CC BY
17
УДК 677.027.254
М.Л. Кул1гш
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПАРАМЕТР1В ПРОЦЕСУ ПОДГОТОВКИ ХОЛОДНИМ СПОСОБОМ НА Г1ДРОФ1ЛЬН1 ВЛАСТИВОСТ1 ТКАНИН
До^джено вплив iнтенсивностi операцИ промивання та концентрацИ ПАР у
вiдбiлюючому розчинi на показники якостi тдготовленог тканини. Встановлено вплив
ци^в просочення-вiджим на капiлярнi властивостi тканини, вплив концентрацИ ПАР
та iнтенсивностi промивки на капiлярнi властивостi оброблено'1 тканини.
Останшм часом, у зв'язку з постшним подорожчанням енергоноспв на световому i внутршньому ринках, текстильш падприемства прагнуть мiнiмiзувати енергетичнi витрати на виробництво продукци. Фарбувально-опоряджувальне виробництво текстильно! промисловосп вiдрiзняeться високим споживанням води, теплово! та електрично! енерги. На багатьох вiтчизняних текстильних пвдприемствах або вщмовляються ввд використання пари у процесах подготовки, через його високу варпсть, або скорочують до мiнiмуму його використання [1, 2].
Ця обставина ставить перед технологами завдання перегляду трацицшно! технологи проведения вiдварки i бiлiння у напрямку або скорочення часу обробки, або об'еднання цих стадш в одну, чи повну замiну процесiв ввдварювання на холодний споаб бiлiння.
У закордоннiй практищ найбiльше застосування знаходить плюсувально-накатний споаб бшння, який практикуеться, головним чином, на текстильних фабриках з невеликими обсягами випуску продукци. Вш використовуеться або як процес з одшею стадаею перед фарбуванням чи друкуванням, або iнодi комбiнуеться з перюдичним лужио-запарним вiцбiлюваниям для одержання високо! бiлизни та гiцрофiльностi.
На вичизняному виробництвi (ПО "ТК-Донбас", ВАТ "Херсонський ХБК") використовуеться холодний спосiб бшння [1, 2], що був уперше використаний у США пiд час велико! депреси. Суть способу складаеться в тому, що тканина шсля просочення вiцбiлюючим розчином поступае для вилежування у спецiально сконструйоваиi утеплеш ящики, у яких за рахунок екзотермiчно! реакцi! та теплоiзоляцi! пвдтримуеться постiйна температура 35-40 оС без додаткового тдведення теплово! енергi!. Цей споаб дозволяе обробляти тканину у виглядi джгута. Для просочення бмчим розчином сурово! тканини та подальшого промивання вiдбiлено! тканини використовуються мийно-матерiальнi машини типу ММ-200. Цей досить простий процес не вимагае великих катталовкладень для одержання прийнятних результапв бiлiния (бiлiзна 80-84%) при низькому ступенi деструкцi! бавовни. Недолiками даного процесу е достатньо велика тривалють (48-72 години) та низька кашляршсть (~ 5мм за 60 хв) вщбшено! тканини. В умовах малотонажного виробництва час обробки не значно впливае на собiвартiсть продукцi!.
Таким чином, основним недолжом тканин, тдготовлених за допомогою холодного перксидного способу ввдбшювання, е низька гiцрофiльнiсть, яка обумовлюеться двома основними факторами -наявшстю шлiхти на текстильному матерiалi та вiскоподiбних домiшок у бавовняному волокиi.
На бiльшостi вiтчизияних виробництвах у якостi шлiхти використовують природш крохмалi, через !хню дуже низьку вартiсть у порiвияннi з полiмерними речовинами та модiфiковаиим крохмалем. Найбшьше поширення серед таких крохмалiв отримав ма!совий.
Крохмальна шлiхта практично повшстю покривае поверхню нитки основи, чим значно ускладнюе просочення тканини тд час операцiй пiдготовки та фарбування.
Вiскоподiбнi речовини зосередженi на поверхш волокна та у поверхиi первюно! стiнки i, таким чином, надають бавовняному волокну г1дрофобних властивостей. Шд час проведення операцi! вiдварюваиия за класичним гарячим способом пiдготовки при температурi 100оС пiд впливом лугу та ПАР вiскоподiбнi речовини емульгуються та бiльшiсть !х видаляеться з поверхш волокна, чим i обумовлюеться висока пдрофшьшсть тканин, п1дготовлених за таким способом.
При шдготовщ по холодному пероксидному способу при температурi 20-40 оС процеси емульгування вiскоподiбних речовин практично вiцсутнi, оскiльки для ефективного !х здiйснения потрiбна температура не менш 70 оС.
На сьогодшшнш день вiдсутнi бiотехнологi!, що здатш видалити чи розкласти природнш вiск при низьких температурах. Видалити вiскоподiбнi речовини можливо лише у середовищi органiчних розчинник1в чи емульгуючи !х у водний розчин, що мютить ПАР та луг при температурi не менш, н1ж температура плавлення вiскоподiбних речовин - 80оС.
Використання розчинник1в пiд час виконання операцiй пiдготовки замiсть водних розчишв
потребуе використання спещального устаткування, яке ввдсутне на текстильних пiдприeмствах Украни. Встановлення такого устаткування потребуе значних катталовкладень.
Таким чином, единим способом видалення вiскоподiбних речовин е використання фiзичних методiв впливу на бавовняне волокно: на^ву, ультразвукового випромiнювання, електрогiдравлiчного ефекту (ефекту Ютк1на).
Операцiя промивання е дуже важливою у будь-якому процеа опоряджувального виробництва. Але особливого значення вона набувае у процесах тдготовки. Щд час промивання з тканини видаляються водорозчиннi речовини, речовини, що були хiмiчно зруйнованi пiд час процесу холодного пероксидного вiдбiлювання за рахунок впливу лугу та пероксиду водню.
Якiсть проведення операци промивання впливае як на стушнь бшосп, так i на гiдрофiльнi властивосп ввдбшено! тканини.
Тому першим етапом роботи було дослвдження впливу штенсивносп операци промивання на показники якосл ввдбшено! тканини. Вiдбiлювання проводили за технолопею, що наведено на рис.1.
У рiзних варiантах варшвали iнтенсивнiсть операци промивки, змiнюючи кшьшсть циклiв просочення водою - вщжим. Кiлькiсть циклiв просочення-ввджим варшвалась вщ 10 до 23.
Просочення вiдбiлюючим розчином:
Н202, №0Н, №20(8Ю2)п, ПАР (Неонол) -0,1 г/л, ваджим 95-100%
+
Вилежування впродовж 48 годин при температурi 30оС
Промивка холодною водою 1=10-13°С на двухвальнiй плюсовцi з вщжимом 95-100%
Варiант 1: 3 циклу окунання-вщжим Варiант 2: 3 циклу окунання-вщжим Варiант 3: 7 циктв окунання-вiджим Варiант 4: 7 циктв окунання-вiджим
+
Кислування: промивка водним розчином Н2804 - 3 г/л
Промивка холодною водою 1=10-13°С на двухвальнiй плюсовцi з ввджимом 95-100%
Варiант 1:6 цимв окуняння-втжим Варiант 2: 10 циктв окуняння-втжим Варiант 3: 14 циктв окунання-вшжим Варiант 4: 15 циктв окунання-вшжим
Ковективне сушшня с примусовим обдувом, 120оС впродовж 2 хв.
Рис. 1. Технолопя тдготовки при дослвдженш впливу кiлькостi вiджимiв в операци промивки
12 3 4
Ейранг обробки Рис. 2. Показники якосп вщбшено! тканини
Анатз результапв дослщження (рис. 2) сввдчить про те, що к1льк1сть вiджимiв пвд час операцi! промиваиия, а вщповщно i ефективнiсть промивання, не впливають на ступiнь бiлостi, але значно впливають на капiлярнi властивосл. Пiдвищения кiлькостi вiджимiв пропорцiйно покращуе капiлярнiсть вiдбiлено! тканини. Це можна пояснити видаленням продуктiв окислення домшок з бавовняного волокна та крохмалю. Крохмаль практично не розчинний у вод^ але пвд час вилежування впродовж 48 годин та впливу пероксиду водню набухае, а тд час промивання пiд впливом мехашчного тиску валiв вщжиму механiчно змиваеться з тканини. Оскiльки при холодних промивках не видаляються пiскоподiбнi речовини, значення водопоглинаиия змiнюються у межах похибки дослщу.
Практично у вах процесах мокро! обробки пiд час процесу подготовки використовуються поверхнево-активнi речовини (ПАР) для полшшення змочування текстильного матерiалу та бiльш рiвномiрного просочення. При пiцготовцi за класичним гарячим способом падвищення концентрацi! ПАР у вщварочному та вiцбiлюючому розчинах значно покращуе пдроф№ш властивостi вiдбiленно! тканини [3-5]. Отже, доцшьно було б встановити вплив концентрацi! ПАР у вщбшюючому розчинi при проведеннi процесу при низькш температурi (30-40оС). Але використання ПАР концентрацiею 3-5 г/л приводить до !х неповного видалення з тканини, сприяе сильному тноутворенню у просочувальнiй машинi, отже потребуе пiдвищения концентрацi! пiногасника. Неповне видалення ПАР може дещо завищувати кашлярш властивостi та погiршити санiтарнi властивосл вiдбiлено! тканини.
При застосуваннi холодного способу вiдбiлювання процес здiйснюеться при температур^ яка недостатня для проходження емульсiйних процесiв, але ПАР сприяють кращому змочуванню поверхнi та набряканню волокна. Тому дослiдження впливу ПАР у вiдбiлюючому розчинi при холодному способi викликае iнтерес. Технологш обробки наведено на рис. 3.
У робот використовувались наступнi ПАР: Неонол, Сульфасвд 61, Сульсвд, Сiнтанол ДС-10, ОС-20. Кожен ПАР дослщжувався при концентрацiях 0,1; 1; 3; 5 г/л у ввдбшюючому розчиш. КрОм того, дослiджувався вплив якосл виконання операци промивки, а, отже, О залишково! концентрацп ПАР на пдрофОльш властивосл оброблено! тканини. Результати дослщження наведено на рис. 4. У звичайному варОанл промивання здшснювалось за наступним циклом: промивання тсля вiцбiлюваиия 2 циклу просочення-ваджим, кислування 1 цикл просочення-вОджим, завершальне промивання 2 циклу просочення-ваджим (разом 5 циктв просочення-ваджим). Посилений варОант промивання (далО ПП) складався з 15 циктв просочення-ввджим: 7 циктв промивання тсля вщбОлювання, 1 цикл при кислуванш, 7 циктв завершального промивання. У посиленому варОанл промивки Омпувалось використання мийно-метерОальних машин типу ММ-200, що дозволяють заправляти до 7 петель джгута. Промивання проводилось техшчною водою t=10-13oC. Кашлярнш сурово! тканини складае 3 мм за 60 хв.
Рис. 3. Технолопя тдготовки при дослвдженш впливу концентрацп ПАР у вщбшюючому розчиш на пдрофшьш властивосл тканини
45 40 35
30 --
л
§ 25
м
а
5 20 "¡3
св
« 15
10 5
0
3 5
Концентрация ПАР, г/л
■^—неонол ■^^сульфасщ
сульсщ -■—сштанол ДС-10 -К-0С-20 -©— неонол + ПП -Д— сульфасщ + ПП -0— сульсщ + ПП -В— сштанол ДС-10 + ПП -Ж— 0С-20 + ПП
ПП - посилене промивання 15 циклiв
просочення-вiджим
Рис. 4. Вплив концентрацп ПАР у в^^люючому розчинi на гiдрофiльнi властивосп вщбшенно1 тканини
Аналiз даних, наведених на рис. 4, сввдчить про те, що при промивцi холодною водою шсля низькотемпературного процесу вiдбiлювання, пвдвищення концентрацп ПАР незначно покращуе капiлярнi властивостi оброблено! тканини. Так краще значення капiлярностi 22 мм за 60 хв. досягнуто при використанш ПАР Неонол з концентрашею 5 г/л. При мiнiмальнiй концентрацп у вщбшюючому розчинi (0,1 г/л) ПАР взагалi не впливають на пдрофшьш властивостi тканини. З ростом концентрацп ПАР у вщбшюючому розчиш покращуються i капiлярнi властивостi, але абсолютна величина капiлярностi залишаеться дуже низькою. Зростання гiдрофiльностi особливо помтно при недостатнiй промивцi (5 циктв просочення ввджим). Це явище можливо пояснити тим, що при недостатнш промивцi ПАР не повнiстю вимиваеться з тканини i частково залишаеться на поверхш волокон, що покращуе !х здатнiсть до змочування, завдяки чому волога може пiднiматися по поверхш волокон.
При обробщ текстильних волокон слабким розчином катiонактiвних поверхнево-активних речовин на поверхнi волокна адсорбуються поверхнево-активнi молекули, причому внаслiдок спорщненосп полярних або iонних груп цих молекул до полярно1 поверхнi волокна адсорбция вiдбуваеться таким чином, що полярна частина молекули орiентуеться в напрямку до поверхнi волокна, а вуглеводнева частина звернена в розчин. Шсля просочення волокна i потрапляння його у повпряне середовище, адсорбований шар поверхнево-активно1 речовини зазвичай залишаеться закршленим на поверхнi волокна, !х вуглеводневi ланцюги спрямованi у бж розчину. Цей шар гiдрофобiзуе волокно. Однак якщо обробка волокна ведеться бшьш концентрованим розчином, перший адсорбований шар покриваеться другим шаром молекул поверхнево-активно1 речовини, орiентованих таким чином, що !х вуглеводневi ланцюги спрямоваш в бiк вуглеводневих ланцюгiв першого шару, а полярнi групи звернеш в розчин. Звичайно, така адсорбщя сприятиме гвдрофшзацп поверхнi волокна. Однак другий шар пов'язаний з волокном слабше, в результат чого у багатьох випадках обробленi розчином катюнних поверхнево-активних речовин, а потiм промип тканини, змочуються водою гiрше, шж непромитi. Таким чином, застосовування катюнактивних ПАР при облагороджуваннi текстильних матерiалiв недоцiльне [6].
У роботi дослщжувались анiонактивнi ПАР. 0ск1льки суровi волокна бавовни мають гiдрофобну поверхню, молекули анюнактивних поверхнево-активних речовин орiентуються сво1ми вуглеводневими ланцюгами до волокна, а полярних - групою у воду, ^ таким чином, завжди гiдрофiлiзiрують волокно.
Досл1дження змiни сорбцiйних властивостей волокна викликало iнтерес, оск1льки кашлярш властивостi не дають повно1 характеристики пдрофшьносп волокон. Тому наступним етапом роботи було дослщження змiни властивостей поверхш волокна за допомогою оцшки питомо1 активно1 поверхнi волокон методом адсорбцп барвника (метиленовий блакитний) з водного розчину. Даш дослщження наведено на рис. 5.
2,1
2 -
1,9
¿3 1,8
1,7
1,6
-сульфасщ
-сульсщ
-сштанол ДС-10
■ОС-20
0,5
3
12 Концентрация ПАР, г/л
Рис. 5. Вплив концентраци ПАР у вщбшюючому розчиш на сорбцш метиленового блакитного
Анал1з даних, наведених на рис. 5, сввдчить про те, що зростання концентраци ПАР у в1дб1люючому розчиш покращуе сорбщш барвника, а отже, 1 питому активну поверхню волокон. Зростання концентраци ПАР у 6 раз1в (з 0,5 г/л до 3 г/л) покращуе сорбцш: неонол на 17%, сульфасод на 15%, сульсщ на 6%, сштанол ДС-10 на 11%, 0С-20 на 8%.
Висновки:
1. Дослщжено вплив штенсивносп операци промивання на показники якосп подготовлено! тканини. Встановлено, що збшьшення циктв просочення-воджим позитивно впливае на кашлярш властивосп тканини - пропорцшно з кшьшсть циктв промивки зростае кашляршсть. Кшьшсть циктв промивки не вливае на штенсившсть водопоглинання та коефщент бшосп вщбшено! тканини.
2. Дослщжено вплив концентраци ПАР у водбшюючому розчиш на пдрофшьш властивосп вщбшенно! тканини. Встановлено, що шдвищення концентраци ПАР у в1дб1люючому розчиш при низькотемпературному процес1 в1дб1лювання та наступнш промивц1 холодною водою незначно покращуе кашлярш властивосл оброблено! тканини незалежно вод використаних ПАР. Неяшсне проведення операц1! промивання у 2 рази покращуе кашляршсть тканини, осшльки при недостатнш промивц1 ПАР не повшстю вимиваеться з тканини 1 частково залишаеться на поверхн1 волокон, що покращуе !х здатн1сть до змочування, завдяки чому волога може шдшматися поверхнею волокон. Також встановлено, що зростання концентраци ПАР у в1дб1люючому розчиш покращуе сорбцш барвника, а отже, 1 питому активну поверхню волокон.
Л1ТЕРАТУРА:
1. Барановський В.1. Нов1 енергозбер1гаюч1 технолог!! обробки бавовняних тканин / В.1. Барановський, Н.1. Ксенжук, Г.Ф. Сльозко // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины: международая научно-практическая конф.: 23-26 сентября 2003 г.: тезисы докл. - Херсон, ХНТУ, 2003. - С. 111.
2. Барановський В.1. Холодне виб1лювання бавовняних тканин / В.1. Барановський, Г.В. Мщенко // В1сник технолопчного ун1верситету Под1лля. - 1999. - N0 4 (Ч.2). - С. 42-45.
3. Шихер М.Г. Беление хлопчатобумажных тканей / Мирон Григорьевич Шихер.- М. : Легкая индустрия, 1975. - 144 с.
4. Кричевский Г.Е. Химическая технология текстильных материалов: учеб. для вузов в 3-х т./ Герман Евсеевич Кричевский. - М. : Издание первое, 2000. - Т.1: Теоретические основы технологии. Волокна. Загрязнения. Подготовка текстильных материалов. - 2000. - 436 с.
5. Сафонов В.В. Облагораживание текстильных материалов / Валентин Владимирович Сафонов. -М. : Легпромбытиздат, 1991. - 288 с.
6. Щукина Е.Л. Влияние поверхностно-активных веществ на капиллярность текстильных и нетканых материалов / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: Москва, 2003. - 115 с.
КУЛ1Г1Н Михайло Львович - к.т.н., доцент кафедри х1м1чно! технолог!! та дизайну волокнистих матер!ал!в Херсонського нацюнального техшчного ушверситету.
Науков! штереси:
- ресурсозбережш технолог!! в текстильнш промисловосп;
- попередня шдготовка текстильних матер!ал!в;
- низькотемпературне водбшювання;
- заключна обробка тканин.
