CC BY
10Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=4.63) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=22230
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ХИМИЧЕСКОЙ ОТДЕЛКИ ТРИКОТАЖНОГО ПОЛОТНА
А. А. Миратаев, А. А. Абдумажидов
Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности
АННОТАЦИЯ:
В статье приводятся результаты исследований по применению нетрадиционных видов энергоносителей, в частности по использованию высокочастотного (ВЧ) -излучения как тепловой обработки процесса беления и крашения активными красителями трикотажного полотна. При этом установлено ускорение процессов в 6-8 раз, сохраняя при этом всех качественных показателей готового трикотажа. Результатами ИК-спектральных анализов доказано, что при применении ВЧ-излучения в процессах химической отделки не изменяется молекулярная структура волокон трикотажного полотна.
Ключевые слова: Трикотажное полотно, беление, крашение, тепловая обраборка, высокочастотное излучение, продолжительность процесса, ИК-спектральный анализ.
В последние годы в мировой практике прослеживается тенденция достижения высоких показателей качества готовой продукции при одновременном снижении расходов на ее производство, что достигается в основном путем использованием более дешевых и эффективных химических реагентов и экономией энергоносителей. Тепловая обработка составляет основу практически всех химико-технологических процессов, и в данном направлении прослеживаются две тенденции: В первом случае экономия энергоносителей достигается в результате улучшения конструкции аппаратуры, изменения ее материалоемкости, и следовательно, стоимости. Данное направление является весьма неперспективным, так как принципы совершенствования аппаратуры практически исчерпали себя. Второе направление ориентировано на принципиальное изменение физических основ нагрева волокнистого материала и имеет большие перспективы. Нагрев осуществляется путем применения электромагнитных излучений, так называемым диэлектрическим нагревом или нагревом диэлектриков в электромагнитном поле высокой (106-107 Гц) и сверхвысокой (109-1010Гц) частоты. Колебательные высокочастотные процессы сопровождаются интенсивным межмолекулярным трением, что приводит к выделению большого количества тепла. Скорость нагрева волокнистого
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=4.63) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=22230
материала превышает 100 градусов в секунду, а коэффициент полезного действия утилизации энергии достигает 85 % [1].
В настоящее время заслуживают внимания способы интенсификации технологических процессов, которые базируются на применении нетрадиционных видов энергоносителей, и, в частности, радиоволны высокочастотного и сверхвысокочастотного диапазона. Микроволновое (МВ) поле способно резко ускорить протекание различных химических реакций, выполнить быстрый объемный нагрев многих жидких и твердых веществ, повысить эффективность сушки, реализовать химические превращения, происходящие под влиянием термических и иных воздействий медленно или не протекающие вовсе [2].
Известны ряд подобных исследований по разработке комплексной технологии переработки ПАН волокна нитрон в смеси с хлопковым волокном. Интересные результаты получены нами при подготовке (отварка, беление) смесевого трикотажа содержащего хлопковое волокно и волокна нитрон в поле высокочастотного излучения.
В качестве объекта исследования был использован смесевой трикотаж, который в своем составе содержит хлопковое волокно-90% и волокна нитрон-10%. Обработка смешанных тканей проводились так, чтобы не нарушались свойства синтетической составляющей смеси. Выбирались такие условия обработки, при которых необходимый технологический эффект достигался бы при максимальном сохранении комплекса ценных физико-механических свойств данной волокнистой смеси и ее наиболее слабого компонента [3].
При этом необходимо помнить, что технология подготовки изделий из смесей волокон формируется на основе закономерностей и условий, характерных для соответствующих изделий однокомпонентного состава, с учетом свойств отдельных компонентов, степени их загрязненности природными и технологическими примесями и задач, выполняемых в результате соответствующих операций. Учитывая всё это, представляло интерес исследование процесса подготовки трикотажа из чистого хлопка в условиях, предложенных для смесевого трикотажа, т.е. подготовка в поле высокочастотного излучения.
Нами исследована возможность химической отделки (отварка, беление, крашение) трикотажа из чистого хлопкового волокна в поле высокочастотного излучения.
Сначала процесс подготовки осуществлен по традиционному методу. Согласно этому способу процесс проводили в ванне, содержащей:
Н2О2 - 2 г/л, NaOH - 2 г/л, Na2SiÜ3 - 30 г/л, ПАВ(ОП-10) - 0,5 г/л.
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=4.63) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=22230
Обработка проводилась при температуре 980С, в течении 2 часа. После чего проводилась промывка горячей и холодной водой.
Подготовка в поле высокочастотного излучения проводилась в растворе вышеприведенного состава, с варьированием времени обработки и мощности высокочастотного излучения. После чего проводилась промывка образцов для удаления загрязнений и остатка растворов химических веществ.
В таблице 1 приводятся сравнительные качественные показатели трикотажных образцов, подготовленных по традиционному и предложенному способами.
Таблица 1
Показатели трикотажных образцов, подготовленных по предложенному и
контрольному способами
№ Мощност ь ВЧ излучения , Вт. Время обрабо тки мин. Степен ь белизн ы,% Капил-лярност ь, мм/час Воздухо-прониц., -5 Л см /см се к Разрывная прочность
по длине по ширине
1 500 5 77.7 122 825 154,9 160,1
2 500 10 79,2 131 96,6 155,1 159,2
3 500 15 82,4 180 101,3 1504 154,2
4 500 30 84,8 184 106,6 152,4 155,2
5 Контр. 120 84,0 182 78,6 146,7 148,0
Анализируя данные в таблице можно заключить о возможности получения требуемого качества подготовки трикотажа в течении более короткого промежутка времени, используя высокочастотного излучения. Это объясняется тем, что при традиционном нагреве передача теплоты от нагревателя к нагреваемому объекту происходит постепенно, с возникновением температурного градиента. При воздействии на образец ВЧ- излучения нагревание обусловлено взаимодействием МВ-излучения, обладающего достаточно хорошей проникающей способностью. В результате нагревание происходит сразу по всему объему облучаемого образца. По таблице видно, что многие качественные показатели, полученные при применении предложенного способа, значительно превосходят показателей контрольного образца.
Следующим этапом являлось изучение возможности крашения отбеленных образцов под высокочастотным излучением различными классами красителей. Приводим результаты крашения активными красителями.
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=4.63) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=22230
Процесс крашения по традиционному методу осуществлен согласно известной методике, периодическим способом. Состав красильной ванны: Активный краситель- 6% (от масс. волокн.), NaCl - 20 г/л, Na2CO3 - 5г/л. Крашение проводилось при температуре 920С, в течении 90 мин. После чего проводилась промывка холодной водой, раствором мыла 3 г/л при 400С, и еще два раза холодной водой.
Крашение в поле высокочастотного излучения проводилось в высокочастотной установке MS - 2022G, где создается электромагнитное поле с частотой 2,450 МГц. Крашение проводилось в растворе выше приведенного состава, в течение 5-20 минут с варьированием мощности ВЧ -излучения 350-700 Вт. После чего проводили промывку образцов для удаления незафиксированного красителя. Промывка проводилась последовательно холодной водой, раствором мыла 3 г/л при 400С, и еще два раза холодной водой.
Высушенные образцы окрашенных материалов подвергались к определению интенсивности окраски. Данные интенсивности окраски приведены в таблице 2.
Таблица 2
Интенсивность окраски образцов, окрашенных в различных условиях
Продолжи- Интенсивность окраски, К/S
тельность
крашения, Контрольн. При 350 Вт При 500 Вт При 700 Вт
мин (окраш. при ВЧ излучения ВЧ излучения ВЧ излучения
обычн. усл.)
5 0 2,1 4,6 4,4
10 0 6,0 10,5 10,1
15 2,7 7,2 16.6 14,5
20 4,8 7,6 17,3 15,8
90 15,5 - - -
Из таблицы следует, что ВЧ способ обеспечивает сокращение длительности процесса крашения. При этом достигается более высокая интенсивность окраски в трикотажном образце. Наилучшим результатом выбран результат полученный при применении ВЧ-излучения мощностью 500 Вт. при продолжительности 15 минут.
Преимущества высокочастотного нагрева в отличие от других методов термообработки, связанных с внешним подводом тепла, обусловлены тем, что
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=4.63) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?ld=2223Q
энергия электромагнитного поля преобразуется в тепло непосредственно в материале, обеспечивая его объемный нагрев независимо от теплопроводности.
Для выявления влияния ВЧ излучения на молекулярную структуру трикотажных полотен был проведен ИК- спектральный анализ образцов окрашенных активными красителями по традиционному способу и окрашенных под ВЧ-излучением. На рис.1 и рис.2 приведены ИК-спектры данных образцов.
136.0
3400.0 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400.0
N3
Рис.1. ИК-спектр образца, окрашенного обычным способом
1 1 8.0 _,_,_,_,_,_,_,_,__ _,_ |_,
3400.0 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400.0
N4
Рис.2. ИК-спектр образца, окрашенного применением ВЧ излучения.
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=4.63) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=22230
По результатам ИК-спектрального анализа обеих образцов можно сделать вывод о том, что в области отпечатков пальцев они практически близки, нет сильного различия. ИК-спектры исследуемых образцов незначительно отличаются лишь по интенсивности полос поглощения в области водородных связей 3226-3231. Это означает, что при процессах химической отделки ВЧ -излучение не оказывает влияние на структуру волокон трикотажного полотна из хлопка.
- При использовании ВЧ-излучения как тепловой обработки процесса беления и крашения активными красителями трикотажного полотна из хлопка наблюдается ускорения процессов в 6-8 раз, сохраняя при этом всех качественных показателей готового трикотажа.
- Согласно результатам ИК-спектральных анализов, при применении ВЧ-излучения в процессах химической отделки не изменяется молекулярная структура волокон трикотажного полотна.
1. Бердоносов С.С., Бердоносова Д.Г., Знаменская И.В. Микроволновое излучение в химической практике // Химическая технология. № 3, 2000, с.1-7.
2. Побединский В.С. Активирование процессов отделки текстильных материалов энергией электромагнитных волн ВЧ, СВЧ и УФ диапазонов. Иваново: ИХР РАН, 2000. 128 с.
3. Умурзаков Э.Э. Разработка технологий подготовки и крашения смесевой ткани на основе хлопка и нитрона. Дисс. кандидата технических наук, Т., 1996, 102 с.
Выводы:
Использованная литература:
Scientific Journal Impact Factor (SJIF 2022=4.63) Passport: http://sjifactor.com/passport.php?id=22230
