ХЕРСОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КУЛІГІН МИХАЙЛО ЛЬВОВИЧ

УДК .85; 532.135

РОЗРОБКА НИЗЬКОМОДУЛЬНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ

ЗАКЛЮЧНОЇ ОБРОБКИ ТЕКСТИЛЬНИХ МАТЕРИАЛІВ

05.19.03 - технологія текстильних матеріалів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ХЕРСОН – 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Херсонському державному технічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Іванова Тетяна Володимирівна, Херсонський державний технічний університет, доцент кафедри хімічної технології і дизайну волокнистих матеріалів.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Малкін Е.С., Інститут техничної теплофізики, НАН України, завідувач лабораторії;

доктор технічних наук Поліщук С.О., ВАТ "Краситель", начальник відділу маркетингу .

Провідна установа:

Технологічний університет Поділля, кафедра хімічної технології,

Міністерство освіти і науки України, м. Хмельницький.

Захист відбудеться 26.04.2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.02 при Херсонському державному технічному університеті за адресою: 73008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Херсонського державного технічного університету (73008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24).

Автореферат розісланий 23.03.2001 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Сумська О.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. У перспективах розвитку оздоблювального виробництва в країнах СНД особлива увага приділяється питанням забезпечення якості продукції, відповідності росту продуктивності і попиту на текстильні матеріали.

Оздоблювальне виробництво споживає 70 % енергії, затрачуваної на виробництво готових тканин, більш половини цієї енергії витрачається на сушіння.

Значне скорочення енергетичних витрат при обробці текстильних матеріалів досягається за рахунок зниження вологості тканини, що потрапляє у сушильну машину. Зменшення кількості вологи досягається за рахунок застосування інтенсивного зневоднювання і нанесення дозованої кількості розчину за допомогою валів "піко", пінної технології, розпилення.

Найбільш ефективним із способів нанесення дозованої кількості розчину є спосіб розпилення. До позитивних якостей цього способу варто віднести: по-перше, можливість нанесення на тканину оздоблювального розчину в 2 рази менше ніж при плюсуванні і зміни приросту ваги обробленої тканини у межах 10-100 %, а по-друге, можливість обходитися без енергоємної сушильної машини, яка необхідна для попереднього сушіння тканини.

Науково-технічна інформація про застосування способу нанесення оздоблювальних складів розпиленням у вітчизняному оздоблювальному виробництві відсутня.

Таким чином, актуальність данної роботи зумовлюється доцільністю проведення досліджень в області розробки ресурсозберігаючої низькомодульної технології для заключної обробки текстильних матеріалів і створення установки для нанесення оздоблювальних складів розпиленням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота відповідає програмі реформування економіки і соціально-економічного розвитку Херсонської області на період до 2001 року "Технологічне переозброєння базових областей у напрямку зменшення рівнів ресурсо- й енерговитрат", що розроблена згідно з дорученням КМУ від 20.06.1998 р., №10166175 на підставі концепції стабілізації і реформування економіки Херсонської області у відповідності з Програмою "Україна 2010" і Державної програми соціально-економічного розвитку Українського Причорномор'я, що затверджена рішенням VIII сесії обласної Ради народних депутатів XXIII скликання від 8.04.1999 р., № 806.

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є розробка ресурсозберігаючої низькомодульної технології для заключної обробки тканин на основі використання сконструйованої установки для нанесення оздоблювальних складів розпиленням.

Для досягнення поставленої мети вирішені наступні задачі:

- розробка установки для нанесення хімічних розчинів на тканину розпиленням;

- вивчення впливу технологічних параметрів процесу розпилення оздоблювальних складів на ефект маломнучкості і розробка технологічного режиму маломнучкої обробки;

- розробка оздоблювальних складів і технології одержання на тканинах малозмивних апретів;

- дослідження можливості сумісності процесів малозсідальної і гідрофобної обробки тканини, що здійснюється на базі низькомодульної технології;

- проведення виробничих дослідів і апробація запропонованої низькомодульної технології заключної обробки тканин.

Об'єкт дослідження - способи нанесення оздоблювальних складів.

Предмет дослідження - розробка низькомодульної технології заключної обробки текстильних матеріалів.

Методи дослідження. Задачі, поставлені в роботі, вирішені з використанням теоретичних та експериментальних методів. Дослідження змін в структурі бавовняного волокна, обробленого термореактивною смолою здійснювали методом електронної мікроскопії; якісний та кількісний аналіз рівноти розподілу апрету виконували шляхом об'єктивної колориметричної оцінки забарвлення тканин; для визначення фізико-механічних показників тканин та якості заключних обробок (ММ, МАПС, МАРС, комбінованої гідрофобної і МЗ) застосовували фізіко-хімічні й аналітичні методи аналізу згідно з затвердженими державними стандартами.

При визначенні оптимальних технологічних параметрів використовували методи математичної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в галузі хімічної технології текстильних матеріалів показана залежність ефекту маломнучкості, малозсідальності і гідрофобності від способу нанесення оздоблювальних препаратів.

Отримані експериментальні дані, що відображають механізм взаємодії термореактивної смоли з целюлозою при нанесенні оздоблювальних складів способом розпилення.

Встановлено, що необхідного ефекту маломнучкості можна досягти при меншій інтенсивності "зшивання" макромолекул целюлози, а саме при трьох поперечних зв'язках на 100 ангідроглюкозних ланок і зниженні кількості фіксованої смоли на тканині до 4-5%.

Науково обґрунтована можливість застосування низькомодульної технології при сумісності гідрофобної і малозсідальної обробки бавовняної тканини.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблена низькомодульна технологія заключної обробки тканин і запропонована установка для нанесення оздоблювальних складів способом механічного розпилення в мінімальних кількостях (30-35%), застосування якої дозволить:

- здійснювати ресурсозберігаючу низькомодульну технологію обробки:

маломнучку (ММ) для сорочкової і платтєвої групи тканин,

малозмивних апретів (МАПС і МАРС) для тканин групи білизни,

одностадійну гідрофобну і малозсідальну технологію хімічної обробки для тканини технічного призначення;

- економити електроенергію на 50%: по-перше - за рахунок виключення із складу оздоблювальної лінії найбільш енергоємної сушильної машини для попереднього сушіння, по-друге - за рахунок суміщення гідрофобної обробки з малозсідальною;

- економити витрати хімматеріалів на 30%, витрати технологічної води і зменшити забруднення стічних вод, поліпшити санітарно-гігієнічні умови праці на виробництві за рахунок зменшення виділення вільного формальдегіду в процесі сушіння і термообробки тканини;

- забезпечити одержання тканин із споживчими властивостями, що відповідають вимогам діючих стандартів.

Особистий внесок здобувача. Полягає у визначенні та обґрунтуванні задач дослідження; в критичному аналізі науково-технічної, патентної літератури і виробничого досвіду з питань використання низькомодульної технології в оздоблювальному виробництві; в розробці конструкції і створенні лабораторного модулю установки, а також у розробці, створенні дослідного промислового зразка запропонованої установки; розробці технологічних режимів заключної обробки; виконанні експериментальних досліджень у лабораторних і виробничих умовах; науковому обґрунтуванні отриманих результатів і формулюванні висновків.

Апробація результатів. Основні положення дисертації доповідались і були обговорені:

- на науковому семінарі кафедри хімічної технології волокнистих матеріалів Херсонського державного технічного університету, Херсон, 1998 р;

- на всеукраїнській науково-технічній конференції "Проблеми легкої і текстильної промисловості на порозі нового століття", Херсон,  р.;

- на межкафедральному науковому семінарі Херсонського державного технічного університету, Херсон, 2000 р;

- на науковому семінарі кафедри хімічної технології технічного університету Поділля, Хмельницький, 2001 р.

Публікації за темою дисертаційної роботи включають 7 найменувань, у фахових наукових журналах 4, позитивне рішення про видачу патенту без проведення експертизи по суті “Пристрій для заключного оздоблення тканини розпиленням” -1.

У роботах, виконаних у співавторстві, здобувачу належить теоретичне обґрунтування застосування методу розпилення для заключної обробки текстильних матеріалів [1], розробка оптимальних технологічних параметрів процесу розпилення [2], обґрунтування можливості використання низькомодульної технології для одержання маломнучкої обробки, одержання на тканинах малозмивних апретів [3] та низькомодульної технології одержання комбінованого гідрофобного і малозсідального ефекту на бавовняних тканинах [5], дослідження впливу способів нанесення оздоблювальних складів на фіксацію смоли і властивості тканин [4].

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків. Дисертація містить 113 сторінок машинописного тексту основної частини, 36 таблиць, 19 рисунків, 154 найменування бібліографічних джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми, сформульовані мета і задачі дослідження, показані наукова новизна і практичне значення роботи.

У першому розділі розглянуті і проаналізовані основні напрямки використання низькомодульної технології для обробки текстильних матеріалів. Узагальнені літературно-технічні дані про особливості застосування цієї технології. Розкрита сутність процесів нанесення оздоблювальних розчинів за допомогою валів і шляхом розпилення.

Аналіз робіт у галузі удосконалювання процесів маломнучкої, малозсідальної, гідрофобної обробки тканини, одержання малозмивних апретів і суміщення оздоблювальних операцій дозволив визначити напрямок для розробки конструкції установки, необхідної для здійснення низькомодульних технологій.

На основі критичного аналізу запропонованих способів нанесення мінімальної кількості оздоблювальних складів зроблено висновок про те, що найбільш швидкої практичної реалізації можна досягти шляхом механічного розпилення оздоблювальних розчинів на спеціально створених установках.

У кінці розділу зроблено вибір напрямків дослідження.

У другому розділі наведені характеристики матеріалів, що використовуються, описані основні об'єкти і методи досліджень.

Для визначення рівномірності розподілу оздоблювальних розчинів на поверхні тканини вводили барвник у кількості 0,5-1 %.

Колористичні характеристики пофарбованих тканин одержували за допомогою автоматичної системи об'єктивної оцінки кольору, до складу якої входить спектрофотометр Texflash (Datacolor 3880), ПК, пакет фірмових програм для розв'язання задач виробничої колористики.

Електронно-мікроскопічні дослідження волокон, оброблених термореактивною смолою, проводилися на електронному мікроскопі УЕМВ-100-К.

ІЧ – спектральний аналіз здійснювався на спектрофотометрі "ІР-20" (фірма "Карлцейс", Німеччина) в області довжин хвиль 2,7-14,8 мкм.

Фізико-механічні показники тканин оцінювали відповідно до затверджених державних стандартів.

Застосовувалися також фізико-хімічні й аналітичні методи аналізу.

При визначенні оптимальних технологічних параметрів використовувалися методи математичної статистики: повний факторний експеримент і симплекс планування.

У третьому розділі міститься експериментальна частина роботи, що складається з п'яти підрозділів.

У підрозділі 3.1. представлено технологічне обґрунтування розробки установки для здійснення процесу нанесення оздоблювального розчину методом розпилення.

У ході дослідження були визначені основні технічні характеристики установки (діаметр диску, що розпилює -180 мм і частота його обертання - 6000 хв-1), що дозволило забезпечити рівномірне монодисперсне розпилення оздоблювальних складів.

Під час створення установок було вивчено два способи нанесення оздоблювальних складів на тканину:

1. Нанесення аерозолю, що отримується за допомогою дискової форсунки.

2. Пряме розпилення розчину з дискової форсунки на тканину.

Другий спосіб дозволив одержати рівномірну обробку завширшки і виявився простішим у технічному виконанні. Тому подальші дослідження проводилися в напрямку удосконалювання установок, які працюють за принципом прямого нанесення розчину з дискової форсунки на тканину.

Для здійснення цього способу були сконструйовані і випробувані кілька конструкцій установок. Оптимальний варіант конструкції, який було знайдено, поданий на рис. 1.

Рис. 1. Установка з безпосереднім подаванням рідини на дисковий робочий елемент:

1 - диск, що розпиляє; 2 - корпус; 3 - трубопровід для подачі розчину на диск; 4 - бак для розчину; 5 - пасова передача; 6 - електродвигун;

7 – тканина, що оброблюється; 8 - напрямні ролики.

Установка, зображена на рис. 1, працює таким чином: розчин, що розпилюється з бака - 4 по трубопроводу - 3 подається на форсунку, що розпилює - 1, форсунка приводиться в рух за допомогою електродвигуна (3000 хв-1) через підвищувальну ремінну передачу. Під дією відцентрової сили рідина розпилюється на тканину через вікна в передній і задній стінках корпуса.

Для нанесення оздоблювального розчину по всій ширині оброблюваної тканини встановлюються в один ряд шість модулів.

У підрозділі 3.2 представлені оптимальні параметри низькомодульної технології маломнучкої обробки, здійснюваної способом розпилення.

Досліджено вплив доважку тканини у мокрому стані на ефект маломнучкості. Встановлено, що стандартного значення суми кутів відновлення можна досягти при вологовмісті 30% і концентрації карбамолу ЦЕС 160-170 г/л.

При визначенні оптимальної концентрації основних компонентів в апретуючому складі для обробки ММ сорочкових тканин використовувався метод математичного планування (повний факторний експеримент).

Досліджуваними факторами були концентрація термореактивної смоли ДМЕС (диметилолетиленсечовина) і силіконових емульсій. Як каталізатор використовували гексагідрохлорид магнію з оцтовою кислотою. За вихідний параметр була прийнята сума кутів відновлення.

Оздоблювальні склади, одержані в результаті експерименту представлені у табл.1.

Таблиця 1

Оздоблювальні склади

Склад апрету Концентрація, г/л

Найменування тканини

сорочкова тканина арт. 1СО-191 поплін арт. 1СО - 749

Спосіб нанесення

плюсування розпилення плюсування розпилення

Карбамол ЦЕС 70 140 74 144

Хлорид магнію та оцтова кислота 4,2 8,4 4,4 8,6

Емульсія ГКЖ-94 10 18 10 19

Емульсія КЕ–20-03 10 15 10 15

Одержані результати (табл.2) свідчать про те, що стандартне значення ефекту маломнучкості (220 град) досягається при вмісті смоли у волокні 5% у зразка, що оброблен плюсуванням, і 4,7% - способом розпилення. По кількості зв'язаного формальдегіду і азоту у волокні досліджувані способи рівнозначні. Кількість вільного формальдегіду у випадку застосування способу розпилення нижче на 25-30%.

Таблиця 2

Вплив способу нанесення просочувальних складів на процес

смолоутворення і показники якості обробки тканини

Показники якості Концентрація, г/л

Найменування тканини

сорочкова тканина арт.1СО-191 поплін арт. 1СО - 749

Спосіб нанесення

плюсування розпилення плюсування розпилення

е Кутів відновлення, град 224 220 226 227

Вміст смоли на тканині, % 5 4,7 5 4,4

Вміст азоту, % 1,1 1,2 1,2 1,3

Вміст зв'язаного формальдегіду, % 1,0 1,2 1,1 1,2

Вміст вільного формальдегіду, % і мкг/г 0,030 313 0,014 141 0,032 322 0,007 70,0

Кількість поперечних зв'язків на 100 ангідроглюкозних залишків целюлози 2,6 2,8 2,8 3,0

Порівняння досліджуваних способів нанесення оздоблювальних складів проведено за такими фізико-механічними показниками: вмістом фіксованої смоли (гравіметричним способом і за вмістом азоту - методом К'єльдаля); наявністю формальдегіду в зв'язаному і вільному стані; кількістю поперечних зв'язків, що утворилися між макромолекулами целюлози і термореактивною смолою; стійкістю обробки до прання. Одночасно для контрольних варіантів проведене визначення оптимальних концентрацій компонентів у просочувальних розчинах.

Про розподіл смоли в об'ємі волокна робили висновок за електронними знімками ультратонких поперечних зрізів бавовняного волокна, обробленого за двома досліджуваними варіантами (рис.2).

а) б)

Рис.2. Знімки ультратонких поперечних зрізів бавовняного волокна:

а) - електронна мікрофотографія фрагменту бавовняного волокна, обробленого ДМЕС способом плюсування (збільшення 20 тис. разів);

б) - електронна мікрофотографія фрагменту бавовняного волокна, обробленого ДМЕС способом розпилення (збільшення 20 тис. разів).

Розгляд отриманих мікрофотографій свідчить, що смола в обох випадках розподіляється рівномірно по всьому об'єму волокна.

Утворення зв'язків підтверджується методом інфрачервоної спектроскопії (рис. 3).

Аналіз ІЧ спектрів поглинання свідчить про деяке зменшення інтенсивності смуги поглинання в області 3200-3600 см-1 і в області 2800-3000 см-1, що обумовлено валентними коливаннями гідроксильних груп, що вступають у водневий зв'язок, і груп СН2, СН у порівнянні з інтенсивністю таких же смуг в спектрі необробленої целюлози.

Відмічені зміни інтенсивності смуг поглинання, очевидно, зв'язані із зменшенням загальної кількості гідроксильних груп целюлози в результаті залучення частини їх у взаємодію із оксиметилольними групами диметилолетиленсечовини.

Подібне зменшення поглинання в області 3300 см-1 характерно для зразків целюлозних волокон, модифікованих як диметилолетиленсечовиною, так і метилольними похідними етиленсечовини. Про "зшивання" макромолекул целюлози термореактивною смолою свідчить також поява смуг поглинання в області 1710 см-1, які характеризують валентні коливання групи С=О (Амід I) 1510- 1520 см-1 – валентні коливання СNН (Амід II) і посилення смуги поглинання при 1285 см-1, що відноситься до груп С – N.

Зменшення інтенсивності поглинання смуги з частотою 900 см-1 характеризує глибину процесу утворення сітчастих структур. Про вплив способів нанесення оздоблювального складу на кількість поперечних зв'язків, що утворюються, по спектрах поглинання і оптичної щільності стверджувати не можна, оскільки помітних розходжень у спектрах поглинання не спостерігається.

Довжина хвилі l, мкм

Інтенсивність поглинання, %

Хвильове число n, см-1

Рис.3. Інфрачервоні спектри поглинання целюлози:

1 - вихідна целюлоза;

2 - целюлоза, що оброблена методом плюсування;

3 - целюлоза, що оброблена методом розпилення.

Реакційноздатні предконденсати, до яких відноситься карбамол ЦЕС, реагують з целюлозою за наступною схемою:

Розрахунок кількості поперечних зв'язків, зроблений за рівнянням, що пропонується И. Фріком показує, що необхідний ефект маломнучкості характеризується утворенням трьох поперечних зв'язків на 100 глюкозних ланок целюлози (табл.2).

Вивчено вплив способів нанесення оздоблювальних складів на якісні показники готових тканин. Встановлено, що за всіма показниками якість тканини, що оброблена способом розпилення, відповідає вимогам стандартів. За гігієнічними властивостями, тканина, що оброблена за низькомодульною технологією також не поступається тканині, що оброблена за традиційною технологією.

Таким чином, аналіз отриманих результатів показав, що застосування низькомодульної технології маломнучкої обробки тканин сорочкової групи дозволяє одержати тканини з оптимальним балансом позитивних властивостей і одночасно підвищити економічну ефективність процесу.

У підрозділі 3.3. представлені результати експериментальних досліджень, вибору оптимальних параметрів низькомодульної технології одержання малозмивних апретів на бавовняних тканинах. У відповідності до вимог стандартів вибіленій бязі надавали обробку МАПС, а набивній тканини і тканини костюмній технічного призначення – МАРС. Композиції оздоблювальних розчинів складали на базі термореактивної і термопластичної смол.

У ролі критеріїв оцінки якості при виборі оптимальних режимів обробки використовувалися фізико-хімічні, фізико-механічні та органолептичні показники (вміст смоли на тканині, розривне навантаження, стійкість до стирання, пружно-еластичні властивості по сумі кутів відновлення, здатність до забруднення і відпрання від забруднень, стійкість обробки до прання).

З метою порівняння отриманих результатів обробки тканин за двома варіантами: низькомодульним і способом плюсування визначено оптимальне співвідношення компонентів оздоблювальних складів для обробки тканини по традиційному способу. Визначення оптимальної концентрації компонентів в оздоблювальних складах для способу розпилення здійснювалося методом симплекс-планування експерименту.

Встановлено, що з ряду досліджених композицій найбільш ефективна для обробки МАПС композиція на основі модифікованого поліакриламіду (ЕПАА) – 30 г/л, акрилової емульсії -10 г/л; для обробки МАРС, крім зазначених компонентів, в оздоблювальний склад входили термореактивна смола – карбамол ЦЕС – 50 г/л і каталізатор хлорид амонію - 3 г/л.

Аналогічно були розроблені оздоблювальні склади для низькомодульної технології (способом розпилення) при наданні вибіленій бязі обробки МАПС, а також набивній бязі (білоземельний малюнок) і гладкофарбованій спецтканині обробки МАРС (табл.3).

Таблиця 3

Оздоблювальні склади для одержання малозмивних апретів

Найменування препаратів Концентрація препарату, г/л

Вид обробки

МАПС МАРС

Спосіб нанесення

плюсування розпилення плюсування розпилення

Поліакриламід (ЕПАА) 8%-ий 30 50 30 40

Акрилова емульсія 10 18 10 10

Силіконова емульсія (50%-ва) ГКЖ-94 10 20 15 10

Карбамол ЦЕС - - 50 80

Хлорид амонію - - 3 4

Дані, які характеризують фізико-механічні властивості оброблених тканин показали, що бязь вибілена з обробкою МАПС способом розпилення характеризується досить м'яким грифом, наповненістю і за якісними показниками не поступається тканині, що оброблена способом плюсування (табл.4).

У набивної бязі з обробкою МАРС по способу розпилення і плюсування спостерігається незначне зниження розривного навантаження по основі (на 2%), інші фізико-механічні показники відповідають вимогам стандарту. Стійкість до стирання при обробках МАПС і МАРС незалежно від способу нанесення оздоблювальних складів підвищується в 2-2,5 рази в порівнянні з нормами стандарту.

Тканина костюмна з обробкою МАРС характеризується не тільки високою зносостійкістю, але й тим, що менше забруднюється і легко переться.

Таблиця 4

Вплив способів нанесення оздоблювальних складів на

фізико-механічні показники тканини

Спосіб нанесення оздоблювальних складів Поверхнева щільність, г/м2 Зниження міцності на розрив, % Розривне навантаження, Н Зміна лінійних розмірів після прання, % Стійкість до стирання, цикли

основа уток основа уток основа уток

Бязь відбілена арт. 276, обробка МАПС

ДСТУ 138±7 10 10 366 240 -5 ±2 600

Плюсування 134 16 6 427 405 -3,4 -1,8 1655

Розпилення 140 12 7 405 397 -3,5 -2 1659

Бязь набивна арт. 165, обробка МАРС

ДСТУ 142±7 15 15 353 259 -5 ±2 800

Плюсування 150 17 12 297 217 -4 -1,5 2320,5

Розпилення 151 17 8 328 227 2,5 -1,0 2184,8

Костюмна арт. 3188, обробка МАРС

ДСТУ 225±1 20 25 400 560 -3,5 ±2 2000

Плюсування 236 - 12 522 495 -1,6 0 5209,5

Розпилення 238 - 14 540 499 -1,3 0 3791,90

Дані, наведені в табл. 5 показали, що обробка МАРС на основі запропонованої композиції синтетичних смол надає тканині стійкість до забруднення, як у випадку обробки способом плюсування, так і у випадку обробки способом розпилення. Здатність до прання так само поліпшується за способом плюсування на 8-10 %, а за способом розпилення на 15-17%.

Таблиця 5

Вплив способів нанесення апретів на брудовідштохуючі

і брудовидаляючі властивості бавовняних тканин

Спосіб нанесення апрету Ступінь білизни тканини, %

Сторона тканини

Лицьова Зворотна

необроблена

- 47 46

Після апретування

плюсування 43 42

розпилення 43 42

Після забруднення

необроблена 34 31

плюсування 33,5 33,5

розпилення 34,5 33,5

Після прання забруднених зразків

необроблена 34 31

плюсування 39,5 38

розпилення 36 35

Таким чином на основі отриманих результатів розроблена технологія обробки шляхом розпилення оздоблювальних складів, що забезпечує одержання якісних показників, які відповідають вимогам стандарту: МАПС для білизняної бязі, МАРС для набивної тканини та забарвленої костюмної тканини.

У підрозділі 3.4. представлені результати дослідження можливості застосування низькомодульної технології для одержання комбінованого водовідштовхувального і малозсідального ефекту на костюмній тканині арт. 3188.

У ролі гідрофобізуючих препаратів використовували 50%-ву силіконову емульсію (138-157М), сіль цирконію і предконденсат диметилолетиленсечовини (карбамол ЦЕС) з хлоридом амонію у якості каталізатору. Вивчено вплив концентрації компонентів оздоблювальних складів на властивості малозсідальності, гідрофобності, стійкості фарбування до тертя і прання (табл. 6, 7).

Таблиця 6

Оздоблювальні склади

Варіанти складів Компоненти композицій Концентрація, г/л

Варіанти обробки

1 2 3 4 5

1 Ацетат цирконію 5 20 40 60 80

2 Ацетат цирконію 5 20 40 60 80

Карбамол ЦЕС 50 50 50 50 50

Хлорид амонію 3 3 3 3 3

3 Ацетат цирконію 5 20 40 60 80

Карбамол ЦЕС 50 50 50 50 50

Хлорид амонію 5 3 3 3 3

Силіконова емульсія 60 60 60 60 60

Таблиця 7

Показники якості обробленої тканини

Варіанти складів Показники якості Варіанти обробки

1 2 3 4 5

1 Водопоглинання, % 26,5 24,2 24,0 23,2 21,1

Стійкість забарвлення до тертя, бали 5/3 5/3 5/3 5/2 5/2

2 Водопоглинання, % 69,7 58,5 48,5 46,9 42,4

Стійкість забарвлення до тертя, бали 5/4 5/4 5/3 5/3 5/3

3 Водопоглинання, % 88,6 60,3 49,3 47,2 43,8

Стійкість забарвлення до тертя, бали 5/5 5/5 5/5 5/4 5/4

У результаті дослідження знайдені ефективні композиції оздоблювальних складів для нанесення традиційним способом і шляхом розпилення (табл. 8).

Ефективність дії знайдених складів порівнювали з препаратом плувілон БА (фірма “Бьоме”). Обробка зазначеним препаратом надає костюмній тканині властивості малозсідальності та гідрофобності в межах вимог стандарту.

Таблиця 8

Оздоблювальні склади для одержання комбінованої

гідрофобної і малозсідальної обробки

Компоненти складу Концентрація, г/л

Варіант обробки і спосіб нанесення апретів

Плюсування Розпилення

1 2 3 4

Емульсія силіконова (136-157) 50%-ва 60 - 100 -

Ацетат цирконію 40 - 60 -

Карбамол ЦЕС 50 50 100 100

Хлорид амонію 3 3 5 -

Плувілон БА - 60 - 200

Оцтова кислота (70%-ва) - до рН 4-4,5 - до рН 4-4,5

Дані, що характеризують основні показники якості: гідрофобність, зміна лінійних розмірів тканини після прання (табл. 9, рис. 4, 5), свідчать про те, що необхідний ефект досягається за всіма варіантами. Показники, що характеризують зносостійкість тканини (розривне навантаження, стійкість тканини до стирання) відповідають вимогам стандарту.

Рис.4. Водотривкість і стійкість до стирання оброблених зразків

а) б)

Рис. 5. Зміна лінійних розмірів після прання тканини:

а) - основа; б) - уток.

Таблиця 9

Показники якості готової тканини

Варіант обробки Стійкість фарбування, бали Стійкість гідрофобності, Па

до прання до хімчистки до прання до хімчистки

1 5/4 5/4 16,0 18,4

2 5/4 5/4 17,0 15,2

3 5/5 5/4 16,0 17,8

4 5/4 5/4 16,6 15,6

Таким чином, у результаті дослідження встановлено, що застосування способу розпилення оздоблювальних складів дозволяє одержати на костюмній бавовняній тканині комбінований водовідштовхувальний і малозсідальний ефект.

Запропоновані оздоблювальні склади на основі вітчизняних препаратів надають обробку більш стійку до прання і до хімічного чищення в порівнянні з імпортним препаратом плувілон БА.

У підрозділі 3.5. приведені розроблені режими низькомодульної технології заключної обробки тканини: обробки ММ, МАПС, МАРС і комбінованої гідрофобної обробки з малозсідальною. Представлено розрахунок економічної ефективності низькомодульної технології. Зроблено екологічну оцінку запропонованої технології по викиду шкідливих домішок і по забрудненню стічних вод.

ВИСНОВКИ

1. Розроблена низькомодульна технологія заключної обробки тканин, яка дозволить підвищити продуктивність обладнання в 1,5-2 рази, знизити витрати на електроенергію і хімічні матеріали на 30-40%. Створена експериментальна установка для механічного розпилення оздоблювальних складів і визначені оптимальні параметри процесу: вага тканини у мокрому стані – 30-35%, швидкість руху тканини – 30-40 м/хв; витрати апретуючого розчину 2,5-3,5 л/хв.

2. На основі методів хімічного і фізико-хімічного аналізу доведено, що при мінімальному нанесенні оздоблювального складу (30%) необхідний ефект маломнучкості (220 град) досягається вже при формуванні трьох поперечних зв'язків на 100 ангідроглюкозних ланок целюлози, що забезпечується вмістом на тканині смоли в кількості 4-5 %.

3. Вивчено вплив способів нанесення оздоблювальних складів на фізико-механічні і гігієнічні властивості тканини. Показано, що при використанні низькомодульної технології міцність на розрив, стійкість до стирання і повітропроникність тканини вище на 20-22%, а виділення вільного формальдегіду на 25-30% нижче в порівнянні з показниками тканини, обробленої за традиційною технологією.

4. Розроблена низькомодульна одностадійна технологія стійкої гідрофобної і малозсідальної хімічної обробки тканини спеціального призначення. Встановлено, що в результаті обробки, тканина набуває водотривкості, яка є стійкою до прання в мило-содових розчинах, побутове зсідання оздоблених тканин знижується на 40-60%.

5. Методом математичного планування експерименту встановлена оптимальна концентрація компонентів в оздоблювальних складах для маломнучкої обробки (ММ) і малозмивних апретів (МАПС, МАРС), що дозволило одержати тканини з споживчими властивостями, які відповідають вимогам стандартів.

6. Розроблена низькомодульна технологія заключної обробки перевірена у виробничих умовах Чернігівського концерну “Чексіл” на створеному експериментальному зразку установки з позитивним результатом. Зроблено розрахунок економічної ефективності. Показано, що очікуваний економічний ефект від впровадження запропонованої технології може скласти до 172 грн/1000 м тканини.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Кулигин М.Л., Иванова Т.В. Применение метода распыления в заключительной отделке текстильных материалов // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. – 1998.- №1.- С.117-122.

2. Кулигин М.Л., Иванова Т.В. Разработка низкомодульной технологии аппретирования тканей // Сб. трудов всеукраинской конференции "Проблемы легкой и текстильной промышленности на пороге нового века.-Херсон.- 1999.- С. 84-86.

3. Кулигин М.Л., Иванова Т.В. Влияние способов нанесения отделочных составов на фиксацию смолы и потребительские свойства тканей // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины.- 1999.-№2.- С.115-119.

4. Кулигин М.Л., Иванова Т.В. Применение низкомодульной технологии для получения на тканях малосмываемых аппретов // Вестник ХГТУ.- 2000-. №3(9).- С. 261-265.

5. Кулигин М.Л., Иванова Т.В. Низкомодульная технология получения комбинированного гидрофобного и малоусадочного эффекта на хлопчатобумажных тканях // Вестник ХГТУ.- 2000.- №3(9).- С. 258-260.

6. Т.В. Иванова, Л.В. Салеба, М.Л. Кулигин Совершенствование технологии водоотталкивающей отделки на основе стеарино-парафиновой эмульсии // Вестник ХГТУ.- 2000.- №3(9).- С. 255-257.

7. Кулігін М.Л., Іванова Т.В. Пристрій для заключного оздоблення тканини розпиленням. Заявка № 99105565 від 12.10.99 р. Рішення ІПВ про видачу патенту від 5.06.2000 р.

Анотація

Кулігін М.Л. Розробка низькомодульної технології для заключної обробки текстильних матеріалів.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.19.03 - технологія текстильних матеріалів. – Херсонський державний технічний університет, 2001.

Дисертація присвячена питанням створення ресурсозберігаючих технологій в області заключної обробки тканин.

У роботі наведені результати комплексних теоретичних і експериментальних досліджень, зв'язаних із застосуванням низькомодульних технологій заключної обробки тканин.

Наведено обґрунтування вибору конструкції установки для нанесення хімічних розчинів на тканину розпиленням. Виготовлено лабораторну модель установки.

Знайдено оптимальні параметри приросту ваги тканини в мокрому стані (30-40 %), в області яких досягається задовільна рівномірність розподілу оздоблювального розчину.

Методами математичного планування експерименту – повний факторний експеримент і симплекс – планування знайдені оптимальні оздоблювальні склади для здійснення низькомодульних технологій одержання маломнучкої обробки та малозмивних апретів на бавовняних тканинах.

Показано доцільність застосування способу розпилення для здійснення комбінованої гідрофобної і малозсідальної обробки бавовняних тканин.

Створено експериментальний промисловий зразок установки для розпилення хімічних розчинів і проведені виробничі іспити, що підтвердили принципову можливість її використання для низькомодульних технологій.

Очікуваний економічний ефект складає до 172 грн/1000 м тканини.

Ключові слова: низькомодульна технологія, заключна обробка текстильних матеріалів, розпилення оздоблювальних складів.

Аннотация

Кулигин М.Л. Разработка низкомодульной технологии заключительной отделки текстильных материалов.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.19.03 - технология текстильных материалов. – Херсонский государственный технический университет, 2001.

Диссертация посвящена вопросам создания ресурсосберегающей технологии заключительной отделки тканей.

В работе рассмотрены и проанализированы основные направления использования низкомодульной технологии для отделки текстильных материалов. Обобщены литературно-технические данные об особенностях применения этой технологии. Раскрыта сущность процессов нанесения отделочных растворов с помощью валов и путем распыления.

На основании критического анализа предлагаемых способов нанесения минимального количества отделочных составов сделан вывод о том, что наиболее быстрой практической реализации можно достичь путем механического распыления отделочных растворов на специально созданных установках.

Дано обоснование выбора конструкции установки для нанесения химических растворов на ткань распылением. Изготовлена лабораторная модель установки.

В ходе исследования были найдены основные технические характеристики установки (диаметр распыляющего диска - 180 мм и частота его вращения - 6000 мин-1), что позволило обеспечить равномерное монодисперсное распыление отделочных составов.

Найдены оптимальные параметры привеса ткани в мокром состоянии (30-40 %), в области которых достигается удовлетворительная равномерность распределения отделочного раствора.

Изучено влияния привеса ткани в мокром состоянии на эффект малосминаемости. Установлено, что стандартного значения суммы углов восстановления можно достичь при влагосодержании 30% и концентрации карбамола ЦЭМ 160-170 г/л.

Применение низкомодульной технологии малосминаемой отделки тканей сорочечной группы позволяет получить ткани с оптимальным балансом положительных свойств и одновременно повысить экономическую эффективность процесса.

Изучено влияние способов нанесения отделочных составов на качественные показатели готовых тканей. Установлено, что по всем показателям качество ткани, обработанной по способу распыления, соответствует требованиям стандартов. По гигиеническим свойствам, о которых судили по показателям гигроскопичности и воздухопроницаемости, ткань, обработанная, по низкомодульной технологии также не уступает ткани, обработанной по традиционной технологии.

Методами математического планирования эксперимента – полного факторного эксперимента и симплекс – планирования найдены оптимальные отделочные составы для осуществления низкомодульной технологии получения малосминаемой отделки и малосмываемых аппретов на хлопчатобумажных тканях.

В работе представлены результаты экспериментальных исследований, выбора оптимальных параметров низкомодульной технологии получения малосмываемых аппретов на хлопчатобумажных тканях.

Разработана технология отделки МАПС и МАРС путем распыления отделочных составов, обеспечивающая получение качественных показателей у бельевой бязи, набивной костюмной ткани.

Показана целесообразность применения способа распыления для осуществления комбинированной гидрофобной и малоусадочной отделки хлопчатобумажных тканей. Найдены эффективные композиции отделочных составов для нанесения традиционным способом и путем распыления.

Данные, характеризующие основные показатели качества: гидрофобность, изменение линейных размеров ткани после мокрой обработки свидетельствуют о том, что необходимый эффект достигается по всем вариантам предлагаемой технологии. Показатели, характеризующие износостойкость ткани (разрывная нагрузка, стойкость ткани к истиранию) соответствуют требованиям стандарта.

Таким образом, в результате исследования установлено, что применение способа распыления отделочных составов позволяет получить на костюмной хлопчатобумажной ткани комбинированный водоотталкивающий и малоусадочный эффект.

Предлагаемые отделочные составы на основе отечественных препаратов сообщают отделку более устойчивую к мокрым обработкам и к химической чистке по сравнению с импортным препаратом плувилон БА.

Создан экспериментальный промышленный образец установки для распыления химических растворов и проведены производственные испытания, которые подтвердили принципиальную возможность ее использования для низкомодульной технологии.

Ожидаемый экономический эффект составит до 172 грн/1000 м. ткани.

Ключевые слова: низкомодульная технология, заключительная отделка текстильных материалов, распыление отделочных составов.

Summary

Kuligin M.L. Development low-module technology for a final finishing of textile materials.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate engineering science on a speciality 05.19.03 - technology of textile materials. - Kherson State Technical University, 2001.

The dissertation is devoted to questions of creation recourse-saving technologies of materials in the field of a final finishing of fabrics.

The results of complex theoretical and experimental researches connected with application low-module of technologies of a final finishing of fabrics are given.

The substantiation of a choice of a design of installation for drawing chemical solutions on a fabric by dispersion is given. The laboratory model of installation is made.

The expediency of the application of a way of dispersion for realization combined gidrofobing and of low-to-set the finishing of cotton fabrics is shown.

The experimental industrial sample of installation is created, for dispersion of chemical solutions and the industrial tests which have confirmed a basic opportunity of its(her) use for low-module technologies were carried out.

The expected economic benefit makes from to 172 grn/1000 m of a fabric.

Key words: lowmodule technology, final finishing of textile materials, dispersion of finishing solutions.