ХЕРСОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КСЕНЖУК НАТАЛЯ ІВАНІВНА

УДК 677.826

Розробка і застосування композиційних

текстильно-допоміжних речовин для

вибілювання бавовняних матеріалів

05.19.03 – технологія текстильних матеріалів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Херсон – 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Херсонському державному технічному університеті

Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Сльозко Григорій Федорович, Херсонський державний технічний університет, завідувач кафедри технічної хімії та харчових технологій

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Якимчук Радій Палладійович, Херсонський державний технічний університет, завідувач кафедри механічної технології волокнистих матеріалів;

доктор технічних наук, старший науковий співробітник Поліщук Степан Олександрович, Інститут хімічної технології і промислової екології ВАТ ІБарвникІ, начальник відділу маркетингу.

Провідна установа:

Львівська комерційна академія, кафедра товарознавства непродовольчих товарів, Центральна спілка споживчих товариств України, м. Львів

Захист відбудеться І 20 І червня 2002 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.02 при Херсонському державному технічному університеті за адресою: 73008, Україна, м. Херсон, Бериславське шосе, 24.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Херсонського державного технічного університету за адресою: 73008, Україна, м. Херсон, Бериславське шосе, 24.

Автореферат розісланий І 17 І травня 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Сумська О.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На Україні є три великих текстильних підприємства: Херсонський, Тернопільський і Донецький бавовняні комбінати, сумарна потужність яких складає 500 млн. метрів бавовняних тканин на рік. Для забезпечення фабрик опоряджувального виробництва технологічною парою і гарячою водою були побудовані: у Херсоні – ТЕЦ, а в Тернополі і Донецьку – великі парокотельні цехи. Відсутність теплоносіїв, неритмічне постачання бавовни, неповне завантаження потужностей (5-12 %) і відсутність основних текстильно-допоміжних речовин в Україні роблять продукцію текстильних підприємств неконкурентоспроможною.

Створення нових текстильно-допоміжних речовин і технології їх застосування дозволить розробити енерго- і ресурсозберігаючий спосіб вибілювання бавовняних матеріалів і впровадити його в промислове виробництво.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконана відповідно до програми соціально-економічного розвитку Херсонської області на 2001 р., затвердженої рішенням ХVІ сесії двадцять третього скликання № 320 від 22.12.2000 р. (п. 1.4 ІКомплексна програма енергозбереження Херсонської області на період до 2010 р.І Додаток до програми: п. 1.6 ІВпровадження енергозберігаючих технологічних процесів при вибілюванні, виключаючи споживання теплової енергії, і фарбування тканинІ).

Робота цілком відповідає п.п. 3,6,7 статті 7 Закону України ІПро пріоритетні напрямки розвитку науки і технікиІ.

Роль автора полягає в постановці проблеми, дослідженні і розробці нових текстильно-допоміжних речовин і технології ІхолодногоІ вибілювання бавовняних матеріалів.

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є розробка текстильно-допоміжних речовин і енергозберігаючої технології ІхолодногоІ вибілювання бавовняних матеріалів.

Для досягнення поставленої мети було намічено вирішити наступні задачі:

·

· вибрати інгредієнти для створення композиційних текстильно-допоміжних речовин;

· запропонувати і розробити композиційні текстильно-допоміжні речовини;

· визначити вплив компонентів вибілювальної ванни на хімізм вибілювання бавовняного волокна;

· оцінити якість бавовняних матеріалів, вибілених при температурі 4-35 0С;

· розробити і зареєструвати в органах Державного стандарту Технічні умови на нові текстильно-допоміжні речовини;

· оцінити економічну й екологічну ефективність розробленої технології ІхолодногоІ вибілювання бавовняних матеріалів у порівнянні з традиційною технологією вибілювання;

· провадити нову технологію ІхолодногоІ вибілювання бавовняних матеріалів на текстильних підприємствах.

Об'єкт дослідження – процес підготовки бавовняних матеріалів.

Предмет дослідження – розробка і застосування композиційних текстильно-допоміжних речовин для ІхолодногоІ вибілювання бавовняних матеріалів.

Методи дослідження – методом спектрофотометрії: на приладі Specoll–10 (ф. Карл Цейс, Німеччина) визначали ступінь білості, на приладі Specord M-40 знімали спектри поглинання суміші динітродисульфокислоти стильбену і комплексом карбаміду з пероксидом водню. Методом потенціометричного титрування визначали взаємодію Пероксу з динітродисульфокислотою стильбену. Шляхом кислотного, окисно-відновного титрування та за допомогою спектрального аналізу визначали структуру комплексу пероксиду водню з карбамідом. Жорсткість, капілярність, ступінь білості, стійкість до витирання, розривні характеристики, зміну розмірів тканин після мокрої обробки визначали у відповідності з нормативно-технічною документацією, зареєстрованою в органах Держстандарту. Достовірність одержаних результатів забезпечується застосуванням повірених приладів і методів сучасної математичної статистики для обробки експериментальних результатів і підтверджується їх погодженням з практичними результатами.

Розрахунки проводилися з використанням ІВМ – сумісного персонального компўютера в середовищі ІMicrosoft ExelІ, ІMicrosoft WordІ.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше запропоновано як уповільнювачі розкладання пероксиду водню у вибілювальній ванні органічні аміни й аміди карбонових кислот, що дозволили збільшити час контакту окислювача з супутніми речовинами бавовни, знизити температуру вибілювання до температури 4-35 0С і виключити деструкцію целюлози.

Вперше запропоновано використовувати в якості гідротропних добавок у композиційних текстильно-допоміжних речовинах метилові ефіри карбонових кислот рослинної олії і комплекс карбаміду з лимонною кислотою.

Вивчено хімізм деструкції природних забарвлюючих речовин бавовняного волокна комплексом карбаміду з пероксидом водню в процесах вибілювання бавовняних матеріалів.

На основі отриманих результатів запропонована і розроблена технологія вибілювання бавовняних матеріалів при температурі 4-350С.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені композиційні текстильно-допоміжні речовини: вибілювач ІПероксІ, ІДерма-ТексІ, ІБіло-ТексІ, композиція для ІхолодногоІ вибілювання ІФайно-ТексІ і технологія їх застосування дозволили збільшити міцність волокон на 19-60 %, підвищити ступінь білості, збільшити стійкість до витирання в 2-3 рази в порівнянні з відомою класичною технологією підготовки.

Впровадження текстильно-допоміжних речовин і технології ІхолодногоІ вибілювання дало можливість знизити витрати: пари – на 704,5 кг / 1000 м тканини, води – на 6,1 м3 / 1000 м тканини, електроенергії – на 8 квт/ч / 1000 м тканини. Собівартість вибілювання за розробленою технологією знижується в 1,5 рази, обсяг стічних вод скорочено у 4 рази, вивільняється більш як 50 % технологічного устаткування, виключаються стадії розшліхтовування й відварювання бавовняних тканин. Поліпшуються умови праці робітників і створюються умови для зниження екологічного навантаження на навколишнє середовище.

Виконана робота впроваджена в масове виробництво на бавовняних комбінатах: ВАТ ІХерсонський бавовняний комбінатІ, ВАТ ІТекстерноІ (м. Тернопіль), ВАТ ІДонтексІ (м. Донецьк). З 1998 року по 2001 рік за запропонованою технологією вироблено 23 млн. м тканини.

Особистий внесок здобувача. Постановка й обґрунтування задачі і мети дослідження. Критичне вивчення науково-технічної, патентної інформації і виробничого досвіду з питань створення композиційних текстильно-допоміжних речовин і технології вибілювання бавовняних матеріалів. Теоретичне обґрунтування можливості застосування композиційних текстильно-допоміжних речовин у процесах вибілювання бавовняних матеріалів, виконання експериментальних досліджень у лабораторних і виробничих умовах, наукова інтерпретація отриманих результатів. В наукових працях [1-5,7-14], опублікованих із співавторами, здобувачу належить вивчення, розробка та впровадженням нових текстильно-допоміжних речовин і технології їх застосування у виробництво. Співавтори публікацій надавали допомогу в оптимізації технологічних процесів безпосередньо в промислових умовах при впровадженні роботи.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертації були заслухані й обговорені:

- на Всеукраїнській науково-технічній конференції ІПроблеми легкої і текстильної промисловості на порозі нового століттяІ, м. Херсон, 1999 р.;

- на Всеукраїнській науково-технічній конференції ІПроблеми легкої і текстильної промисловості на порозі нового століттяІ, м. Херсон, 2000 р.;

- на конференції ІПроблеми легкої і текстильної промисловості УкраїниІ, м. Херсон,2001 р.;

·

Результати роботи обговорювалися в пресі (газетах: ?Урядовий кур'єр?, ?Голос України? та інші), на телебаченні.

Публікації. Список опублікованих праць за темою дисертації містить 17 найменувань: статей у наукових журналах – 7, у матеріалах конференцій – 3, патентів України на винахід – 7.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел, додатку. Дисертаційна робота містить 127 сторінок машинописного тексту, 28 таблиць, 9 рисунків і додаток, 115 найменувань бібліографічних посилань. Обсяг додатку 36 сторінок.

У додатку представлені акти випробувань розроблених текстильно-допоміжних речовин, технічні умови на їх виробництво та гігієнічні характеристики, акти впроваджень.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито сутність і стан наукової проблеми, обґрунтована необхідність проведення дослідження і актуальність теми, сформульовані мета і задачі дослідження, показані наукова новизна і практичне значення роботи.

У першому розділі дисертації здійснено огляд технологій вибілювання бавовняних матеріалів. Показано, що передові європейські фірми пішли по шляху створення процесу вибілювання при невисоких температурах 60 – 80 0С. Для створення сучасної вітчизняної технології потрібні композиційні вибілювачі та текстильно-допоміжні речовини. Зроблено огляд сучасного стану стабілізаторів пероксидних вибілювальних ванн та текстильно-допоміжних речовин для процесу вибілювання. Особливу увагу звернуто на необхідність використання композицій комплексної дії для вибілювання. Наприкінці розділу зроблено вибір напрямків дослідження.

У другому розділі, що складається з трьох підрозділів, викладено основні методи дослідження.

У підрозділі 2.1 подана характеристика використаних у дисертаційній роботі вибілювачів, текстильно-допоміжних речовин, поверхнево-активних речовин, текстильних та хімічних матеріалів.

У підрозділі 2.2 наведена нормативно-технічна документація, відповідно до якої проводились визначення показників бавовняної тканини.

У підрозділі 2.3 розглянуто методи підготовки бавовняних матеріалів, зокрема, розшліхтовування, вибілювання, та методи аналізу вибілювачів, текстильно-допоміжних речовин. Білість, капілярність вибіленої тканини та її механічні властивості оцінено відповідно до чинних держстандартів. Результати експериментів оброблено відповідно до методів сучасної математичної статистики.

У третьому розділі, що складається з п'яти підрозділів, викладено експериментальну частину роботи.

У підрозділі 3.1 представлено результати створення ефективного вибілювача бавовняних матеріалів при температурі 4-35 0С. До складу вибілювача входить уповільнювач розкладання пероксиду водню, який дозволяє знизити температуру і збільшити час вибілювання в умовах тривалого контакту пероксиду водню з бавовняним волокном.

В якості потенційно можливих уповільнювачів були обрані органічні аміни і аміди карбонових кислот, а саме: N-етилендіамін, N-оксиетилетилендіамін, N,N' –діоксидіетилетилендіамін, діоксиетилкарбамід (карбоксол-2), тетраоксиетилкарбамід (карбоксол-4). Вплив уповільнювачів вибілювання на кінетику розкладання пероксиду водню показаний на рис. 1.

Час, год. Рис. 1. Кінетика розкладання пероксиду водню в присутності уповільнювача (5 г/л): 1 – без уповільнювача; 2 – діоксиетилкарбамід; 3 – тетраоксиетилкарбамід; 4 – N-етилендiамiн; 5 – N-оксиетилетилендiамiн; 6 – N,N '-дiоксидiетилетилендiамiн.

На наступному етапі в якості уповільнювачів були досліджені карбамід, меламін, уротропін. Вплив цих уповільнювачів вибілювання на кінетику розкладання пероксиду водню показано на рис. 2.

Найбільш ефективним уповільнювачем пероксиду водню виявився карбамід, використання якого дозволяє суттєво знизити швидкість розкладання пероксиду водню, збільшити тривалість вибілювання бавовняних тканин при температурі 4 -35 0С і одержати вибілену тканину з показниками білості 86-88%. Запропоновано композиційний вибілювач текстильних матеріалів на основі пероксиду водню, карбаміду та лимонної кислоти. Склад композиційного вибілювача захищений патентом України і одержав назву ІПероксІ.

Перокс дозволяє одержувати ступінь білості, стійкість до витирання, розривне навантаження бавовняних матеріалів більші, ніж нормативні галузеві показники, які одержані за класичною технологією підготовки.

Шляхом кислотного, окисно-відновного титрування та за допомогою спектрального аналізу визначена структура комплексу пероксиду водню з карбамідом у вигляді суміші пероксисольвату карбаміду і пероксиду водню CO(NH2)2 · H2O2 та адукту карбаміду і пероксиду водню:

Показано, що в лужному середовищі в умовах вибілювання ІПероксІ достатньо стійкий і не розкладається.

Час, год.

Рис.2. Кінетика розкладання пероксиду водню

в присутності уповільнювача (5 г/л):

1– без уповільнювача;

2 – уротропін;

3 – меламін;

4 – карбамід.

У підрозділі 3.2 на прикладі модельної сполуки динітродисульфокислоти стильбену вивчено хімізм вибілювання бавовняних матеріалів. За допомогою електронних спектрів поглинання модельної суміші показано, що в залежності від водневого показника вибілювального розчину проходить втрата кольору забарвлюючих речовин бавовняного волокна шляхом взаємодії пероксидного аніону НО по подвійним звўязкам етиленової групи або глибокій деструкції по цій групі.

У підрозділі 3.3 представлено результати розробки і дослідження властивостей композиційних текстильно-допоміжних речовин для вибілювання бавовняних матеріалів. Для очищення бавовни-сирцю від восків, білкових речовин, пектинових та азотистих речовин, геміцелюлоз, тобто від супутніх речовин і речовин, штучно нанесених в прядильному і ткацькому виробництвах, потрібні також текстильно-допоміжні речовини, які мають поверхнево-активні властивості. Основними складовими цих композиційних речовин є поверхнево-активні речовини з високим та низьким значеннями гідрофільно-ліпофільного балансу. В якості поверхнево-активної речовини з високим значенням гідрофільно-ліпофільного балансу використані оксиетильовані спирти і феноли, в якості поверхнево-активної речовини з низьким значенням гідрофільно-ліпофільного балансу – вперше використано метиловий ефір карбонових кислот рослинної олії. Розроблена текстильно-допоміжна речовина одержала торгову назву ІДерма-ТексІ. На ТОВ ІЛотосІ (м. Херсон) організовано промислове виробництво текстильно-допоміжних речовин, марки ІДерма-ТексІ: ІДерма-Текс 5І і ІДерма-Текс 5АІ (ТУ У 14124740-007-98). Детально досліджена поверхнево-активна компонента ІДерма-ТексівІ з низьким значенням гідрофільно-ліпофільного балансу – метиловий ефір карбонових кислот рослинної олії. Розроблено технологію одержання цієї сполуки. ІДерма-ТексиІ, а саме ІДерма-Текс 5АІ, використано при підготовці бавовняних тканин (ІхолоднеІ вибілювання). Показано високу ефективність речовини (табл. 1).

Таблиця 1

Вплив ІДерма-Текс 5АІ на показники бавовняної

тканини арт. 276 при “холодному” вибілюванні

Найменування Концентрація, г/л Ступінь білості, % Капілярність, мм

ІДерма-Текс 5АІ 0,5 2,0 5,0 78,0 82,0 84,0 120 156 162

ІДерма-Текс 5АІ був випробуваний також і в класичній технології вибілювання. Показано, що препарат дозволяє досягти ступеня розшліхтовування 76,2-78,4 %, значно підвищити капілярність в процесі відварювання та білість в процесі вибілювання (табл. 2).

Таблиця 2

Вплив ІДерма-Текс 5АІ на показники бавовняної

тканини арт.276, підготовленої за класичною технологією

Концентрація ІДерма-Текс 5АІ, г/л Показники ефективності ІДерма-Текс 5АІ по стадіях

розшліхтовування відварювання вибілювання

Ступінь розшліхтовування, % Капілярність, мм Ступінь білості, %

0,5 76,2 141-149 78,0

1,0 78,7 154-162 80,0

2,0 75,2 175-179 81,0

3,0 76,3 180-186 82,0

5,0 78,4 190-210 84,0

Виробничі випробування проведені безпосередньо на ВАТ ІХерсонський бавовняний комбінатІ.

З метою здешевлення процесу вибілювання бавовняних матеріалів створені нові текстильно-допоміжні речовини, які одержали торгову назву ІБіло-ТексІ: ІБіло-Текс НІ і ІБіло-Текс КІ (ТУ У 21286584-009-2000). В складі ІБіло-ТексівІ замість складової з низьким значенням гідрофільно-ліпофільного балансу, яка виступає в ролі розчинника супутніх речовин целюлози, введений гідротропний розчинник – комплекс карбаміду з лимонною кислотою. Склад ІБіло-ТексівІ захищений патентом України.

Виробничі випробування текстильно-допоміжної речовини ІБіло-Текс НІ були проведені і при вибілюванні бавовняного волокна (70 – 80 0С) в умовах ватної фабрики Торгового Дому ІКампус Коттон КлабІ (м. Херсон) та показали високу ефективність і технологічність при концентрації препарату 1 г/л (табл. 3).

Спосіб вибілювання бавовни з використанням ІБіло-ТексівІ захищений патентом України. Запропонований спосіб вибілювання бавовни дозволяє одержати вибілену вату з показниками, що відповідають ГОСТ 5556-81 ІВата медицинская гигроскопическая. Технические условияІ.

Таблиця 3

Характеристика вибіленого бавовняного

волокна з використанням ІБіло-Текс НІ

Найменування показників Одиниця вимірювання По ГОСТ 5556-81 Фактичні результати

Білість % 66 82

Капілярність мм 67 72,5

Поглинальна здатність г 19 21

На основі розробленого композиційного вибілювача ІПероксІ і текстильно-допоміжних речовин (марки ІДерма-ТексІ і ІБіло-ТексІ) створено принципово нову композицію для ІхолодногоІ вибілювання ІФайно-ТексІ (ТУ У 21286584-007-98 ). Композиція має комплексну дію і проявляє властивості стабілізатора, диспергатора, емульгатора, розчинника і руйнівника забарвлюючих натуральних сполук целюлози. Склад ІФайно-ТексаІ захищений патентом України і включає такі складові: комплекс пероксиду водню і карбаміду, комплексоутворюючі речовини, поверхнево-активна компонента, оптичний вибілювальний препарат, вода.

Використання композицій ІФайно-ТексуІ, склади яких наведені в табл. 4, в процесі ІхолодногоІ вибілювання дають можливість одержати високі фізико-хімічні і механічні показники вибіленої тканини (табл. 5).

Запропоновані зразки композицій дозволяють підвищити ступінь білості бавовняної тканини на 2 - 4 %; здатність до витирання у 3,4-3,8 рази; розривне навантаження: по основі – на 11 - 19 %, по пітканню – на 30 - 40 %; поверхневу щільність – на 2,3-5,7 %. Крім того, забезпечується необхідна капілярність тканини і відсоток усадки, що допускається держстандартом.

Технологія одержання композиції для “холодного” вибілювання освоєна на ТОВ ІЛотосІ (м. Херсон) та успішно пройшла випробування на ВАТ ІХерсонський бавовняний комбінатІ. Виробничі випробування композиції для ІхолодногоІ вибілювання дали можливість підвищити білість тканин на 3,6 %, капілярність на 26-32 мм, підвищити розривання навантаження на 60 %, стійкість до витирання більш, ніж у 2,5-3 рази. При такому вибілюванні виключається деструкція волокна. На сьогоднішній день в Україні та країнах СНД відсутні технології, якi б пiсля операцій вибілювання забезпечували пiдвищення мiцностi волокна та тканини. Бавовняна тканина набуває еластичностi, наповненностi, ма? при?мний гриф та зовнішній вигляд.

Таблиця 4

Склад композицій для ІхолодногоІ вибілювання

целюлозних текстильних матеріалів

Склад композиції Вміст компонентів у композиції, мас. %

1 2

Поверхнево-активний компонент 11,5 14,4

Комплекс пероксиду водню і карбаміду 18,5 17,9

Метасилікат натрію 9,6 -

Диспергатор НФ - 0,1

Оптичний вибілювальний препарат 0,15 0,1

Вода 60,25 67,5

Таблиця 5

Показники бавовняної тканини (арт. 1В0276 -ХЕ),

вибіленої композиціями для ІхолодногоІ вибілювання

Найменування показників Показники вибіленої тканини зразками композицій

1 2 По ГОСТ

Капілярність, мм 125 122 80-100

Ступінь білості, % 84,0 86,0 82,0

Ширина готової тканини, см 80,2 80,3 80,0±1,5

Поверхнева щільність, г/м2 141,2 145,8 138,0±7

Число ниток на 10 см: - по основі - по пітканню 256 262 258±5

202 209 200±6

Розривне навантаження, кгс - по основі - по пітканню 43,1 40,0 36,0

34,0 31,2 24,0

Зміна лінійних розмірів після мокрих обробок, %: - по основі - по пітканню 3,5 4,5 5,0

0,5 0,7 2,0

Кількість циклів витирання 2126 2240 600

В теперішній час композиція для ІхолодногоІ вибілювання ІФайно-ТексІ випускається серійно і використовується текстильними підприємствами.

У підрозділі 3.4 наведені результати з розробки і вивчення властивостей вітчизняних пом'якшувачів для обробки бавовняних тканин. Ці пом'якшувачі розроблені на основі тих же текстильно-допоміжних речовин, що і для вибілювання, тільки в другому співвідношенні складових. Дослідження по розробці пом'якшувачів для бавовняних тканин проведені в напрямку створення швидкорозчинного ІДерма-Текс 30АІ і висококонцентрованого ІФібро-Текс 40І препаратів. Обидва препарати захищенні патентами України і показали високу ефективність (табл. 6). Оптимальні показники обробленої тканини досягаються при концентрації ІДерма-Текс 30АІ – 15-20 г/л, ІФібро-Текс 40І – 7,5-10 г/л.

Розроблені пом'якшувачі для бавовняних тканин успішно випробуванні на ВАТ ІХерсонський бавовняний комбінатІ, ВАТ ІТекстерноІ (м. Тернопіль).

Таблиця 6

Вплив розроблених пом'якшувачів на жорсткість

бавовняних тканин

Найменування тканин Жорсткість бавовняної тканини, (мкНЧ см2)

до обробки препаратом після обробки препаратом ІДерма-Текс 30АІ, г/л після обробки препаратом ІФібро-Текс 40І, г/л

10,0 15,0 20,0 5,0 7,5 10,0

1. Бавовняна "Сорочкова" арт. 1С0191 - ХЕ 3056 2810 2430 2200 2390 1930 1800

2. Бязь арт. 3513 3148 3090 2560 2340 2440 2200 1900

3. Ситець арт.36 2930 2700 2300 2150 2290 1850 1790

У підрозділі 3.5 представлено результати розробки і впровадження енергозберігаючої, більш екологічно чистої нової технології ІхолодногоІ вибілювання бавовняних тканин.

На основі створених текстильно-допоміжних речовин (композиційний вибілювач ІПероксІ, композиційні текстильно-допоміжні речовини марок ІДерма-ТексІ і ІБіло-ТексІ, композиція для ІхолодногоІ вибілювання) створена технологія ІхолодногоІ вибілювання бавовняних тканин. Нова технологія вибілювання відрізняється від сучасних вітчизняних технологій тим, що всі операції вибілювання (розшліхтовування, відварювання та вибілювання) проходять одночасно при температурі 4-35 0С без використання теплоносія, а саме – пари.

Склади розроблених композицій дозволяють об'?днати три різних операції підготовки: розшліхтовування (вилучення шліхти), відварювання (вилучення зі структури волокон природних домішок), вибілювання (надання білості за рахунок переведення природних барвникiв в безколірні) - в одну операцію, яку здійснюють при температурі 4-35 0С.

При цьому спосіб складається з таких стадiй:

- просочення тканини розчином, що містить вибілювач та текстильно-допоміжні речовини;

- віджимання тканини;

- відлежування тканини в ролику або ямах;

- промивання холодною водою;

- сушіння.

Технологія ІхолодногоІ вибілювання бавовняних тканин впроваджена на ВАТ "Херсонський бавовняний комбiнат", ВАТ ІТекстерноІ (м. Тернопіль), ВАТ ІДонтексІ (м. Донецьк).

Технологiя забезпечу? значне скорочення схеми вибілювання, не потребу? складного обладнання, зменшу? споживання технологічно? води. Вибілювання за розробленою ІхолодноюІ технологією не супроводжується процесом деструкцi? целюлози. Класична ж технологія завжди призводить до деструкції целюлози. При застосуванні розроблено? технологi? нема? втрати маси волокна та невиробничих витрат вибiлювача, що характернi для класичних технологiй вибілювання.

Витрати на обробку тканини при застосуванні Іхолодно?І технологi? зменшуються з 110,45 грн. до 48,56 грн. (на 1000 м погонних).

Витрати за статею " Пара на технологiчнi цiлi " не мають мiсця взагалi. При вибiлюваннi за сучасною технологi?ю вони складають 45 % собiвартостi обробки.

Витрати на технологічну воду скорочуються в 1,6 рази.

Економiчний ефект вiд впровадження розроблено? технологi? вибілювання склада? 61,89 грн. на 1000 м тканини. При виробництві кожних 1000 м тканини зберiгаються: 704,5 кг пари, 6,1 м3 води, 8 квт/год. електроенергії. Загальний економiчний ефект складає 433 тис. 230 грн. на випуск 7 млн. метрів тканини ( було випущено у 2001 році), при проектній потужності 200 млн. м тканин в рік буде складати –12 млн. 378 тис. грн.

Технологiя полiпшу? умови працi робiтникiв, створю? умови для зниження екологiчного навантаження цехiв опоряджувальних виробництв на навколишнє середовище, зокрема, на повiтряний та водний басейни. Об'єм стічних вод, вартість яких у 3 рази перевищу? вартість чисто? води, зменшується у 4 рази. Стічні води не містять традиційних продуктiв часткового гідролізу целюлози, якi ускладнюють роботу каналізаційних систем вибілювальних цехiв.

Якiсть тканини, вибiлено? за розробленою схемою, перевищу? якiсть тканини, одержано? при вибiлюваннi за кращими сучасними технологiями (табл. 7).

Розроблена ІхолоднаІ технологiя вибілювання створила умови для виробництва якісної конкурентоспроможної вітчизняної текстильної продукції світового рівня якості та сприяла підвищенню відсотка використання виробничих потужностей підприємств текстильної галузі, зокрема, забезпечила стабільну роботу опоряджувального виробництва ВАТ "Херсонський бавовняний комбінат".

Таблиця 7

Показники якостi бавовняної тканини арт. 1В0276-ХЕ,

вибiлено? за розробленою технологiєю

Найменування показника та одиниця вимiрювання Типова технологiя Краща вiтчизняна технологiя Розроблена Технологiя

Капiлярнiсть, мм: 80 – 100 100 – 120 110 – 120

Ступiнь бiлості, %: 80 – 83 86 82 – 96

Поверхнева щiльнiсть, г/м2: 125 – 138 132 – 139 140 – 146

Розривне навантаження, кгс:

- по основi 36,0 36,0 43,1

- по пітканню 24,0 26,0 34,4

Кількiсть циклів витирання 600 1600 2200

ВИСНОВКИ

1. Розроблено і науково обґрунтовано композиційні текстильно-допоміжні речовини та їх застосування в енерго- і ресурсозберігаючій технології вибілювання бавовняних матеріалів при температурі 4-35 0С (ІхолоднеІ вибілювання). Вперше запропоновано і вивчено уповільнювачі розкладання пероксиду водню в присутності супутніх речовин бавовняного волокна. Вивчено фізико-хімічні властивості комплексу пероксиду водню з карбамідом в вибілювальній ванні.

2. Вперше запропоновано і досліджено в якості уповільнювачів розкладання пероксиду водню органічні аміни й аміди карбонових кислот. Показано, що процес уповільнення здійснюється шляхом утворення комплексу пероксиду водню з органічними амінами або амідами. Каталізатори, що містяться в супутніх речовинах бавовни та в бавовні, не впливають на розкладання комплексу. Вивчено склад комплексу пероксиду водню з карбамідом.

3. На модельній сполуці динітродисульфокислоти стильбену вивчено хімізм вибілювання бавовняних матеріалів комплексом пероксиду водню з карбамідом. Показано, що знебарвлення здійснюється в результаті деструкції супутніх забарвлених речовин в залежності від рН вибілювального розчину у присутності лужного агенту.

4. Вперше запропоновано і вивчено в композиційних текстильно-допоміжних речовинах метилові ефіри карбонових кислот рослинної олії і комплекс карбаміду з лимонною кислотою в якості гідротропних сполук.

5. Розроблено текстильно-допоміжні речовини для ІхолодногоІ вибілювання, що складаються із суміші поверхнево-активних речовин з високим і низьким значеннями гідрофільно-ліпофільного балансу. Як сполуки з високим значенням гідрофільно-ліпофільного балансу використані оксиетильовані спирти і феноли, з низьким значенням гідрофільно-ліпофільного балансу - вперше використано метиловий ефір карбонових кислот рослинної олії.

6. На основі розробки нових текстильно-допоміжних речовин та їх застосування створена технологія ІхолодногоІ вибілювання бавовняних матеріалів при температурі виробничого приміщення 4-35 0С, що дозволяє знизити енерговитрати (повне виключення використання пари), підвищити продуктивність праці (скорочення стадій розшліхтовування та відварювання), скоротити витрати на випуск 1000 м тканини з 110,45 грн. до 48,56 грн. Запропонована технологія дозволяє підвищити споживчі властивості тканин – зносостійкість у 2-3 рази, міцність до розриву – у 1,2-1,6 рази.

7. Розроблено і зареєстровано в органах державного стандарту технічні умови на виробництво текстильно-допоміжних речовин під торговою назвою ІДерма-ТексІ (ТУ У 14124740-007-98), ІБіло-ТексІ (ТУ У 21286584-009-2000), що входять до складу вибілювальної композиції, на композицію для “холодного” вибілювання ІФайно-ТексІ (ТУ У 21286584-007-98). Організовано промислове виробництво текстильно-допоміжних речовин ІДерма-Текс 5І, ІДерма-Текс 5АІ, ІБіло-Текс КІ, ІБіло-Текс НІ, ІФайно-ТексІ. Проведено токсикологічні дослідження. Склади текстильно-допоміжних речовин і композиції для ІхолодногоІ вибілювання захищені патентами України.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІІЇ

1. Ксенжук Н.И., Слезко Г.Ф. Применение эфиров карбоновых кислот в текстильной промышленности // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. – Херсон. – 1998. – № 1. – С. 245-246.

2. Ксенжук Н.И., Козачек О.В., Слезко Г.Ф. Разработка новых моющих средств для текстильной промышленности // Вестник Херсонского государственного технического университета. – Херсон. – 1998. – № 1(3). – С. 288-289.

3. Ксенжук Н.И., Слезко Г.Ф. Применение композиционных мягчителей для обработки хлопчатобумажных тканей // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. – Херсон. – 1999. – № 2. – С. 100-101.

4. Ксенжук Н.І., Сльозко Г.Ф. Розробка і дослідження властивостей текстильно-допоміжних речовин для вибілювання бавовняних тканин // Вісник Технологічного університету Поділля. – Хмельницький. – 1999. – Ч.2, №4. – С.45- 48.

5. Ксенжук Н.И., Слезко Г.Ф. Новая технология получения метиловых эфиров карбоновых кислот растительного масла // Вестник Херсонского государственного технического университета. – Херсон. – 1999. – № 3(6). – С. 308-309.

6. Ксенжук Н.І. Застосування нових текстильно-допоміжних речовин для холодного вибілювання бавовняних тканин // Легка промисловість. –

1999. - № 4(180). – С. 59.

7. Ксенжук Н.И., Слезко Г.Ф. Свойства Перокса и применение его в процессах отбеливания хлопчатобумажных тканей // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. – Херсон. – 2001. – № 5. – С. 306-310.

8. Пат. 29048 А Україна, МКВ 6 D 06М 13/165. Композиція поліфункціональної дії для обробки матеріалів / Сльозко Г.Ф., Ксенжук Н.І. (Україна); № 97126217; Заявл. 24.12.97; Опубл.16.10.2000. Бюл. № 5-11.

9. Пат. 29049 А Україна, МКВ 6 D 06М 13/165. Композиція для обробки текстильних матеріалів / Сльозко Г.Ф., Ксенжук Н.І., Степаненко Л.П., Степаненко М.Л. (Україна); № 97126218; Заявл. 24.12.97; Опубл.16.10.2000. Бюл. № 5-11.

10. Пат. 30092 А Україна, МКВ 6 D 06М 13/44. Композиція для помўякшення тканини / Сльозко Г.Ф., Ксенжук Н.І., Степаненко Л.П., Степаненко М.Л. (Україна); № 97126216; Заявл. 24.12.97; Опубл.15.11.2000. Бюл. № 6-11.

11. Пат. 31886 А Україна, МПК 6 D 06L 3/02. Композиція для холодного вибілювання целюлозних текстильних матеріалів / Сльозко Г.Ф., Барановський В.І., Ксенжук Н.І. (Україна); № 98115986; Заявл. 11.11.98; Опубл.15.12.2000. Бюл. № 7-11.

12. Пат. 38215 А Україна, МКВ 7 D 06L 3/02. Композиція для вибілювання текстильних матеріалів із натуральних волокон і суміші волокон / Сльозко Г.Ф., Ксенжук Н.І. (Україна); № 2000063323; Заявл. 07.06.2000; Опубл.15.05.2001. Бюл. № 4.

13. Пат. 38368 А Україна, МКВ 7 D 06М 13/165. Композиція для обробки целюлозних волокон / Сльозко Г.Ф., Ксенжук Н.І., Барановський В.І. (Україна); № 2000063749; Заявл.26.06.2000; Опубл.15.05.2001. Бюл. № 4.

14. Пат. 38286 А Україна, МКВ 7 D 06L 3/02. Спосіб вибілювання бавовни / Сльозко Г.Ф., Черненко В.І., Клочко П.Г., Барановський В.І., Ксенжук Н.І. (Україна); № 2000063528; Заявл. 16.06.2000; Опубл.15.05.2001. Бюл. № 4.

15. Ксенжук Н.І., Сльозко Г.Ф. Текстильно-допоміжні речовини для енергозберігаючої технології вибілювання бавовняних тканин // Сб. трудов Всеукраинской научно – технической конференции ІПроблемы легкой и текстильной промышленности на пороге нового векаІ. – Херсон. – 1999 г. – С. 80-81.

16. Ксенжук Н.І. Нові текстильно-допоміжні речовини для процесів вибілювання вовняних, бавовняних тканин та тканин із суміші волокон // Сб. трудов Всеукраинской научно – технической конференции ІПроблемы легкой и текстильной промышленности на пороге нового векаІ. – Херсон. – 2000 г. - № 4. – С. 167.

17. Ксенжук Н.И., Слезко Г.Ф. Исследование комплекса пероксида водорода и карбамида (Перокса) и его применение в текстильной промышленности // Конф. ІПроблемы легкой и текстильной промышленности УкраиныІ. – Херсон. – 2001. – № 5. – С. 82.

АНОТАЦІЯ

Ксенжук Н.І. Розробка і застосування композиційних текстильно-допоміжних речовин для вибілювання бавовняних матеріалів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.19.03 – технологія текстильних матеріалів. – Херсонський державний технічний університет, Херсон, 2002.

Дисертацію присвячено питанням створення композиційних текстильно-допоміжних речовин для енергозберігаючої, більш продуктивної й економічної технології вибілювання бавовняних матеріалів при температурі 4-35 0С (ІхолоднеІ вибілювання).

У дисертації на підставі практичних досліджень запропоновано новий підхід до створення текстильно-допоміжних речовин для процесу ІхолодногоІ вибілювання бавовняних матеріалів. Створено композиційний вибілювач, композиційні текстильно-допоміжні речовини, що входять до складу композиції для “холодного” вибілювання, композиція для “холодного” вибілювання, що має комплексну дію. Розроблені текстильно-допоміжні речовини освоєні і випробувані з позитивним результатом на текстильних підприємствах.

Створено технологію ІхолодногоІ вибілювання бавовняних тканин. Технологія забезпечує підвищення ступеня білості вибіленої продукції, стійкості до витирання, розривного навантаження, поверхневої щільності, забезпечується необхідна капілярність тканини і стабільність лінійних розмірів.

Ключові слова: вибілювання, композиція для “холодного” вибілювання, текстильно-допоміжні речовини, бавовняні тканини.

АННОТАЦИЯ

Ксенжук Н.И. Разработка и применение композиционных текстильно-вспомогательных веществ для беления хлопчатобумажных материалов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.19.03 – технология текстильных материалов. – Херсонский государственный технический университет, Херсон, 2002.

Диссертация посвящена вопросам создания композиционных текстильно-вспомогательных веществ и разработке энергосберегающей технологии беления хлопчатобумажных материалов при температуре производственного помещения 4-35 0С (ІхолодноеІ беление).

В диссертации рассмотрены пути снижения расхода энергоресурсов в процессах беления хлопчатобумажных материалов за счет снижения температуры беления. Было выдвинуто предположение, что температуру беления можно снизить, используя стойкие комплексы пероксида водорода, при увеличении времени беления, т.е. контакта белящей частицы комплекса с сопутствующими веществами хлопка и непосредственно с хлопковым волокном. В качестве комплексообразующих веществ с пероксидом водорода были выбраны органические амины и амиды карбоновых кислот и впервые названы замедлителями разложения пероксида водорода в отбельной ванне. Анализ результатов научных исследований процесса беления хлопчатобумажных материалов при температуре 4-35 0С показал, что обязательной составляющей белящей композиции должны быть вещества, замедляющие разложение пероксида водорода в отбельной ванне. Полученные комплексы устойчивы к действию катализаторов разложения пероксида водорода, находящихся в хлопковом волокне и сопутствующих веществах хлопка (железо, медь и др.). Наиболее эффективным и доступным замедлителем из большого числа органических аминов и амидов, обладающих основными свойствами, является карбамид.

В качестве модельного вещества природных красящих веществ хлопка выбрано соединение динитродисульфокислота стильбена, с помощью которого изучался химизм беления хлопчатобумажных материалов. Результаты исследований показали, что в зависимости от рН среды происходит разрушение двойной связи динитродисульфокислоты стильбена с образованием продуктов присоединения. В случае применения гидроксида натрия высокой концентрации (10 г/л) двойная связь динитродисульфокислоты стильбена деструктивно разрушается.

Получены результаты о строении комплекса карбамида с пероксидом водорода и предложен химизм беления этим комплексом при температуре 4-35 0С.

Разработаны и изучены композиционные текстильно-вспомогательные вещества, которые повышают эффективность процесса беления и позволяют регулировать капиллярность хлопчатобумажных тканей: отбеливатель ІПероксІ и текстильно-вспомогательных вещества ІДерма-ТексІ и ІБило-ТексІ. На их основе создана принципиально новая композиция для ІхолодногоІ беления хлопчатобумажных материалов ІФайно-ТексІ. Композиция обладает комплексным действием и проявляет свойства стабилизатора, диспергатора, эмульгатора, растворителя и разрушителя окрашенных натуральных соединений целлюлозы.

В состав разработанных текстильно-вспомогательных веществ входят вещества с низким значением гидрофильно-липофильного баланса и с высоким значением гидрофильно-липофильного баланса. В качестве вещества с низким значением гидрофильно-липофильного баланса впервые предложены метиловые эфиры карбоновых кислот растительного масла, которые проявляют гидротропные свойства, а в качестве составляющей с высоким значением гидрофильно-липофильного баланса – оксиэтилированные спирты и фенолы.

С применением этих же текстильно-вспомогательных веществ только в другом соотношении были получены композиционные текстильно-вспомогательные вещества, которые успешно применены и в качестве мягчителей грифа хлопчатобумажных тканей, отбеленных по ІхолодномуІ способу.

На основе созданных текстильно-вспомогательных веществ (композиционный отбеливатель ІПероксІ, композиционные текстильно-вспомогательные вещества марок ІДерма-ТексІ и ІБило-ТексІ, композиция для ІхолодногоІ беления ІФайно-ТексІ) разработана технология ІхолодногоІ беления хлопчатобумажных тканей. Новая технология беления отличается от современных отечественных технологий тем, что все операции беления (расшлихтовка, отварка и отбеливание) проходят одновременно при температуре 4-35 0С без использования теплоносителя, а именно – пара. Составы предложенных композиций способствуют объединению трех разных операций подготовки: расшлихтовка (удаление шлихты), отварка (удаление из структуры волокон сопутствующих веществ), беление (придание белизны за счет обесцвечивания природных окрашенных веществ хлопкового волокна) - в одну операцию, которую осуществляют при температуре 4-35 0С.

Технология ІхолодногоІ беления хлопчатобумажных тканей обеспечивает повышение степени белизны отбеленных тканей, разрывной нагрузки, поверхностной плотности, также обеспечивается стойкость к истиранию, необходимая капиллярность тканей и стабильность линейных размеров. Технология позволяет сократить затраты на подготовку ткани в 2,25 раза. Качество тканей, отбеленных по разработанной технологии, превышает качество тканей, полученных при белении с применением лучших современных технологий.

Применение технологии позволяет улучшить условия труда рабочих, создает условия для снижения экологической нагрузки отбельных цехов отделочных производств на окружающую среду. Объем сточных вод, стоимость которых в 3 раза превышает стоимость чистой воды, уменьшается в 4 раза. Сточные воды не содержат традиционных продуктов частичного гидролиза целлюлозы, которые усложняют работу канализационных систем отбельных цехов.

Разработаны композиционные текстильно-вспомогательные вещества под названием ІДерма-Текс 5І, ІДерма-Текс 5АІ, ІДерма-Текс 30АІ (ТУ У 14124740-007-98), ІБило-Текс НІ, ІБило-Текс КІ (ТУ У 21286584-009-2000), белящая композиция ІФайно-ТексІ (ТУ У 21286584-007-98 ), составы которых защищены патентами Украины.

Ключевые слова: беление, белящая композиция, текстильно-вспомогательные вещества, хлопчатобумажные ткани.

SUMMARY

Ksenjuk N.I. Development and using of composition textile-auxiliary materials for bleaching wool materials. - Manuscript.

Dissertation for the degrees of the Candidate of Technical Sciences on the speciality 05.19.03 - technology textile materials. – The Kherson State technical university, Kherson, 2002.

Dissertation is denoted to the questions of creation of composition textile-auxiliary materials for power-saving technology, more productive and economical technology of bleaching the cotton wool material at the temperature of surround ambience 4-35 0С (ІcoolІ bleaching).

New approach to creation of textile-auxiliary materials for the process ІcoldlyІ bleaching the cotton wool material is offered in dissertation on the grounds of practical studies. On the grounds of received results are created: composite a bleach, textile-auxiliary materials for bleach compositions, bleach composition, possess complex by the properties. Unique technology ІcoolІ bleaching cotton fabric is created. Technology ensures increasing degrees of whiteness bleaching product, stability to the abrasion, break load, surface density and it is ensured necessary capillary fabric and percent of shrinkage.

Developped textile-auxiliary materials are mastered and practiced with the positive result on textile enterprises.

Keywords: bleaching, bleach composition, are textile-auxiliary materials, cotton wool fabrics.