ФОРМОВАНИЕ И КРАШЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

A UNiVERSUM:

№9(114)_ДД ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_сентябрь. 2023 г.

DOI: 10.32743/UniTech.2023.114.9.15972 ФОРМОВАНИЕ И КРАШЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА

Шаманов Шавкат Холмуротович

докторант,

Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности,

Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]

Хасанова Саодат Хаитовна

канд. техн. наук., доцент Ташкентского института текстильной и легкой промышленности,

Республика Узбекистан, г. Ташкент

FORMING AND DYING OF SYNTHETIC FIBER

Shavkat Shamanov

Doctoral student, Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Republic of Uzbekistan, Tashkent

Saodat Khasanova

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Republic of Uzbekistan, Tashkent

АННОТАЦИЯ

В научной статье рассматривается возможность получения волокон из различных соотношений первичного и вторичного ПЭТ гранул на лабораторной установке с последующим крашением их по способам «в массе» и «в растворе». Определены прочностные показатели окрашенных ПЭТ-волокон. Для достижения высокого показателя интенсивности и прочности окраски ПЭТ-волокна с соотношением ППЭТ: ВПЭТ 70х30 рекомендовано проводить процесс крашения при температуре 95°С в течении 60 минут.

ABSTRACT

The scientific article examines the possibility of producing fibers from various ratios of primary and secondary PET granules in a laboratory installation, followed by dyeing them using the "bulk" and "in solution" methods. The strength properties of dyed PET fibers were determined. To achieve a high intensity and color strength of PET fiber with a PPET:VPET ratio of 70x30, it is recommended to carry out the dyeing process at 95°C for 60 minutes.

Ключевые слова: формирование, ПЭТ-волокно, первичная и вторичная гранула, крашение, красители, интенсивность окраски, прочностные показатели.

Keywords: formation, PET fiber, primary and secondary granules, dyeing, dyes, color intensity, strength indicators.

Синтетические волокна занимают особое место в производстве текстильных материалов бытового и технического назначения. Среди широко используемых волокон превалирует ПЭФ-волокна, при получении, которых на данное время применяют в основном отходы ПЭТ-бутылок. Как известно для производства пластиковой упаковочной продукции применяют полимеры с высокой молекулярной массой. В результате вторичной переработки расплав полимера приобретает характеристическую вязкость, достаточную для формирования волокна. Кроме того, переработка пластика позволяет сократить расходы на сырье, энергоресурсы и неблагоприятное влияние на окружающую среду. При этом переработанное

ПЭТ-волокна имеют более низкую температуру плавления, кристалличность и прочность по сравнению с первичным полиэфирным волокном, что связано с термическим разложением полимера [1].

В работах [2,3] авторы изучали формование волокон из первичного и вторичного гранул, а также из хлопьев пластиковых ПЭТ тар. В исследованиях процесс волокнообразования проводилось на экспериментальной лабораторной установке. Для установки возможности совместного применения первичного и вторичного гранул были составлены композиций на их основе: ППЭТ:ВПЭТ 90х10, ППЭТ:ВПЭТ 80х20 и ППЭТ:ВПЭТ 70х30.

Библиографическое описание: Шаманов Ш.Х., Хасанова С.Х. ФОРМОВАНИЕ И КРАШЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 9(114). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/15972

№ 9 (114)

A UNÍ ¿Шь ТЕ)

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

сентябрь, 2023 г.

Как известно в процессе вытяжки происходит ориентация макромолекул по оси волокна и впоследствии повышается механическая прочность. Однако в надмолекулярной структуре недостаточно подвергнутом вытяжке волокне преобладает аморфные участки нежели кристаллическое, что приводит большей усаживаемости последнего в процессе водной обработки. Так усаживаемость нетермофикси-рованного ПЭТ-волокна составляет 5-15%, а волокне подвергнутой к термической обработки этот показатель равен к 1-4%.

Окрашивание волокон можно проводить как в массе, так и в растворе, при этом крашение концентратами более перспективно, так как их можно вводить непосредственно перед формированием непрерывного волокна. Красители должны обладать высокой термостойкостью (близких к 300°С) и химически устойчивыми при высоких температурах к агрессивным средам. Для этого существуют специ-

альные термостойкие полимерорастворимые красители, такие как производные фталоцианина, хинак-ридоны, нафталин, оксиды кадмия и железа. Для крашения по способу "в массе" применялся суперконцентрат (Masterbatch) (продукция компании Global Colors), состоящий из полимеров, восков или парафинов, используемых для придания цвета, а также особых свойств изделиям из пластмассы. Для этого в композицию первичного и вторичного ПЭТ гранул были введены гранулы мастербач (темное бордо) в количестве 0,5-9%. В процессе расплавления при температуре 2700С гранулы волокнообразу-ющего полимера и мастербача равномерно распределяются в расплаве, из которого далее равномерно формируется окрашенное полиэфирное волокно. Цветовые характеристики ПЭТ-волокон определены при помощи модели CIE L*а*b*. На рис.1. показано зависимость интенсивности окраски волокна от концентрации мастербача.

16 п

^ 14 -12 10 8 6

03

н

<D CP

д л

Ö о д

CQ

К о

д

<&

н д S

2

1 2 3 4 5 6 7 8 Концентрация красителя, %

ППЭТ:ВПЭТ 90:10

ППЭТ:ВПЭТ 80:20

Рисунок 1. Зависимость интенсивности окраски от концентрации мастербача

Как видно из рисунка при увеличении количества мастербача в смеси от 0,5% до 9% интенсивность окраски волокон обеих соотношений увеличивается на 2,5 и 3 раза, что количественно отражается

на значениях насыщенности и цветовом тоне данных волокон. При проведении окрашивания в массе краситель распределяется в волокне на субмикроскопическом уровне, что наглядно проявляется на результатах после мыльной обработки (табл.1).

Таблица 1.

Зависимость интенсивности и прочности окраски от композиции ПЭТ- гранул

4

0

0

9

Наименование Интенсивность Прочность к мыльной

волокон окраски, К/S обработке, баллы

до промывки после промывки

ППЭТ:ВПЭТ 90:10 10 10 5/5/5

ППЭТ:ВПЭТ 80:20 11 11 5/5/5

Определение прочности окраски ПЭТ-волокон к мыльной обработке показало, что во всех случаях наблюдается высокие прочностные показатели равной к 5 баллам. Крашение в растворе проводилось

на образце ПЭТ-волокна соотношением 70х30. Температура крашения поддерживалось в пределе 90-95°С, продолжительность обработки варьировалось при 30, 45 и 60 мин (рис.2).

№ 9 (114)

А1

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

сентябрь, 2023 г.

10

§ 9 .f 8 У 7

PQ К

О

X 0 р 2

20 40

Продолжительность крашения, мин.

60

0

ППЭТ ППЭТ:ВПЭТ 70:30

Рисунок 2. Влияние продолжительности крашения при температуре 90-950С на интенсивность окраски

ПЭТ-волокон

Результаты, приведенные на рис.2. показывают, как и у волокна из первичного гранулы. В целях

что крашение волокна ППЭТ:ВПЭТ 80:20 при тем- установления прочности окраски полиэфирные во-

пературе кипения в течении 1 часа позволяет до- локна были подвергнуты к мыльной обработке

стичь на нем одинакового значения интенсивности, (табл.2).

Таблица 2.

Влияние времени крашения на устойчивость окраски волокна к мылу

Номер образца Температура крашения, 0С

70-75 80-85 90-95

№1 ( t=30 мин) 3/4/3 4/5/4 4/5/4

№2 (t=45 мин) 4/4/5 4/4/3 4/4/4

№3 ( t=60 мин) 5/4/5 5/5/4 5/4/5

Как видно из таблицы с повышением температуры и продолжительности крашения происходит упрочнение окраски волокна к мокрому воздействию на 1-2 балла по сравнению с волокнами, окрашенными при более низких температурах, что связано с капсуляцией молекул дисперсного красителя на свободных объемах субстрата [4].

Рентгеновские исследования (РСА) ПЭТ-волокон проводилось рентген дифрактометре «Panalytical Empyrean», оснащенной Cu трубкой (Ka1=1.5406A). Измерения проводились при комнатной температуре в интервале углов 20, в диапазоне от 5° до 90° в режиме пошагового сканирования с шагом 0.013 градуса и временем накопления сигнала в точке 5 с. Снимки рентгеновских исследований представлены на рис.3.

Рисунок 3. Сравнительная дифрактограмма ППЭТ, ВПЭТ, ППЭТ:ВПЭТ 70:30 и производственного

ВПЭТ-волокна

№ 9 (114)

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

сентябрь, 2023 г.

Как видно из дифрактограммы измельченных ПЭТ волокон из ППЭТ и ППЭТ:ВПЭТ 70:30, сформованных в лабораторной установке имеют одинаковые интенсивности рассеяния. При сравнении ин-тенсивностей рассеяния рентгеновских лучей установлено, что высокий показатель рассеяния наблюдается у волокон, выработанных в лабораторных условиях при 26=21°. Эти волокна обладают меньшей кристаллической областью, большей аморфной зоной по сравнению с ВПЭТ-волокном, производственного выпуска, которое имеет высокую интенсивность рассеяния в двух участках дифрактограммы, в частности при 26=17,5° и 26=25°. Такое проявление рассеяния у ПЭТ-волокон, полученных,

в лабораторных условиях является результатом недостаточной ориентации макромолекул полиэтилен-терефталата в процессе формования, что связано отсутствием поэтапного вытягивания волокон. Отличительное различие в интенсивности рассеяния у производственного ВПЭТ-волокна является результатом проведения всех необходимых процессов, включенных в технологический регламент производства данного синтетического волокна.

Таким образом, на основе проведенных исследований показано возможность формования ПЭТ-волокна из смеси первичного и вторичного гранул соотношений ППЭТ:ВПЭТ 90х10, 80х20 и 70х30 с последующим колорированием их по способам «в массе» и «в растворе».

Список литературы:

1. Абхиджит Маджумдар, Сандип Шукла, Аншу Анджали Сингх, Sanchi Арора. Круговая мода: свойства тканей, изготовленных из механически переработанных полиэтилентерефталатных (ПЭТ) бутылок. https://doi.Org/10.1016/j.resconrec. - 2020.104915.

2. Шаманов Ш.Х., Хасанова С.Х., Набиева И.А. Изучение процесса крашения полиэфирного волокна. Журнал "Вестник науки и образования". Москва - 2018. - № 12 (48). - с. 23-26.

3. С.Х. Хасанова, Ш.Х. Шаманов, И.А. Набиева. Изучение возможности получения и формования волокон из местных полиэтилентерефталатных гранул. Вестник СПГУТД, №1, 2020, с. 124-126.

4. Н.С. Султонова, С.Х. Хасанова, Ш.Х. Шаманов. Получение ПЭТ-волокна из смеси гранул. Innovative Development in Educational Activities ISSN: 2181-3523 VOLUME 1 | ISSUE 3 | 2022. Scientific Journal Impact Factor (SJIF) 2022: 4.654. с.71-78.