверхностно-активные и текстильно-вспомогательные вещества, прямые, активные и кубовые красители, а также другие реагенты, строение и свойства которых приведены в методической части диссертации.

Задачи, поставленные в настоящей работе, решались теоретическими и экспериментальными методами.

Расчет радиусов пор, капиллярность и смачиваемость производился на 486 IBM PC/IT (программа "Kapillar").

Колористические характеристики оценивались на приборе "Texflash" фирмы Datacolor.

Белизна х/б трикотажного полотна определялась в единицах ISO на приборе "Texflash" фирмы Datacolor.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции Текстиль-98" "Современная технология и оборудование текстильной промышленности" (24-25 ноября 1998 г, МГТА им. А.Н.Косыгина, Москва) и на II Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы химии и химической технологии","Химия-99" (Иваново, 11-13 мая 1999 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, из них 2 тезисов докладов. 8

1. Желтова H.A., Булушева Н.Е. Влияние состава варочного раствора на качество подготовки хлопчатобумажных трикотажных полотен к крашению //Технология текстильной промышленности, 1999. - N1. -С. 68-71.

2. Желтова H.A., Фетисов В.В., Булушева Н.Е. Влияние ПАВ на полноту удаления парафиностеариновой эмульсии в процессе отварки хлопчатобумажных трикотажных полотен // Технология текстильной промышленности, 1999. - N2. -С. 59-62.

3. Желтова H.A., Фетисов В.В., Булушева Н.Е. Исследование влияния состава различных парафиностеариновых эмульсий на их устойчивость к различным физико-химическим воздействиям// Технология текстильной промышленности, 1999. - N3. -С. 68-71.

4. Желтова H.A., Маслова В.А., Булушева Н.Е. Влияние условий подготовки на колористический выход разных классов красителей при крашении х/б текстильных материалов // Тезисы докладов I) Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы химии и химической технологии "ХИМИЯ-99".- Иваново, 1999.-С. 192.

5. Желтова H.A., Фетисов В.В., Булушева Н.Е. Исследование влияния состава различных парафиностеариновых эмульсий на их устойчивость к различным физико-химическим воздействиям// Тезисы докладов научно-технической конференции "Современная технология и оборудование текстильной промышленности иТекстиль-98".-М.:МГТА, 1998. -С. 32.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа представлена на 111 машинописных страницах и содержит 27 таблиц, 12 рисунков и 46 наименований библиографических ссылок и приложение. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, методической части, пяти разделов экспериментальной части, выводов и списка литературы.

3.6 Выводы:

1. Изучено влияние состава варочных и отбельных ванн на изменение капиллярности и белизны х/б трикотажных полотен.

- исследованы 29 технологий отварки и беления, рекомендуемых в настоящее время. Установлено, что при периодическом способе подготовки х/б трикотажных полотен лучшие результаты достигаются при использовании 7 составов для отварки и беления, которые отличаются видом используемых ПАВ

- лучшее качество дают смеси НПАВ и АПАВ или смеси НПАВ со свойствами растворителя

- отсутствие едкого натра не снижает качества подготовки

2. Изучено влияние предварительной промывки на отварку и отбелку

- предварительная промывка (замочка) не оказывает видимого улучшения показателей качества трикотажных полотен при отварке, но дает отличный прирост белизны при последующей отбелке

3. Изучено влияние концентрации ПАВ в предварительной промывке

- выявлено оптимальная концентрация ПАВ

4. Изучен колористический выход красителя на волокно в зависимости от вида подготовки

- максимальный выход красителя дают образцы с предварительной промывкой

- при последующей отбелке отваренных образцов максимальный выход красителя имеют те же образцы

5. Предложен состав парафиностеариновой эмульсии, отличающейся высокой устойчивостью при хранении (при изменении Т от 20 до

107

1. Кричевский Г.Е., Текстильная химия. 1997, N3. с 30-36

2. Айзенштейн Э.М., Текстильная химия. 1997, N3. с 20-22

3. Сафонов В.В., Облагораживание текстильных материалов. М.: Легпромбытиздат, 1991

4. Кричевский Г.Е., Никитков В.А., Теория и практика подготовки текстильных материалов (из целлюлозных материалов). М.: Легпромиздат, 1989

5. Сафонов В.В., Технический прогресс в подготовке текстильных материалов к крашению. М.: Легпромбытиздат, 1991

6. Волков В.А., Поверхностно-активные вещества в синтетических моющих средствах и усилителях химической чистки. М.: Легпромиздат, 1985

7. Волков В.А., Кузнецова М.Е., Ордин В.Н., Известия вузов. Технология текстильной промышленности. -1994, N1. с.54-588 . Волков В.А., Леонов Д.Л., Кузнецов М.Е., Ордин В.Н. , Известия вузов. Технология текстильной промышленности. -1994, N1. с.58-61

8. Сафонов В.В., Атрепьева Л.В., Волков В.А., Химическая промышленность. -1990, N2. с.79-81

9. Теоретические и практические методы крашение текстильных материалов и синтеза красителей, Иваново, 1991

10. Методические указания по коллоидной химии. Лабораторная работа N 6 " Определение размера частиц в коллоидных системах оптическим методом".

11. Лабораторный практикум по химической технологии волокнистых материалов. М.: Легкая индустрия, 1976 г.

12. ParickP.V., Agnihotri V.J., Kaira S.S.Text.inds. 1968,V.132, N10&

13. Kling A. Testil Praxis& 1984, Bd.39, N6.- Там же N11&

14. Изьюрова И.В., Семенов В.П., Добрынини М.А. и др. Деп.ВНИИПИЭИлеспром, 1981, N635.108

15. Аким ГЛ., Давыдовская Л.Г., Савина Г.Г., Потыха E.H. Химия древесины, 1982, N1.

16. Neveling V.Sebb W. Textilberichte. 1977, Bd.95 N1/2.

17. Riester E. Meliiand Textilberichte, 1986, Bd. 10.

18. Кричевский Г.Е., Никитков B.A. Теория и практика подготовки текстильных материалов (из целлюлозных волокон).- М.: Легпромбытиз-дат, 1989.

19. Шихер М.Г. Беление хлопчатобумажных тканей. -М.: 1975.

20. Кинд В. Беление растительных волокон. Пер. с нем. М.,1. Л.,1937.

21. Обзоры по основным направлениям развития отрасли. Хлопчатобумажная промышленность. Вып.6. Новые отбеливающие препараты и способы беления текстильных материалов.-М., 1984.

22. Neveling Sebb., Problematik Н202 in der Textiiindustrie.-Textilbetrieb& 1979, V.96, N7&

23. Заявка 1453352 (Великобритания), 1977.

24. Заявка 2503746 (Япония), 1977.

25. Лебедева В.И., Скатова Т.В. Беление целлюлозных материалов перекисью водорода, активированной амидами. Изв.ВУЗов.ТТП., 1978, N4.27. Пат. 4110074 (США).28. Пат. 3986973 (США).

26. Пат. 2005744 (Великобритания).

27. Sandy V.C. Colorage. 1976, V XXIII, Desember. N 25А.31. Пат. 4337060 (США).

28. Подготовка хлопчатобумажных тканей, проспект фирмы "Хехст", 1983.

29. Neg P.Texti! Praksis, 1974, Bd.29 N 10, Там же N11.109

30. Лебедева В.И., Мельников Б.Н. Использование перегретого пара при белении хлопчатобумажных тканей перекисью водорода.-Изв.ВУЗов.ТТП., 1980, N4.

31. Антоновский В.Л. Органические перекисные инициаторы.-М.,1972.

32. Szilard J.A., Bleaching agents and Techniques. London, 1973.

33. Лебедева В.И., Мельников Б.Н. Новые отбеливающие препараты (Хлопчатобумажная промышленность)7 М. ЦНИИТЭИЛегпром, 1984.

34. Емельянов Б.В. Прикладные исследования в области химии неорганических перекисных соединений. Рига, 1974.

35. Вольнов И.И. Перекисные соединения щелочных металлов.- М.,1980.

36. Шамб У. Сеттерфилд Ч., Вентворс Р. Перекись водорода. Пер.с англ. M., Kovacs I., Zosaczi В. Witrarapide fserschonende Baum wollbeiche -Textillveredlung, 1979, T40.

37. Marty B.W. Actualle verfahren in der kontinueb Breitvrbehandlung -textil praxis International, 1980, N5.

38. Ковтун Л;Г; Технология отделки трикотажа.- М.: Легпромбытиздат,1990.

39. Шалов И.И. и др. Технология трикотажа. М.: Легпромбытиздат,1986.

40. Шалов И.И. и др. Технология трикотажного производства.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

41. Кричевский Г.Е. и др. Химическая технология текстильных материалов. -М.: Легпромбытиздат, 1985.

42. Архипова Т.Н., Демидова В.К., Ермолаева A.A., Райхлин Ф.И. Применение новых вспомогательных химических веществ в текстильной промышленности. М.:Центральное бюро технической информации, 1959.