CC BY
40
4. Кошелева, М.К. Методические указания по выполнению учебно-исследовательской работе «Анализ текстильных материалов как объектов технологических исследований». / М.К. Кошелева. М.: МГТА им. А.Н. Косыгина, 1992.
5. Кошелева, М.К. Исследование кинетики процесса сушки материалов, различающихся своей структурой. / М.К. Кошелева Дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. М.: МТИ им. А.Н. Косыгина, 1975.
6. Кошелева, М.К. Устройство для промывки движущейся ткани. / М.К. Кошелева, A.A. Щеголев, A.B. Пичугин. Патент РФ на полезную модель, приоритет от 10.03.05.г., опубликовано 27.08.05., Бюл. №24.
УДК 677.016.253
М.К. Кошелева, А.А. Щеголев, С.Н. Шацких, А.П. Кереметина, А.В. Ямышев
Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина, Москва, Россия ГОУ СОШ №1145 имени Фритьофа Нансена, Москва, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССА ПРОМЫВКИ ТОНКОСУКОННЫХ ШЕРСТЯНЫХ ТКАНЕЙ И ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ИХ ПРОМЫВКИ
Research kinetics process of cordlike periodic washing thin-cloth woolen fabrics with use of a mix of surface-active substances with a certain combination that gives synergistic effect is conducted. The rational combination of stages of multiphasic process of cordlike washing dense thin-cloth woolen fabrics that allows to reduce the general duration of process of washing is defined, to raise its ecological safety.
Проведено исследование кинетики процесса жгутовой периодической промывки тонкосуконных шерстяных тканей с использованием смеси поверхностно-активных веществ с определенным сочетанием, что даёт синергический эффект. Определено рациональное сочетание стадий многостадийного процесса жгутовой промывки плотных тонкосуконных шерстяных тканей, что позволяет сократить общую продолжительность процесса промывки, повысить его экологическую безопасность.
В настоящее время промывка шерстяных тканей осуществляется в водных промывных растворах. В качестве моющих веществ применяются поверхностно-активные вещества (ПАВ) или их смеси (в тех случаях, когда смесь дает положительный, так называемый синергический эффект.)
При промывке загрязнение находится в текстильном материале в двух состояниях: растворенное в пропиточном растворе и сорбирование на поверхности волокон. Растворенное загрязнение с текстильного материала удаляется чисто механическим путем - заменой пропиточного раствора на
промывную жидкость (воду). Удаление сорбированного загрязнения происходит в результате десорбции последнего с поверхности волокна и его диффузии в межволоконном пространстве в направлении уменьшения концентрации, т.е. к поверхности текстильного материала и далее в ядро потока промывного раствора.
В ходе приготовления промывных растворов и проведения процесса промывки необходимо строго соблюдать установленные режимы и рецептуры: учитывать повышенную чувствительность кератина шерсти к действию щелочной среды и повышенной температуры, а значит, контролировать рН раствора и температуру, не использовать воду с высоким содержанием солей, обуславливающих ее жесткость, не допускать обратного оседания на ткань загрязнений из промывного раствора.
Особенностью процесса периодической промывки является его много стадийность.
Процесс промывки включает следующие стадии: «смывка», во время которой через спрыски на ткань подается чистая теплая вода, отработанная отработанный промывной раствор постепенно сливается в спускное устройство; «размыл», во время которого жгуты ткани многократно пропитываются моющим раствором и многократно отжимаются при закрытых спускных устройствах.
«Смывку» проводят сначала при ограниченном объеме пропускаемой через ванну воды, а во время стадий, следующих за «размылом», путем регулировки спрысков и спускных устройств увеличивают интенсивность подачи воды. Эти стадии процесса промывки называют условно «малая вода», «средняя вода», «большая вода» (в ходе этих стадий изменяется модуль ванны и промывной температура воды).
Продолжительность промывки зависит от поверхностной плотности ткани, вида загрязнений и их количества, а также от предшествующих и последующих стадий (промывка суровой ткани, промывка после валки, промывка после карбонизации, промывка после крашения и др.). Большое значение имеет правильный выбор состава промывного раствора.
Как правило, продолжительность процесса промывки тонкосуконных шерстяных тканей по действующим на предприятиях технологическим режимам составляет 210 минут, а для тканей с поверхностной плотностью около 500 г/м и тканей светлых тонов продолжительность может возрастать. При такой продолжительности процесса расходуется большое количество промывной воды, образуется большое количество загрязненных удаляемыми веществами и добавляемыми в процессе промывки химикатами сточных вод, расходуется большое количество электроэнергии.
Разработан и многократно проверен в промышленных условиях рациональный режим промывки шерстяных тканей (пальтовых чистошерстяных драпов), позволяющий устранить из рецептуры промывного раствора соду, сократить продолжительность процесса промывки, уменьшить количе-
ство промывной воды и сточных вод, снизить их загрязненность и улучшить условия труда. В рецептуру промывного раствора включена смесь анионак-тивного и неионогенного поверхностно-активных веществ, обладающих высокой биологической разлагаемостью (метаупон и превоцелл W-OF, суль-фонол НП или сульфонат и синтанол AJIM-10). Определено рациональное соотношение концентрации ПАВ и рациональное сочетание продолжительности отдельных стадий процесса промывки для различных групп шерстяных тканей.
Ниже приводится этот технологический режим, поскольку анализируются экспериментальные кривые кинетики промывки тонкосуконных шерстяных тканей именно по этому технологическому режиму для одной из тканей.
Промывка проводится на жгутовых машинах периодического действия.
Продолжительность отделочных стадий, температура воды, модуль промывной ванны и состав промывного раствора: «смывка» - 30 минут: Температура 40-45 °С; Модуль ванны - 7. «размыл» - 20 минут: Температура 40-45 °С; Модуль ванны - 7.
Состав промывного раствора, концентрация, г/л: Анионактивное ПАВ - 0,4; Неионогенное ПАВ -0,1. рН моющего раствора 7,4 - 7,7.
Контроль концентрации ПАВ в промышленном растворе может осуществляться с применением фотоэлектроколориметра. «малая вода» - 50 минут: Температура 40-45 °С; Модуль ванны - 7. «средняя вода» - 40 минут: Температура 30-35 °С; Модуль ванны - 8. «большая вода» - 40 минут: Температура 20-25 °С; Модуль ванны - 10.
Общая продолжительность процесса - 180 минут.
В действующих технологических режимах продолжительность процесса промывки рассматриваемых тканей не менее 210 минут.
В рецептуре промывного раствора использовалась смесь ПАВ, что позволило устранить уксусную кислоту, кальцинированную соду и снизить концентрацию ПАВ [1].
Экспериментальное исследование кинетики процесса промывки тонкосуконных шерстяных тканей проводились на лабораторной установке, моделирующей жгутовую промывную машину.
Опыты проводились по следующей методике. Образец ткани взвешивался (для определения модуля ванны), затем закреплялся на валах и промывался раствором в соответствии с приведенным выше технологическим режимом, в соответствии с ним определялось и время каждой стадии процесса периодической промывки. Температура воды контролировалась термометром, для измерения объема воды использовался мерный цилиндр, продолжительность каждой стадии фиксировалась секундомером.
Качество промывки контролировалось по следующим нормативным показателям: массовая доля жировых веществ в ткани (Сж, %) по ГОСТ 4659-79 «Ткани и пряжа чистошерстяные и полушерстяные»; массовая доля веществ, экстрагируемых этиловым спиртом - мыла (См, %); устойчивость окраски к сухому трению по ГОСТ 4659-79 (Тр, баллы).
В рецептуре промывного раствора использовались современные биологически разлагаемые поверхностно-активные вещества (ПАВ).
Современные синтетические моющие средства для химической чистки (усилители) представляют собой композиции, состоящие из поверхностно-активных веществ различных классов и органических растворителей. Смеси ПАВ при определенном соотношении компонентов обладают более высоким моющим действием, чем индивидуальные вещества.
За более чем полуторасталетнюю практику химической чистки в качестве растворителей были опробованы различные органические жидкости, в том числе скипидар, керосин, бензин, бензол, четыреххлористый углерод, фреон, перхлорэтилен, трихлорэтилен и др. От некоторых растворителей пришлось отказаться по эстетическим соображениям: вещи после обработки в них долго сохраняли неприятный запах, другие были отклонены из-за повышенной пожароопасности, третьи - в результате высокой токсичности.
Растворители химической чистки в соответствии с современными требованиями должны удалять жиромасляные компоненты загрязнений, предотвращать осаждение пигментных и инкрустирующих загрязнений, не придавать изделиям после обработки неприятного запаха, не растворять волокна, иметь малую токсичность, не быть пожароопасными и иметь невысокую стоимость.
При очистке изделий в среде органических жидкостей растворимость жиромасляных компонентов загрязнений можно улучшить, изменяя параметр растворимости смеси растворителей, вводя в нее кроме традиционных углеводородов или хлоруглеводородов сорастворители - органически полярные жидкости с высоким значением параметра растворимости. Для повышения моющей способности органических растворителей обязательно введение в моющие ванны поверхностно-активных веществ, причем в отличие от стирки после адсорбции части ПАВ на тканях и загрязнениях равно-
весный раствор должен содержать мицеллы. Большое внимание исследователей и технологов привлекает возможность создания и применения в промывке новых ТВВ. Наиболее перспективным в этом направлении является использование композиции неионогенных ПАВ. Композиции на базе ал-килфенола и азотсодержащих ПАВ пригодны для промывки как малозагряз-ненных текстильных изделий (содержание жира до 11,7 %), так и загрязненных изделий (19,5 %).
На многих предприятиях текстильной промышленности процесс промывки шерстяных тканей осуществляется в водных растворах, в которые добавляются кальцинированная сода и моющее средство (одно из ПАВ).
Кальцинированная сода, умягчает воду и омыляет часть шерстного жира, образуя дополнительно мыла, необходимые для промывки. Ранее считалось, в этом случае необходимо поддерживать рН >10 и высокие концентрации соды.
Кальцинированная сода существенно ухудшает качественные показатели шерстяной ткани, в частности ткань становится более жесткой. Использование кальцинированной соды создает необходимость введения стадии кислования (обработка уксусной кислотой), что увеличивает общую продолжительность процесса, кроме того кальцинированная сода и уксусная кислота загрязняют сточные воды.
Таким образом, проведены экспериментальные исследования кинетики жгутовой промывки плотных шерстяных тканей. Определено рациональное сочетание отдельных стадий многостадийного процесса промывки при использовании смеси поверхностно-активных веществ в рецептуре промывного раствора.
Библиографические ссылки
1. Кошелева, М.К. Способ жидкостной обработки шерстяных тканей/ М.К. Кошелева [и др.]; / МГТУ им. А.Н. Косыгина. Патент РФ №2163650 Опубликовано 27.02.01, бюл. №6.
2. Сажин, Б.С. Пути повышения эффективности процесса промывки текстильных материалов/ Б.С. Сажин, В.А. Реутский, М.К. Кошелева. М.: Лег-промбытиздат, 1988.
