Розробка композиційних препаратів для просочувально-накатного способу біління бавовняних тканин

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 661.85:648.28

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

РОЗРОБКА КОМПОЗИЦІЙНИХ ПРЕПАРАТІВ ДЛЯ ПРОСОЧУВАЛЬНО-НАКАТНОГО СПОСОБУ БІЛІННЯ БАВОВНЯНИХ ТКАНИН

Спеціальність 05.18.19 - технологія текстильних матеріалів, швейних і трикотажних виробів

БЕРЕЗЮК ОКСАНА ЯРОСЛАВІВНА

Херсон - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Хмельницькому національному університеті, Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник:

Кулаков Олександр Іванович, кандидат технічних наук, доцент, Хмельницький національний університет, доцент кафедри хімічної технології.

Офіційні опоненти:

Сарібєкова Діана Георгіївна, доктор технічних наук, доцент, Херсонський національний технічний університет, професор кафедри хімічної технології та дизайну волокнистих матеріалів;

Смеречинська Ніна Родіонівна, кандидат технічних наук, доцент, Київський національний університет технологій та дизайну, доцент кафедри опоряджувального виробництва.

Захист відбудеться "27" квітня 2011 р. о 13.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.02 у Херсонському національному технічному університеті за адресою: 73008, м. Херсон - 8, Бериславське шосе, 24, ХНТУ, корпус 1, ауд. 223.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Херсонського національного технічного університету за адресою: м. Херсон - 8, Бериславське шосе, 24, ХНТУ, корпус 1.

Автореферат розісланий "25" березня 2011 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради О.П. Сумська.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У технології підготовки бавовняних тканин до фарбування, друкування й завершального оброблення основним завданням є одержання продукції з високими показниками ступеня підготовки. При просочувально-накатному способі біління бавовняних тканин найбільші проблеми виникають у зв'язку із суміщенням ряду процесів (розшліхтовування, відварювання, вибілювання) в один. При цьому треба досягнути високих ступеня білості і капілярності тканини. Цей спосіб характеризується низькими витратами води, енергії, робочої сили, забезпечує різке зниження небезпеки каталітичного ушкодження волокна, тому є доцільним для виробництва. Однак просочувально-накатний спосіб біління потребує підвищених витрат хімічних матеріалів і застосування більш складних композицій для біління, а також проведення ретельнішого аналізу властивостей сурової тканини, яка надходить в опоряджувальне виробництво.

В зв'язку з вищевикладеним, дослідження, які направлені на розробку складів сучасних текстильно-допоміжних речовин (ТДР) для удосконалення технології підготовки просочувально-накатним способом бавовняних тканин до фарбування, друкування й завершального оброблення є актуальними. Застосування ефективних засобів для виведення мастильних забруднень, а також нових ефективних композицій для вибілювання бавовняних тканин дозволить знизити собівартість продукції і підвищити її конкурентоспроможність.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота відповідає напряму "Розробка ресурсозберігаючих технологій обробки текстильних матеріалів" і завданням, які викладені у Концепціях Державної програми розвитку легкої промисловості України на період до 2011 року, яка затверджена розпорядженням Кабінету Міністрів України (КМУ) від 27.12.2006 р., № 637-р. Автор виконував роботу у рамках науково-дослідної роботи 4Б-2006 "Наукові основи розробки ефективних складів композицій для обробки текстильних матеріалів", номер державної реєстрації - 0106U001005, Наказ Міністерства освіти і науки України від 16.11.2005 року № 654.

Особистий внесок автора полягає в науковому обґрунтуванні та розробці нових композиційних препаратів для вибілювання бавовняних тканин за просочувально-накатним способом та для виведення мастильних забруднень з сурових тканин.

Мета і завдання дослідження. Метою даної дисертаційної роботи є розробка композиційних препаратів шляхом використання текстильно-допоміжних речовин нового покоління для отримання високого ступеня підготовки бавовняних тканин просочувально-накатним способом.

Для досягнення поставленої мети передбачалось:

- вибрати і запропонувати уповільнювачі розкладу пероксиду водню для процесу вибілювання тканин із бавовняних волокон просочувально-накатним способом;

- дослідити і обґрунтувати вибір найбільш ефективних компонентів для створення композиційних текстильно-допоміжних речовин (КТДР) нового покоління для вибілювання бавовняних тканин;

- дослідити та проаналізувати колоїдно-хімічні властивості текстильно-допоміжних речовин для вибілювання бавовняних тканин;

- встановити вплив компонентів композиції на хімізм вибілювання бавовняних тканин;

- вибрати і запропонувати речовини для видалення мастильних і мастильно-пігментних забруднень;

- оцінити якість видалення мастильних і мастильно-пігментних забруднень з бавовняних тканин;

- оцінити якість бавовняних тканин, вибілених при температурах від 20 до 35 єC із застосуванням текстильно-допоміжних речовин нового покоління;

- оцінити економічну і екологічну ефективність вдосконаленої технології просочувально-накатного способу підготовки у порівнянні з існуючою.

Об'єкт дослідження - процеси підготовки бавовняних тканин.

Предмет дослідження - композиційні текстильно-допоміжні речовини, бавовняні тканини.

Методи дослідження. При вирішенні поставлених задач використовували наступні методи дослідження:

– експериментально-розрахункові стандартизовані методи дослідження колоїдно-хімічних властивостей композиційних текстильно-допоміжних речовин та їх складових;

– методи віскозиметрії для оцінки реологічних властивостей композиційних текстильно-допоміжних речовин;

– метод визначення питомої в'язкості 0,1 %-х мідно-аміачних розчинів целюлози для оцінки ступеня деструкції бавовняних тканин після вибілювання;

– метод йодометрії для оцінки пошкодження бавовняного волокна;

– методи ІЧ-спектроскопії для дослідження змін у структурі макромолекул целюлози після підготовки тканин із бавовняних волокон;

– спектрофотометричні методи для оцінки інтенсивності забарвлення і колірних характеристик;

– методи, визначені чинними державними стандартами України на відповідну текстильну продукцію для оцінки фізико-хімічних і фізико-механічних показників оброблених тканин;

– математичні методи планування і обробки результатів експериментальних досліджень із застосуванням пакетів прикладних програм і комп'ютерної техніки.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

– вперше запропоновано поліетиленгліколі різної молекулярної маси у якості уповільнювачів розкладу пероксиду водню у вибілювальній ванні, що дозволило збільшити час контакту окисника з супутніми речовинами целюлози в бавовняній тканині без суттєвих змін її структури;

– встановлено механізм кінетики вибілювання бавовняної тканини в присутності поліетиленгліколів, який описується реакцією першого порядку;

– вперше запропоновано композиційні текстильно-допоміжні речовини у пастоподібному вигляді для видалення мастильних і мастильно-пігментних забруднень, які виводять забруднення за адсорбційним (гідрофобна КТДР) і солюбілізаційним (гідрофільна КТДР) механізмами.

Практичне значення одержаних результатів полягає в наступному:

– розроблені КТДР для вибілювання бавовняних тканин просочувально-накатним способом дозволять при їх застосуванні відмовитись від натрій силікату у просочувальній ванні та знизити концентрацію пероксиду водню від 92 до 40 мл/л в порівнянні з базовою силікатною просочувально-накатною технологією вибілювання;

– створені КТДР для виведення мастильних і мастильно-пігментних забруднень, внаслідок чого знизиться відсоток вибракуваних тканин;

– на основі отриманих результатів удосконалено технологію двохстадійного просочення бавовняних тканин при підготовці їх до опорядження. При цьому поліпшаться умови праці робітників і створяться умови для зниження екологічного навантаження на навколишнє середовище.

Одержані в дисертаційній роботі результати позитивно апробовані у виробничих умовах ВАТ "ТЕКСТЕРНО", м. Тернопіль (акт виробничих випробовувань від 16 березня 2010 року, акт виробничих випробувань від 29 березня 2010 року).

Передбачуваний економічний ефект від використання розроблених композицій складає 32,24 грн на 1000 м ² бавовняної тканини в цінах 2010 року.

Впроваджено результати роботи у навчальний процес підготовки фахівців за спеціальністю "Хімічна технологія та обладнання опоряджувального виробництва" у лекційний курс "Хімічна технологія опоряджувальних матеріалів".

Особистий внесок здобувача полягає в колоїдно-хімічному обґрунтуванні вибору компонентів КТДР для вибілювання бавовняних тканин та виведення мастильних і мастильно-пігментних забруднень, проведенні експериментальних досліджень з метою визначення найбільш ефективних співвідношень компонентів складів КТДР та визначення механізмів їх взаємодії, а також апробації розроблених складів КТДР у виробничих умовах. У роботах, виконаних у співавторстві, особистий внесок здобувача полягає в критичному аналізі науково-технічної літератури та патентної документації, у проведенні експериментальних досліджень, в узагальненні результатів, у формулюванні висновків та розробці складів КТДР для вибілювання та виведення мастильних і мастильно-пігментних забруднень.

Апробація результатів дисертації. Основні теоретичні положення та результати дисертаційної роботи доповідались та здобули позитивну оцінку на:

- наукових семінарах кафедри хімії і хімічної технології Хмельницького національного університету (м. Хмельницький, 2009-2010 рр.); наукових семінарах кафедри ХТДВМ Херсонського національного технічного університету (м. Херсон, 2009-2010 рр.);

- науковій конференції молодих вчених та студентів "Наукові розробки молоді на сучасному етапі" (м. Київ, 22-23 квітня, 2010 р.);

- науково-практичній конференції "Хімічні проблеми сучасних технологій" (м. Херсон, 25-26 травня, 2010 р.);

- регіональній науково-практичній конференції "Сучасні технології в легкій промисловості та сервісі" (м. Хмельницький, 22-23 вересня, 2010 р.).

Публікації за темою дисертаційної роботи включають 9 найменувань, в тому числі 6 статей у наукових фахових виданнях, 3 - у збірниках тез конференцій.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, шести розділів, висновків, списку використаних джерел, шести додатків.

Дисертація містить 152 сторінки машинописного тексту, у тому числі основної частини 125 сторінок, 28 таблиць, 29 рисунків, 123 найменувань літературних джерел. Обсяг додатків - 14 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито сутність наукової проблеми пошуку та розробки композиційних складів на основі текстильно-допоміжних речовин нового покоління, обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, визначено мету і завдання дослідження, сформульовано об'єкт, предмет дослідження, наведено методи дослідження, показано наукову новизну, подано відомості щодо апробації результатів, їх практичне значення та зазначено зв'язок роботи з науковими програмами.

У першому розділі дисертації проведено критичний аналіз літературних джерел, в якому проаналізовано способи вибілювання бавовняних тканин пероксидом водню. Визначено, що найбільш економічно вигідним є безперервний просочувально-накатний (холодний) спосіб біління бавовняних тканин з використанням вибілювального агента пероксиду водню. Тому для інтенсифікації процесу все більшу роль відводиться сучасним і вітчизняним ТДР, а особливо препаратам для стабілізації пероксиду водню в процесі вибілювання.

Особливістю виробництва сурових бавовняних тканин на устаткуванні є забруднення їх мастильними і мастильно-пігментними речовинами і це збільшує кількість дефектів, число яких може коливатися в межах від 10 до 15 % від загального об'єму браку. Тому актуальним є також вирішення проблеми з видалення цих забруднень.

Проведений аналіз науково-технічної літератури дозволив сформулювати мету роботи і задачі, які необхідно було вирішити при подальших дослідженнях.

У другому розділі наведено характеристику текстильних матеріалів і препаратів, що використовуються в роботі, представлено основні методи дослідження та математичну обробку одержаних результатів. В дисертаційній роботі використані традиційні і сучасні теоретичні і експериментальні методи дослідження. При вирішенні поставлених завдань керувалися комплексним підходом до розробки композиційних текстильно-допоміжних речовин. Оцінку фізико-хімічних характеристик текстильного матеріалу проводили за допомогою методів, визначених державними стандартами України.

При обробці експериментальних даних використовували кореляційно-регресивний аналіз, математичні методи планування і оптимізації експерименту. Результати проведених досліджень оброблені з використанням обчислювальної техніки та пакетів прикладних програм. Для визначення точності збігу експериментальних та теоретичних кривих розраховували коефіцієнт кореляції R². Похибка в процесі виконання аналітичних досліджень не перевищувала 5 %.

У третьому розділі викладено теоретичні аспекти розробки композиційних препаратів для просочувально-накатного способу вибілювання бавовняних тканин. При цьому був прийнятий механізм уповільнення розкладу пероксиду водню в присутності лінійних полімерів, стабілізуючий ефект яких пов'язаний із звичайною сорбцією різних домішок, що каталізують реакцію по радикально-ланцюговому механізму, а також зміною рівноваги між асоційованою і неасоційованою формами пероксиду водню в розчині - переважно до утворення неасоційованої форми. Основними факторами стабілізуючої дії полімеру є довжина його ланцюга (молекулярна маса) і концентрація. У якості стабілізаторів можуть бути використані полімери різної хімічної будови. Механізм стабілізації пероксиду водню полімерами представлений на рис. 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Схема механізму стабілізації і виникнення орієнтаційного ефекту при введенні у розчин для вибілювання асоційованих молекул пероксиду водню лінійного полімеру

Для стабілізації розчинів пероксиду водню були розроблені склади стабілізаторів із застосуванням поліетиленгліколів різної молекулярної маси, поверхнево-активних речовин (ПАР) і спеціальні добавки, які сприяють підвищенню інтенсифікації процесу вибілювання бавовняних тканин просочувально-накатним способом.

Теоретично обґрунтовано доцільність використання препаратів для виведення мастильних і мастильно-пігментних забруднень з сурових бавовняних тканин у процесах їх підготовки до фарбування та завершального оброблення, які у вигляді емульсій працюють за механізмами: розчинення, диспергування, солюбілізації, емульгування; а з використанням мінеральних наповнювачів - за адсорбційним механізмом. Досліджено реологічні властивості запропонованих складів композицій для оцінки якості нанесення їх на тканину. Показано, що вони відносяться до псевдопластичних рідин і характеризуються високим ступенем тиксотропного відновлення структури (80,5-85,6 %).

Отже, задачу підготовки бавовняних тканин можна вирішити шляхом розробки високоефективних препаратів для виведення мастильних і мастильно-пігментних забруднень та препаратів для вибілювання.

У четвертому розділі представлено принципи створення композицій, запропоновано їх склади, проведено оптимізацію процесів по виведенню мастильних і мастильно-пігментних забруднень і по вибілюванню бавовняних тканин.

У підрозділі 4.1 наведено фізико-хімічне обґрунтування процесу підготовки бавовняних тканин до вибілювання. Показано, що для якісної підготовки бавовняної тканини необхідно видалити природні домішки целюлози, головним чином у вигляді жирів і восків, а також штучних домішок, наприклад, шліхти, яку наносять в ткацькому виробництві у технологічних цілях. Тобто, КТДР повинні містити такі складові, які б максимально видаляли вищевказані супутні речовини бавовняної тканини.

У підрозділі 4.2 наведено результати досліджень з розробки і оптимізації складів композицій для видалення мастильних забруднень з бавовняних тканин. За допомогою математичного планування за схемою латинського квадрату було досліджено вплив факторів на чотирьох рівнях на ступінь видалення цих забруднень. Досліджували вплив: фактору А (якісного) - вид полімеру (манутекс RS (1,5 %), карбоксиметилцелюлоза (5 %), оксиетилцелюлоза (2,0 %), метилцелюлоза (1,5 %)) - на рівнях , , і відповідно; фактору В (якісного) - вид ПАР в суміші (синтанол ДС-10, рицинокс-80, твін-80, циклімід) - на рівнях , , і відповідно; фактору С (кількісного) - кількість суміші ПАР (г/100 г суміші) у складі засобу (7, 9, 11 і 13) - на рівнях , , і відповідно. Схема латинського квадрату дозволила з великого числа комбінацій рівнів досліджуваних факторів виділити найбільш ефективні склади. Аналогічним чином проведено розробку складів з мінеральними наповнювачами.

Таким чином, за результатами проведених досліджень за схемою латинських квадратів, були розроблено ряд складів для видалення мастильних і мастильно-пігментних забруднень. Для практичного використання можна рекомендувати композиції на основі дезодорованого уайт-спіриту, карбоксиметилцелюлози (5 %), синтанолу ДС-10, МЕА СЖК а також композиції з мінеральним наповнювачем аеросілом, дезодорованого уайт-спіриту, синтанолу ДС-10, МЕА СЖК.

У підрозділі 4.3 наведено результати дослідження по розробці складів композицій у якості стабілізаторів пероксиду водню при вибілюванні бавовняних тканин. До складу композицій входить лінійний полімер - поліетиленгліколь (ПЕГ), система ПАР, яка визначає здатність до змочування, диспергування, емульгування, солюбілізації, і допоміжні речовини.

Рецептури композицій для вибілювання бавовняних тканин наведені в табл. 1.

Таблиця 1. Рецептури композицій для вибілювання бавовняних тканин

Назва реагентів	Масова частка реагентів у композиції , %
	Композиція № 1	Композиція № 2	Композиція № 3	Композиція № 4	Композиція № 5	Композиція № 6	Композиція № 7	Композиція № 8
ПЕГ-600	-	-	82,1	73,5	-	-	-	-
ПЕГ-1500	-	-	-	-	75,8	73,5	39,3	39,3
ПЕГ-2000	73,5	75,8	-	-	-	-	-	-
МЕА	7,3	7,8	8,2	7,4	7,8	7,4	7,8	7,4
ОС-20	-	-	-	-	-	-	39,3	39,6
MgCl2	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Na2SiO3	3,0	-	-	3,0	-	3,0	-	3,0

Примітка. Вода до 100, 0 г.

Розроблені склади композицій були дослідженні у технологічній схемі біління бавовняних тканин, яка складалась з наступних процесів: 1) розбракування; 2) власне процес вибілювання з використанням розроблених композицій при температурі 20-35 ?С, тривалість процесу 24 год; 3) промивання гарячою водою (t = 40-80 ?С); 4) сушіння (t = 125-135 ?С). Вказана технологія дозволила отримати високі значення показників капілярності (135 мм/30 хв при концентрації 5 г/л композиції № 7) і білості (82 %).

Рекомендовано наступний склад ванни для вибілювання бавовняних тканин за просочувально-накатним способом: пероксид водню (32,5 %-й) - 40 г/л; натрій гідроксид (100 %) - 6 г/л; композиція № 7-5 г/л; барватекс 5 - від 0,5 до 1,0 г/л.

З метою підвищення капілярності і ступеня білості були проведені дослідження впливу концентрації такого розчинника, як диметилсульфоксид (ДМСО) на процес вибілювання в присутності композиції № 2, оскільки при її використанні були отримані низькі показники капілярності і ступеня білості. Як відомо, ДМСО має дуже високий коефіцієнт дифузії і це сприяє його проникності крізь воскову і жирову плівки первинної стінки бавовняного волокна з утворенням мікротріщин, які порушують цілісність плівок, що дає змогу найбільш ефективно використати властивості ПАР з точки зору емульгування і диспергування.

Дослідження показали, що додавання ДМСО у розчин для вибілювання з концентрацією до 10 г на 100 г композиції значно покращує результати вибілювання, а саме, капілярність і білість.

В просочувально-накатному способі біління промивання має більш важливе значення ніж у запарних способах. Так, при промиванні вибілених бавовняних тканин лише холодною водою з температурою не вище t = 20 ?С виявлено, що капілярність нижча ніж при промиванні гарячою водою, тому запропоновано удосконалення композицій для вибілювання, а саме, до складу композицій ввели поверхнево-активні речовини, адже завдяки поєднанню властивостей різних ПАР: диспергуючих, емульгуючих і гідротропних, можна отримати текстильно-допоміжні речовини поліфункціональної і ефективної дії.

В табл. 2 наведені рецептури удосконалених композицій для вибілювання бавовняних тканин.

Таблиця 2. Рецептура удосконалених композицій для вибілювання бавовняних тканин

Назва реагентів	Масова частка реагентів у композиції , %
	Композиція № 9	Композиція № 10	Композиція № 11
ПЕГ-1500	50	-	-
ПЕГ-2000	-	50	50
ДМСО	20	10	10
Триетаноламін	15	-	-
Синтанол ДС-10	-	16	12
МЕА СЖК	-	-	12
Твін-80	-	12	-
Стеарокс-920	-	-	16
Фосфоксит 7	5	12	-
Синтаф 712	10	-	-

Примітка. Вода до 100 г.

У ванну для вибілювання було додатково введено карбамід, роль якого полягає в тому, що він діє як гідротропна речовина і це сприяє підвищенню масообміну між поверхнею волокна і розчином у граничному шарі.

Таким чином, рекомендовано наступний склад вибілювальної ванни: пероксид водню (32,5 %-й) - 40 г/л; натрій гідроксид (100 %) - 6 г/л; композиція №9 (№ 10, № 11) - 2 г/л; магній хлорид - 0,25 г/л; карбамід - 1,7 г/л.

Особливу увагу приділено дослідженню кінетики розкладу пероксиду водню при вибілюванні бавовняної тканини із застосуванням розроблених складів композицій. Дослідження проводили на модельній системі у вигляді розчину пероксиду водню з різними складовими вибілювальної ванни в присутності бавовняної тканини (модуль ванни = 10).

На рис. 2 наведені кінетичні залежності розкладу пероксиду водню в присутності композицій.

Розраховані константи швидкості розкладу (композиція № 9 - , композиція № 10 - , композиція № 11 - хв^-1). Досліджені кінетичні залежності описуються рівнянням першого порядку. Це дає змогу регулювати швидкість розкладу пероксиду водню концентрацією його у розчині.

Рис. 2. Кінетика розкладу пероксиду водню в присутності композицій: 1 - композиція № 9; 2-композиція № 10; 3 - композиція № 11,

- вибілювання бавовняних тканин без мастильних забруднень;

- вибілювання бавовняних тканин з попереднім видаленням мастильних забруднень

В підрозділі 4.4 представлено результати дослідження впливу різних факторів на видалення шліхти і супутніх речовин з бавовняної тканини, при плануванні експерименту за схемою латинського кубу першого порядку. Виявлено, що в межах зміни факторів видалення шліхти характеризується від 21 до 65,7 %, а мийна здатність - від 34,4 до 73,9 %. Особливе значення при процесах підготовки має швидкість просочення матеріалу різними розчинами реагентів. Тому було досліджено швидкість просочення сурової тканини при різних температурах розчинами розроблених складів композицій. Температуру просочення змінювали від 20 до 80 °С. Показано, що найбільша швидкість просочення спостерігається при температурі 80 °С з концентрацією композиції, яка відповідає їх критичній концентрації міцелоутворення (ККМ) і дорівнює кільком секундам.

З метою підвищення капілярності запропоновано введення додаткової операції, а саме, просочення сурової бавовняної тканини композицією концентрацією 5 г/л протягом 10 хв при температурі 80 °С. При цьому капілярність збільшилась до - 128 мм/год.

В розділі 5 досліджено вплив розроблених композицій на властивості і структуру бавовняних тканин. Показано, що введення додаткової операції просочення, приводить до покращення якісних показників, при цьому суттєвих змін у структурі бавовняної тканини не відбувається.

В підрозділі 5.1 проаналізовано колоїдно-хімічні властивості водних розчинів композицій для біління бавовняних тканин, результати яких представлені в табл.3.

Таблиця 3. Колоїдно-хімічні властивості водних розчинів композицій для вибілювання бавовняних тканин

Показник	Композиції
	№ 9	№ 10	№ 11
Концентрація композиції при ККМ , г/л	1,40	1,40	1,40
Поверхневий натяг при ККМ (20є), мН/м	49,30	51,30	48,30
Зниження натягу	25,45	21,45	24,45
Здатність до диспергування	18,18	15,32	17,46
Кут змочування при ККМ , град	36,5	36,4	37,8
Робота змочування при ККМ	40,14	40,05	38,15
Солюбілізація барвника (cудан III) , мг/л	1,12	1,03	0,96
Здатність до піноутворення (при ККМ) , мм	26	34	32

Результати дослідження колоїдно-хімічних властивостей розроблених композицій показали, що вони мають високу здатність до змочування при температурах від 20 до 80 °С, емульгування і солюбілізації. Також мають низьку здатність до піноутворення, що дає можливість уникнути використання піногасників.

Розроблені склади композицій використовували при підготовці і вибілюванні бавовняної тканини за двохстадійним процесом, результати досліджень наведені в табл.4.

Таблиця 4. Результати підготовки і вибілювання бавовняних тканин з використанням розроблених складів композицій

Композиція	Просочення композицією (I стадія)	Вибілювання (II стадія)
	ступінь видалення шліхти, %	ступінь видалення воскоподібних речовин, %	білість, %	капілярність*, мм
№ 9	61,3	66,7	84	100/145
№ 10	62,4	71,1	84	110/152
№ 11	67,3	74,4	85	114/156

Примітка: ^*В чисельнику дробу - капілярність після обробки композицією, у знаменнику - після вибілювання.

Таким чином, за результатами досліджень можна рекомендувати склади ТДР для вибілювання і запропонувати найбільш ефективний двохстадійний технологічний процес у просочувально-накатному способі біління бавовняних тканин. На першій стадії обробки проводилось просочення бавовняної тканини розчином ТДР при температурі від 60 до 80 °С, а тоді віджимання, просочення розчином для вибілювання при 20 °С (друга стадія), віджимання і вилежування 24 год.

У підрозділі 5.2 наведені результати досліджень змін у структурі бавовняного волокна після вибілювання розробленими композиціями. Для комплексної оцінки змін у структурі целюлозного волокна визначені значення питомої в'язкості мідно-аміачних розчинів, за допомогою яких розраховано ступені полімеризації целюлози; досліджено зміну складу кінцевих альдегідних груп, про що свідчить величина йодного числа (рис. 3).



Рис. 3. Йодні числа бавовняної тканини: 1 - сурова бязь; 2 - попередньо просочена композицією № 10 (ф = 10 хв; t = 80 ?С); 3 - вибілена композицією № 10; 4 - попередньо просочена композицією № 11 (ф = 10 хв; t = 80 ?С); 5 - вибілена композицією № 11

На рис. 3, йодні числа наведені у вигляді подвійних діаграм, з яких видно, що на знебарвлення розчину, в якому знаходилась сурова бязь, йодне число становило 0,093 %, коли ж знебарвлення розчинів оброблених тканин композиціями йодне число становило від 0,042 до 0,066 %. Тобто видно, що відбулася очистка волокнистих матеріалів від супутніх речовин целюлози і часткова сорбція молекул йоду з водних розчинів аморфними ділянками структури волокон. композиційна вибілювання бавовняне забруднення

Для підтвердження вмісту різних типів функціональних груп в целюлозі було проведено спектрофотометричні дослідження. На рис. 4 наведені ІЧ-спектри досліджуваних зразків.

В якості показника кристалічності використовують відношення інтенсивностей смуг поглинання 1375 і 2900 см^-1 і як було виявлено, що підготовка целюлозних волокон практично не впливає на ступінь кристалічності. Вміст адсорбованої води в целюлозі можна визначити по смузі поглинання 1635 см^-1, і як видно з рис. 4, що відбувається зменшення смуги деформаційних коливань молекул сорбованої води, що вказує на видалення відповідної кількості гідрофільних домішок.



Рис. 4. ІЧ-спектри поглинання для досліджуваних зразків: 1 - необроблена тканина; 2 - просочена тканина композицією № 10 (ф = 10 хв; t = 80±2?С); 3 - вибілена тканина композицією № 10; 4 - просочена тканина композицією № 11 (ф = 10 хв; t = 80±2?С); 5 - вибілена тканина композицією № 11

Межі 1500-900 см^-1 спектрів целюлози характеризує різні коливання С-Н-, С-О- і О-Н-зв'язків, коливання глюкозидного зв'язку і глюкопіранозного кільця целюлози. Спектри целюлози в межах 869-400 см^-1 характеризуються коливаннями піранозного кільця і деформаційними коливаннями гідроксильних груп. При порівняні спектрів можна зробити висновок, що після обробки вихідної целюлози нових смуг поглинання не спостерігається, тобто зміна хімічного складу целюлози не відбувається.

Таким чином, проаналізувавши зміни значень ступеня полімеризації, дані по зміні вмісту альдегідних груп, а також ІЧ-спектри целюлози після підготовки бавовняної тканини до опорядження, можна зробити висновок, що вибілювання тканини за удосконаленою технологію із застосуванням розроблених композицій відбувається рівномірно і діє м'яко, що дозволяє зберігати високу ступінь полімеризації целюлози.

В підрозділі 5.3 наведено результати дослідження можливості фарбування бавовняних тканин активними барвниками, які були підготовлені за допомогою ТДР нового покоління, що володіють високими стабілізаційними властивостями по відношенню до пероксиду водню, високою здатністю до змочування, видалення шліхти, миття, у тому числі високою емульгуючою здатністю до жирів, масел і восків, невеликим піноутворенням, стабільністю при зберіганні і експлуатації, а також виявляють мінімальну деструктивну дію до бавовняного волокна. Показники кольору забарвлених тканин, підготовлених за удосконаленою технологією із застосуванням розроблених композицій, в порівнянні з зразками, отриманими за класичною технологією підготовки, наведені в табл. 5.

Таблиця 5. Колірні показники тканин забарвлених барвником реаколом червоним 3 СВТ концентрації 2 % від маси волокна, підготовлених із застосуванням різних композицій

Композиція
№ 9	0,76	0,18	0,54	0,18	0,64	-0,06
№ 10	0,32	0,14	0,08	-0,15	0,12	-0,14
№ 11	0,66	-0,52	0,29	0,18	0,16	-0,13

Отже, бавовняні тканини, які підготовлені за новою просочувально-накатною технологією біління і пофарбовані активним барвником реаколом червоним 3 СВТ мають високі колористичні характеристики.

В підрозділі 5.4 проведено порівняльний аналіз удосконаленої технології вибілювання бавовняних тканин із застосуванням нових КТДР і базової (за основу обрано технологію холодного біління ВАТ "Херсонський бавовняний комбінат"). Дослідження фізико-механічних властивостей бавовняної тканини наведено в табл. 6.

Таблиця 6. Фізико-механічні властивості бавовняної тканини

Показники Бязь (арт. 40-09/164)	Удосконалена технологія	Базова технологія	ДСТУ
	Сурова тканина	Композиція № 10	Композиція № 11
Гігроскопічність, % ц ? 98 %	43,46	18,1	17,2	24,1	15,0
Капілярність, мм: а) по основі б) по утоку	0 0	128 152	126 156	0 0	80-100
Поверхнева щільність, г/м2	135±7	143±7	142±7	135±7	138±7
Число ниток на 10 см: а) по основі б) по утоку	224±3 228±5	234±4 232±5	232±4 232±5	249±5 223±7	258±5 200±6
Розривне навантаження, даН а) по основі б) по утоку	29,0 21,9	27,0 20,2	28,0 21,9	26,0 20,0	36,0 24,0

В розділі 6 наведено розрахунок очікуваної економічної ефективності застосування композиційних препаратів і проведено аналіз виробничих випробувань. Очікуваний економічний ефект при вибілюванні 1000 м ² бавовняної тканини складає 32,24 грн. Позитивні результати виробничих випробувань дозволяють обґрунтовано рекомендувати композиційні текстильно-допоміжні речовини для виведення мастильних і мастильно-пігментних забруднень, а також у якості уповільнювачів розкладу пероксиду водню для створення енерго- і матеріалоощадних технологій вибілювання бавовняних тканин.

ВИСНОВКИ

1. Теоретично обґрунтовано склад композиційних препаратів для вибілювання бавовняних тканин просочувально-накатним способом з метою отримання високих показників якості продукції, які відповідають держстандарту.

2. Розроблено склади композиційних текстильно-допоміжних речовин, які є сумішшю лінійного полімеру поліетиленгліколю, поверхнево-активних речовин різного технологічного направлення: змочування, диспергування, емульгування, солюбілізації і допоміжних речовин та досліджено їх вплив на розклад пероксиду водню в присутності супутніх речовин бавовняного волокна.

3. Вперше запропоновано і досліджено механізм протікання процесу просочувально-накатного способу вибілювання бавовняних тканин пероксидом водню в присутності композиційних текстильно-допоміжних речовин, який враховує не лише всі типи реакцій його розкладу, дифузійні і хімічні взаємодії з супутніми речовинами целюлози, а також і стан пероксиду водню, властивості води і характеристики текстильного матеріалу.

4. Встановлено, що супутні речовини і забруднення, які містяться на бавовняних тканинах можуть служити у якості каталізаторів розкладу пероксиду водню в присутності розроблених композиційних текстильно-допоміжних речовин, практично не впливають на процес вибілювання.

5. За рахунок використання розроблених композиційних текстильно-допоміжних речовин удосконалено технологію просочувально-накатного способу біління тканин з бавовняного волокна, яка спочатку передбачає найбільш повне видалення шліхти, воскоподібних та інших супутніх речовин целюлози шляхом просочення протягом від 5 до 10 хв розчином композиційних текстильно-допоміжних речовин з концентрацією 5 г/л при температурі 80 ± 2 єС, а потім просочення розчином вибілювання і вилежуванням до 24 год.

6. Теоретично обґрунтовано і розроблено склади композиційних текстильно-допоміжних речовин для виведення мастильних і мастильно-пігментних забруднень з бавовняних тканин у процесі їх підготовки до вибілювання за різними механізмами. Композиційні текстильно-допоміжні речовини у вигляді емульсій виводять забруднення за механізмами: розчинення, диспергування, емульгування і солюбілізації. Композиційні текстильно-допоміжні речовини з мінеральними адсорбентами виводять забруднення за механізмами: розчинення, адсорбції.

7. Досліджено реологічні властивості композиційних текстильно-допоміжних речовин для виведення мастильних і мастильно-пігментних забруднень в інтервалі градієнтів швидкостей зсуву від 3 до 145 с^-1, значення яких спостерігаються при нанесенні композицій на тканину. Встановлено, що за характером руху розроблені композиції відносяться до псевдопластичних рідин і характеризуються високим ступенем тиксотропного відновлення структури (80,5-85,6 %).

8. Удосконалена технологія біління бавовняних тканин із застосуванням розроблених складів композиційних текстильно-допоміжних речовин характеризується низькими енерго- і матеріаловитратами і дозволяє випускати тканини із високими споживчими властивостями за капілярністю, білістю, зносостійкістю, міцністю до розривання. Очікуваний економічний ефект при вибілюванні 1000 м ² бавовняної тканини складає 32,24 грн., тобто удосконалена технологія дозволяє знизити витрати у порівнянні з базовою із 110 до 70 грн на 1000 м ².

9. Результати дослідження та позитивні виробничі випробування дозволяють обґрунтовано рекомендувати композиційні текстильно-допоміжні речовини для виведення мастильних і мастильно-пігментних забруднень, а також композиції у якості уповільнювачів розкладу пероксиду водню для створення нових енерго- і матеріалоощадних технологій біління бавовняних тканин.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Кулаков О.І. Розробка складів засобів для виведення масляних плям з бавовняних тканин в процесах підготовки їх до опорядження / О.І. Кулаков, О.Я. Березюк, А.Я. Ганзюк, С.О. Поліщук // Вісник Хмельницького національного університету. - 2008. - № 5. - С. 97-100. Особистий внесок: Березюк О.Я. - проведення експериментальних досліджень вивчення закономірностей видалення масляних забруднень з бавовняних тканин; Кулаков О.І. - планування експерименту; Ганзюк А.Я. - обробка експериментальних даних; Поліщук С. О. - теоретичне обґрунтування механізму дії наповнювачів на процес видалення мастильних забруднень з бавовняних тканин.

2. Березюк О.Я. Розробка та оптимізація складів паст на основі мінеральних речовин для виведення масляних плям з бавовняних тканин // Вісник Хмельницького національного університету. - 2009. - № 1. - С. 160-162.

3. Березюк О.Я. Вплив колоїдно-хімічних властивостей текстильно допоміжних речовин на процес біління бавовняних тканин / О.Я. Березюк, О.І. Кулаков // Восточно-европейский журнал передовых технологий. - 2010. - № 2/6 (44). - С. 34-38. Особистий внесок: визначення впливу текстильно-допоміжних речовин на процес вибілювання бавовняних тканин, обробка результатів дослідження.

4. Кулаков О.І. Технологічні та екологічні аспекти застосування просочувально-накатного способу біління бавовняних тканин / О.І. Кулаков, О.Я. Березюк // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2010. - № 1 (16). - С. 16-19. Особистий внесок: експериментальні дослідження та аналіз результатів вибілювання бавовняних тканин різними способами з технологічної і екологічної точок зору.

5. Березюк О.Я. Підготовка тканин із целюлозних матеріалів для просочувально-накатного способу біління / О.Я. Березюк, О.І. Кулаков // Вісник Хмельницького національного університету. - 2010. - № 2. - С. 254-258. Особистий внесок: експериментальні дослідження впливу текстильно-допоміжних речовин на ступінь підготовки сурової бавовняної тканини до вибілювання.

6. Кулаков О.І. Фарбування бавовняних тканин активними барвниками підготовлених просочувально-накатним способом біління // О.І. Кулаков, О.Я. Березюк, С.А. Карван // Вісник Хмельницького національного університету. - 2010. - № 3. - С. 135-138. Особистий внесок: проведення експерименту, аналіз і узагальнення результатів дослідження.

7. Березюк О.Я. Вивчення кінетики розкладу гідроген пероксиду при біління бавовняних тканин просочувально-накатним способом / О.Я. Березюк, О.І. Кулаков // Хімічні проблеми сучасних технологій: міжвузівська науково-практична конференція, 25-26 травня 2010 року: тези доповідей - Херсон: ХНТУ, 2010. - С. 124. Особистий внесок: дослідження процесу та вивчення кінетики розкладу пероксиду водню.

8. Березюк О.Я. Фізико-хімічний підхід до підбору компонентів композицій для просочувально-накатного способу біління текстильних матеріалів із бавовняних волокон / О.Я. Березюк, О. І Кулаков, Ю.О. Яфинович // Сучасні технології в легкій промисловості: регіональна науково-практична конференція, 22-23 вересня 2010 року. - Хмельницький: ХНУ, 2010. - С. 104. Особистий внесок: обґрунтування вибору компонентів композицій, проведення досліджень.

9. Березюк О.Я. Вплив текстильно-допоміжних речовин на процес біління бавовняних тканин / О.Я. Березюк, О. І Кулаков // Наукові розробки молоді на сучасному етапі: Ювілейна всеукраїнська наукова конференція молодих вчених та студентів, 22-23 квітня 2010 року. - К.: КНУТ, 2010. - С. 316. Особистий внесок: проведення експериментів, обробка результатів дослідження, підготовка матеріалів.

АНОТАЦІЯ

Березюк О.Я. Розробка композиційних препаратів для просочувально-накатного способу біління бавовняних тканин. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.19 - технологія текстильних матеріалів, швейних і трикотажних виробів. - Херсонський національний технічний університет, Херсон, 2010.

Дисертаційна робота спрямована на розробку композиційних текстильно-допоміжних речовин для удосконалення технології підготовки бавовняних тканин просочувально-накатним способом.

Розроблено і досліджено склади композиційних текстильно-допоміжних речовин та їх вплив на розклад пероксиду водню. Вони є сумішшю лінійного полімеру поліетиленгліколю, поверхнево-активних речовин з комплексом колоїдно-хімічних властивостей: змочування, диспергування, емульгування, солюбілізації.

На основі розроблених композиційних текстильно-допоміжних речовин запропоновано технологію просочувально-накатного способу біління тканин з бавовняного волокна, яка спочатку передбачає найбільш повне видалення шліхти, воскоподібних та інших супутніх речовин целюлози шляхом просочення протягом від 5 до 10 хв розчином композиційних текстильно-допоміжних речовин з концентрацією 5 г/л при температурі 80 ± 2 єС, а потім просочення розчином для вибілювання, віджимання і вилежування до 24 год.

Розроблено склади композиційних текстильно-допоміжних речовин для виведення мастильних і мастильно-пігментних забруднень з бавовняних тканин у процесі їх підготовки до вибілювання за різними механізмами. Композиційні текстильно-допоміжні речовини у вигляді емульсій виводять забруднення за механізмами: розчинення, диспергування, емульгування і солюбілізації. Композиційні текстильно-допоміжні речовини з мінеральними адсорбентами виводять забруднення за механізмами розчинення та адсорбцїї.

Ключові слова: комплексна текстильно-допоміжна речовина, поверхнево-активна речовина, просочувально-накатний спосіб біління, бавовняна тканина, емульсія, мінеральний адсорбент.

АННОТАЦИЯ

Березюк О.Я. Разработка композиционных препаратов для пропиточно-накатного способа беления хлопчатобумажных тканей. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.19 - технология текстильных материалов, швейных и трикотажных изделий. - Херсонский национальный технический университет, Херсон, 2010 г.

Диссертационная работа посвящена разработке композиционных текстильно-вспомогательных веществ для совершенствования технологии подготовки хлопчатобумажных тканей пропиточно-накатным способом.

Разработаны составы композиционных текстильно-вспомогательных веществ для удаления смазочных и смазочно-пигментных загрязнений с хлопчатобумажных тканей в отделочном производстве в процессе их подготовки. Композиционные текстильно-вспомогательные вещества в виде эмульсий выводят загрязнения по таким механизмам, как растворение, диспергирование, эмульгирование и солюбилизации. Композиционные текстильно-вспомогательные вещества с минеральными адсорбентами выводят загрязнения согласно механизмам растворения и адсорбции.

На основе анализа наличия в хлопке сопутствующих веществ целлюлозы был проведен выбор компонентов для разработки составов композиционных текстильно-вспомогательных веществ для стабилизации пероксида водорода в ванне для беления.

Разработаны составы композиционных текстильно-вспомогательных веществ, которые являются смесью линейного полимера полиэтиленгликоля, поверхностно-активных веществ анионактивного и неионогенного типа.

Гидротропное вещество, которое входит в состав белящей ванны, вызывает набухание целлюлозы, способствует увеличению скорости диффузии реагентов внутрь субстрата и равномерному их распределению.

Проведенные исследования влияния различных реагентов на поглощение щелочно-перекисного раствора при пропитке хлопчатобумажной ткани показали, что составы, содержащие композиционный интенсификатор, стабильны как при приготовлении рабочих растворов, так и при белении в течение 24 ч.

Исследована кинетика разложения пероксида водорода в пропиточной ванне различного состава в присутствии тканей с предварительно удаленными смазочными загрязнениями и установлено, что все текстильно-вспомогательные вещества являются эффективными замедлителями, и предварительное удаление загрязнений незначительно влияет на скорость разложения пероксида водорода.

Высокое содержание пероксида водорода в отработанном растворе позволяет предусмотреть его повторное использование, тем самым уменьшив затраты химических реагентов.

Исследованы коллоидно-химические свойства композиционных текстильно-вспомогательных веществ и обнаружено, что они имеют высокую способность к смачиванию, достаточную для качественной пропитки суровой ткани, к диспергированию и солюбилизации.

На основе разработанных композиционных текстильно-вспомогательных веществ предложена технология пропиточно-накатного способа беления тканей из хлопкового волокна, которая изначально предполагает наиболее полное удаление шлихты, воскообразных и других сопутствующих веществ целлюлозы путем пропитки в течение 5-10 мин раствором композиционных текстильно-вспомогательных веществ с концентрацией 5 г / л при температуре 80 ± 2 єС, а затем пропитку белящим раствором, отжим и вылеживание до 24 ч.

При использовании разработанных композиций и предложенного двухстадийного способа пропитки выявлено, что беление хлопчатобужной ткани происходит равномерно, при этом сохраняется высокая степень полимеризации целлюлозы.

Отбеленные по предложенной технологии хлопчатобумажные ткани подвергались крашению активным красителем реаколом красным 3 СВТ. Установлено, что окраски обладают высокими спектральными свойствами и соответствуют требованиям действующих стандартов Украины по устойчивости окрасок к физико-химическим воздействиям.

Ожидаемый экономический эффект составит 32,24 грн. на 1000 м² хлопчатобумажных тканей.

Ключевые слова: комплексное текстильно-вспомогательное вещество, поверхностно-активное вещество, пропиточно-накатной способ беления, хлопчатобумажная ткань, эмульсия, минеральный адсорбент.

SUMMARY

Berezyuk O.Ya. Development of compound preparation for impregnating rolling way of bleaching cotton fabrics - Manuscript. Thesis for a candidate degree by specialty 05.18.19. - Technology of textile materials, sewing and knitted goods. - Kherson National Technical University, Kherson, 2010.

The dissertation deals with developing textile auxiliary substances for improving the technology of preparing the cotton fabrics by impregnating rolling way of bleaching before trimming. The composition of compound textile auxiliary substances and their influence upon hydrogen peroxide decomposition is developed and studied. They are a mixture of a line polymer of polyethyleneglycol, surface active substances with a complex of colloid-chemical properties; moistening, dispersion, emulsification, solubilization.

The technology of impregnating rolling way of bleaching cotton fabrics, which firstly involves the biggest removing of size, wax and other substances accompanying cellulose by impregnation during 5-10 minutes by the solution of composition textile auxiliary substances with concentration of 5 gr / liters under temperature 80 ± 2 ?C and then impregnation by the solution of bleaching, squeezing and riping up to 24 hours is offered on the base of developed composition textile auxiliary substances. The composition of compound textile auxiliary substances for removing oil and oil-pigmental stains from cotton fabrics while their preparing for bleaching according to different mechanisms. Compound textile auxiliary substances in the form of emulsion remove the stains according to the mechanism: dissolution dispersion, emulsification and solubilization. Compound textile auxiliary substances with mineral adsorbents remove the stains according to the mechanism of dissolution and adsorption.

Key words: compound textile auxiliary substance, surface active substance, impregnating rolling way of bleaching, cotton fabrics, emulsion, mineral adsorbent.

Размещено на Allbest.ru