ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

МЯСНИКОВ СЕРГІЙ АФАНАСІЙОВИЧ

УДК .85: 532.135

РОЗРОБКА НИЗЬКОМОДУЛЬНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ

КОЛЬОРУВАННЯ І ЗАКЛЮЧНОЇ ОБРОБКИ

ШТУЧНОГО ТРИКОТАЖНОГО ХУТРА

05.19.03 - технологія текстильних матеріалів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ХЕРСОН – 2007

Дисертацією є рукопис.

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

Науковий керівник: | кандидат технічних наук, доцент
Кулігін Михайло Львович, Херсонський національний технічний

університет, доцент кафедри хімічної технології і дизайну волокнистих

матеріалів.

Офіційні опоненти:

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

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

Провідна установа:

Київський національний університет технологій та дизайну, кафедра опоряджувального виробництва, Міністерство освіти і науки України.

Захист відбудеться "06" червня 2007 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.02 при Херсонському національному технічному університеті за адресою: 73008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24, корпус 1, ауд. 223.

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

Автореферат розісланий "05" травня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради О.П. Сумська

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Перехід економіки України на ринкові відносини обумовлює необхідність орієнтації виробництва на задоволення попиту споживача і випуск високоякісних товарів легкої промисловості. У кліматичних умовах нашої країни склалася тенденція до використання для зимового одягу хутра.

На даний час у багатьох країнах світу виробляють штучне хутро, що добре імітує різні види натурального хутра (норку, зебру, котика, цигейку й ін.). Такі роботи проводяться й в Україні.

Дослідження показників якості різних видів штучного хутра, проведені вченими Росії, Білорусії й інших країн дозволили зробити висновок, що найбільш перспективним є в'язане трикотажне хутро з розширеною колористичною гамою.

Матеріально-технічна база підприємств України відстає у своєму розвитку, тому продукція, що випускається, має високу ціну і не конкурентноздатна за рахунок використання великої кількості хімічних матеріалів і технічної води. Це обумовлено, насамперед, недосконалістю традиційних технологій і устаткування, що використовується для кольорування і заключної обробки штучного трикотажного хутра.

Поряд з підвищенням якості текстильних матеріалів технічні процеси повинні забезпечувати економію матеріальних ресурсів: теплової і електричної енергії, хімічних матеріалів, води.

Опоряджувальне виробництво споживає 70 % енергії, більша половина якої витрачається на сушіння. Зниження кількості розчину, що наноситься на текстильний матеріал при просоченні, і підвищення ефективності механічного зневоднювання з наступним зниженням витрат на сушіння досягається за рахунок нанесення дозованої кількості розчину методом розпилення.

Актуальність теми. Достоїнства низькомодульних технологій не обмежуються зменшенням витрат води, тепла і електроенергії. Перевага низькомодульних технологій має і фізико-хімічні аспекти, тому що з термодинамічних позицій при розпиленні процес фарбування полегшується і не залежить від дифузії і хімічного потенціалу барвника в розчині. Концентрування барвника на поверхні волокна досягається примусово.

Таким чином, актуальність даної роботи обумовлюється доцільністю проведення досліджень в області розробки ресурсозберегаючої низькомодульної технології кольорування і заключної обробки штучного трикотажного хутра при підвищенні якості продукції, що випускається.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота відповідає напрямку “Розробка ресурсозберігаючої технології обробки текстильних матеріалів” і завданням, що викладені в Концепції Державної програми розвитку легкої промисловості України на період до 2011 року, затвердженої розпорядженням Кабінету Міністрів України (КМУ) від 27.12.2006 р., №673-р, а також напрямку “Технологічне переозброєння базових галузей у напрямку зниження рівнів ресурсо- і енерговитрат”, Програми реформування економіки і соціально-економічного розвитку Херсонської області на період до 2010 року, що розроблена відповідно до доручення КМУ від 08.04.1999 р., № 806.

Автор виконував роботу в рамках науково-дослідної роботи „Наукові основи створення та застосування препаратів для спеціальних видів енергоощадного оздоблення текстильних матеріалів”, номер держреєстрації 0103U001201, і Наказ Міністерства освіти і науки України № 633 від 05.11.02 і науково-дослідої роботи „Застосування фізико-хімічних методів інтенсифікації технологічних процесів оздоблювального виробництва”, номер держреєстрації 0106U004205, Наказ Міністерства освіти і науки України № 654 від 16.11.05р.

Особистий внесок автора полягає в теоретичному обгрунтованні і розробці низькомодульної технології кольорування і заключної обробки штучного трикотажного хутра.

Мета і завдання дослідження. Метою даної роботи є поліпшення споживчих властивостей штучного трикотажного хутра на основі використання ресурсозберігаючих низькомодульних технологій кольорування і заключної обробки.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні основні задачі:

- встановити вплив технологічних параметрів процесу розпилення фарбувальних розчинів на якісні показники забарвлень і розробити технологічний режим забарвлень штучного трикотажного хутра;

- визначити вплив способів нанесення фарбувальних розчинів на інтенсивність забарвлень, сорбцію, ступінь фіксації барвників на волокні, колористичні показники забарвлень і їх стійкість до фізико-хімічних дій;

- встановити вплив типів інтенсифікаторів на інтенсивність забарвлень, ступінь фіксації і стійкість до фізико-хімічних дій;

- розробити оздоблювальні склади і оптимізувати технологічні параметри низькомодульної технології надання штучному трикотажному хутру властивостей формостійкості і незминання; розробити й оптимізувати процес протизабруднювальної обробки штучного трикотажного хутра шляхом нанесення оздоблювальних складів розпиленням;

- розробити низькомодульну технологію гідрофобної обробки штучного трикотажного хутра;

- розробити низькомодульну технологію суміщення процесів незминальної і гідрофобної обробок.

Об'єкт дослідження – низькомодульні технології фарбування і заключної обробки штучного трикотажного хутра.

Предмет дослідження – склади для фарбування і заключної обробки штучного трикотажного хутра.

Методи дослідження. Задачі, поставлені в роботі, вирішені з використанням сучасних теоретичних і експериментальних методів дослідження.

При вирішенні поставлених задач керувалися комплексним підходом до об'єкта і предмета дослідження.

Вибираємість барвників і ступінь фіксації визначали колориметричним способом.

Колірні характеристики забарвлень визначали на кольоровимірювальному комплексі “Color Magic”, до складу якого входять: спектрофотометр VH-Color-Magic, процесор IBMPC, принтер Valt Henrisen (Голландія), пакет прикладних фірмових програм для вирішення задач виробничої колористики.

Інтенсивність забарвлень трикотажного штучного хутра оцінювали за коефіцієнтом відображення пофарбованих зразків на Specol - 10M і розраховували за функцією Гуревича - Кубелки – Мунка.

Оцінку якісних показників проводили відповідно до ДСТ.

При обробці експериментальних даних використовували кореляційно-регресійний аналіз, сучасну обчислювальну техніку, пакет прикладних програм “Numeri”, табличний процесор MS Excel.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше:

- показано, що при кольоруванні ПАН волокна методом розпилення процес фарбування протікає за більш оптимальних термодинамічних і кінетичних умов;

- встановлено, що при фарбуванні поліакрилонітрильного волокна методом розпилення барвника можна забезпечити одержання рівномірних пофарбувань без складних ступінчатих температурно-часових схем;

- показано, що нанесення барвника методом розпилення дозволяє більш широко використовувати суміші барвників і поєднувати в одному фарбувальному розчині барвники, які мають різну швидкість вибирання, зменшити залежність результатів фарбування від спорідненості барвника до волокна, оптимізувати склади фарбувальних розчинів та зробити їх більш універсальними, в порівнянні з традиційними способами фарбування.

Практичне значення одержаних результатів:

- розроблено низькомодульну технологію кольорування і заключної обробки штучного трикотажного хутра дозволяє знизити в 3 рази енергетичні витрати і на 30 % витрати на хімічні матеріали, при збереженні якості продукції, що випускається;

- запропоновано колористичні композиції, що дозволило одержати ефекти, які імітують натуральне хутро;

- застосування запропонованої технології дозволяє знизити витрати технічної води на 40 %;

- проведені виробничі випробування запропонованої низькомодульної технології заключної обробки штучного трикотажного хутра на ДП „Американська хімчистка” (акт виробничих випробувань від 19 січня 2007р., №3а, акт виробничих випробувань від 24 січня 2007р., №3б) підтвердили ефективність запропонованої технології кольорування і заключної обробки штучного трикотажного хутра. Економічний ефект складає 356 грн./ на 1000м. хутра.

Особистий внесок здобувача полягає в постановці і обґрунтуванні задач дослідження; у критичному аналізі науково-технічної, патентної інформації і виробничого досвіду з питань кольорування і заключної обробки штучного трикотажного хутра; у визначенні, що при кольоруванні ПАН волокна методом розпилення процес фарбування протікає в більш оптимальних термодинамічних і кінетичних умовах, теоретичному обґрунтуванні і виборі компонентів композицій, що використовуються у процесі кольорування і заключної обробки; розробці екологічно чистої, конкурентноздатної, ресурсозберігаючої низькомодульної технології обробки штучного трикотажного хутра; розробці рекомендацій з цілеспрямованого вибору барвників, каталізаторів і інтенсифікаторів процесу обробки; виконанні експериментальних досліджень у лабораторії і виробничих умовах; науковому обґрунтуванні отриманих результатів і формулюванні висновків.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися:

- на наукових семінарах кафедри хімічної технології і дизайну волокнистих матеріалів Херсонського національного технічного університету (м. Херсон, 2004 – 2007 рр.);

- на Всеукраїнській науково-технічній конференції “Проблеми легкої і текстильної промисловості України” (м. Херсон, ХГТУ, 2004 р.);

- на V Всеукраїнській науковій конференції молодих вчених і студентів „Наукові розробки молоді на сучасному етапі” (м. Київ, КНУТД, 2006 р.);

- на сьомій Всеукраїнській конференції студентів і аспірантів “Сучасні проблеми хімії” (м. Київ, Київський національний ун-т ім.Тараса Шевченка, 2006 р.);

- на Всеукраїнській науково-технічній конференції “Проблеми легкої і текстильної промисловості України” (м. Херсон, ХНТУ, 2006 р.);

- на міжкафедральному науковому семінарі Херсонського національного технічного університету (м. Херсон, ХНТУ, 2007 р.).

Публікації за темою дисертаційної роботи включають 9 найменувань, в тому числі статей у збірниках наукових праць і наукових журналах – 5, патентів – 1, у збірниках тез конференцій – 3.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків. Дисертація містить 147 сторінок машинописного тексту, 36 таблиць, 12 рисунків, 140 найменувань літературних джерел. Обсяг додатків - 8 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В вступі детально охарактеризовано сучасний стан досліджуваної проблеми, обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мета і задачі дослідження, наукова новизна і практична цінність роботи.

У першому розділі дисертації представлено літературний огляд, у якому розглянуті традиційні і низькомодульні способи фарбування і заключної обробки штучного трикотажного хутра.

Аналіз науково-технічної інформації в області фарбування і заключної обробки штучного хутра дозволив виявити переваги низкомодульної технології у порівнянні з традиційними способами.

Обґрунтовано доцільність застосування низькомодульної технології кольорування і заключної обробки штучного трикотажного хутра з метою розмаїтості колористичних ефектів і надання спеціальних властивостей (малозминання, гідрофобності і др.) хутру.

На основі критичного аналізу літературних даних обґрунтовано необхідність розробки дозованих способів нанесення фарбувальних і оздоблювальних складів на полотно штучного трикотажного хутра шляхом механічного розпилення, як найбільш економічного і перспективного технологічного процесу.

У другому розділі викладено загальну методику та основні методи досліджень. Приведені характеристики використаних матеріалів, описані основні методи досліджень. Колірні характеристики забарвлень визначали на кольоровимірювальному комплексі “Color Magic”, до складу якого входять: спектрофотометр VH-Color-Magic, процесор IBMPC, принтер Valt Henrisen (Голландія), пакет прикладних фірмових програм для вирішення задач виробничої колористики. Стійкість забарвлень до фізико-хімічних впливів, визначення якості незминання і гідрофобності ворсу, стійкість ефекту незминання хутра до мокрих обробок оцінювали у відповідності до затверджених державних стандартів. Наведено розрахунок коефіцієнтів вибираємості і фіксації барвників на хутрі, методика дослідження брудовідштовкуючих властивостей текстильних матеріалів відносно сухого забруднення. При визначенні оптимальних технологічних параметрів використовувався метод математичної статистики: повний факторний експеримент.

У третьому розділі представлено експериментально-теоретичну частину роботи, що складається із шести підрозділів.

У підрозділі 3.1. представлено коротку характеристику установки для нанесення фарбувальних розчинів шляхом механічного розпилення з безпосередньою подачею рідини на дисковий робочий елемент.

Для одержання забарвлень середнього тону і різноманітних ефектів кольорування використовували штучне трикотажне хутро з ворсом з поліакрілонітрильних волокон (ПАН) різної поверхневої щільності, від 505 до 756 г/м.

Для фарбування застосовували катіонні барвники - сандокрили (виробництва фірми “Сандоз”) і катіонні барвники виробництва Росії.

Технологічний процес включав наступні стадії: нанесення фарбувального розчину шляхом розпилення на установці, у якій використовується принцип прямого розпилення розчину з дискової форсунки на полотно, запарювання при температурі 102 оС протягом 30 хвилин, промивання холодною, гарячою і холодною водою.

Напилювання фарбувального розчину здійснювалося на лицьову поверхню сухого хутра.

Наведено результати впливу ваги хутра в мокрому стані, концентрацію барвника, час запарювання на інтенсивність забарвлень і їх стійкість до фізико-хімічних дій.

Таблиця 1

Вплив приросту ваги в мокрому стані
на інтенсивність забарвлень (k/s)

Приріст ваги в мокрому стані, % | k/s, од

Хутро з коротким ворсом,

колір коричневий | Хутро з довгим ворсом,

колір “Василёк” | Хутро з коротким ворсом, колір “Василёк”

15 | 6,9 | 4,2 | 11,2

25 | 7,5 | 12,8 | 12,9

35 | 8,2 | 17,5 | 14,2

50 | 9,5 | 14,9 | 15,1

Інтенсивність забарвлень характеризували за функцією Гуревича-Кубелки- Мунка (ГКМ). Отримані дані показують, що зі збільшенням приросту ваги в мокрому стані інтенсивність забарвлень підвищується. Установлено, що забарвлення в світлі тони можна одержати при мокрому прирості ваги 15%, а в середні тони досягається при мокрому приросту ваги 35%. Вивчений вплив концентрації барвників на інтенсивність забарвлень на хутрі з довгим прямим ворсом. Отримані дані при оптимальному прирості ваги в мокрому стані (35%) (рис.1) показують, що інтенсивність забарвлень зростає в інтервалі 10 – 25 г/л, подальше підвищення концентрації не доцільне, а забарвлення характеризуються високою стійкістю до фізико-хімічних дій.

Вивчення залежності інтенсивності забарвлення від часу запарювання (рис.2) показало, що зі збільшенням часу запарювання від 15 до 45 хвилин інтенсивність пофарбувань зростає незначно. Згідно з отриманими даними за оптимальний час запарювання було прийнято 25 хвилин.

З метою одержання нових колористичних ефектів на кінчики ворсу штучного хутра попередньо пофарбованого в малонасичений тон наносили розчин барвника. Для цього хутро обробляли витравними розчинами за низькомодульною технологією. Нижче наведено витравні склади.

Таблиця 2

Витравні склади

Хімічні матеріали | Концентрація компонентів, г/кг

номери складів

Й | ЙЙ | ЙЙЙ | ЙV

Ронгаліт | 100 | 200 | - | -

Поташ | - | 20 | - | - | Антрахінон | - | 20 | - | - | Загусник (ЭПАА) | - | 50 | - | 20 | Витравний агент | - | - | - | 100 | Белофор (оптичний відбілювач) | 1 | - | - | - | Двоокис тіосечовини | - | - | 100 | -

Натрій вуглекислий | - | - | 40 | - | Калій борноватистокислий | - | - | 20 | - | Диспергатор НФ | - | - | 30 | - | Вода | до 1000 | до 1000 | до 1000 | до 1000 |

Визначено, що для одержання по білому фону світлих забарвлень оптимальна величина мокрого приросту ваги складає 15-20%; для забарвлень у середній тон – 40-45%; для темнопозабарвленого фону – 75%.

Таким чином, у результаті проведених досліджень встановлено принципову можливість фарбування штучного хутра з використанням низкомодульної технології шляхом нанесення фарбувальних розчинів розпиленням. Показано, що колористичний ефект можливо урізноманітнювати за рахунок глибини нанесення фарбувального розчину, зміни інтенсивності кольору за довжиною ворсинки, шляхом приросту ваги в мокрому стані, зміни концентрації барвників, класу барвників. Отримані забарвлення характеризуються високою стійкістю до фізико-хімічних дій.

Наведено результати досліджень впливу способів нанесення фарбувальних розчинів на сорбцію барвників, ступінь фіксації, колористичні показники і стійкість забарвлень до фізико-хімічних дій.

Процес фарбування порівнювали з плюсовочно-запарним способом, який

включав наступні стадії: нанесення фарбувальних розчинів на двухвальній плюсовці з подвійним зануренням і подвійним віджимом до 95% залишкової вологи при температурі 90-950С; запарювання при температурі 100-102 оС; промивання гарячою водою 70-800С; промивання холодною водою; сушіння.

Визначення оптимальних параметрів фарбування хутра за низькомодульною технологією здійснювали за методом математичного планування експерименту – крутого сходження (метод Бокса-Уілса), що дозволило одержати статистичні математичні моделі, використовуючи функціональне планування, регресійний аналіз і рух по градієнту в оптимальну область. Аналіз даних показує, що оптимум знаходиться близько до області експерименту:

концентрація катіонного барвника – 20 г/л;

час запарювання – 27 хвилин;

приріст ваги в мокрому стані 40%.

Ефективність процесу безперервного фарбування оцінювали за двома показниками: коефіцієнтом вибираємості Кс і коефіцієнтом фіксації Кф (табл.3).

Таблиця 3

Вплив способів нанесення фарбувальних розчинів
на коефіцієнт вибираємості і фіксації барвників

Катіонні барвники | Способи нанесення фарбувальних розчинів | плюсовочно-запарний | розпилення | Кс | КФ | Ф=(КФ/КС)100% | КФ | Ф=(КФ/КС)100% | Червоний 5Ж | 0,88 | 0,78 | 88,6 | 0,81 | 81 | Синій О | 0,99 | 0,80 | 81,0 | 0,79 | 79 | Жовтий 4З | 0,98 | 0,75 | 76,0 | 0,81 | 81 |

З наведених даних видно, що при нанесенні фарбувальних розчинів способом розпилення ступінь фіксації барвника не залежить від його хімічної будови, в той же час, як за плюсовочно-запарним способом це має місце.

При фарбуванні розпиленням різниця хімічних потенціалів барвника в розчині і у волокні, як рушійна сила процесу фарбування (а це спорідненість барвника до волокна), перестає відігравати роль при первинній адсорбції барвника поверхнею волокна, а має місце тільки на третій та четвертої стадіях процесу фарбування. Тобто, з термодинамічних позицій при низькомодульній технології процес фарбування полегшений і не залежить від дифузії та хімічного потенціалу барвника в розчині.

Концентрування барвника на поверхні досягається примусово, тобто механічним способом (а це і є первинна адсорбція).

У системі на рис.3 при нанесенні барвника на поверхню волокна спорідненість () перестає відігравати роль рушійної сили процесу концентрування (адсорбції) барвника на поверхні волокна. Таким чином, при нанесенні фарбувального розчину розпиленням обмежено частину дифузійного подвійного електричного шару ПАН волокна, що аналогічно стискові дифузійного шару, яке має місце при фізико-хімічних прийомах, а саме, при введенні в фарбувальний розчин спеціальних речовин, наприклад, електролітів або регулюванні рН середовища.

Дані (табл. 4), що характеризують вплив способів фарбування на інтенсивність забарвлень, свідчать про те, що суттєвих розходжень в інтенсивності забарвлень не спостерігається між зразками хутра, пофарбованими за двома способами.

Таблиця 4

Вплив способів кольорування на інтенсивність забарвлень

Катіонні барвники | K/S, од | Плюсовочно-запарний спосіб | Спосіб розпилення | Синій О | 9,7 | 10,1 | Червоний 5Ж | 4,9 | 5,3 | Жовтий 4З | 5,7 | 6,8 |

Вивчено вплив способів фарбування на колористичні показники.

Результати дослідження. представлені в табл. 5. свідчать, що фарбування при використанні барвника синього О за колористичними показникам відрізняються від еталонних зразків в незначному ступені. Зміну забарвлень можна відзначити тільки за колірним тоном (DH=2,19). Більш високі колористичні показники отримано на зразках, пофарбованих червоним 5Ж. Найбільш значне відхилення кольорного тону спостерігається у випадку використання жовтого 4З. За вихідний еталон прийнято зразки хутра пофарбовані за плюсовочно-запарним способом.

Таблиця 5

Вплив способів фарбування хутра на колористичні показники

Катіонні барвники | Джерела кольору | Колірні розбіжності

DE | DL | Dа | Dв | DC | DH | Синій О | D | 1,6 | -0,04 | -0,35 | 1,56 | 2,27 | 2,19

A | 2,33 | -0,04 | -0,33 | 2,31 | 2,08 | 2,28

F | 1,87 | -0,04 | -0,35 | 1,87 | 2,16 | 1,34 | Червоний 5Ж | D | 0,61 | 0,24 | 0,28 | 0,49 | 0,57 | 1,31

A | 0,62 | 0,24 | 0,22 | 0,53 | 0,57 | 1,53

F | 0,62 | 0,24 | 0,27 | 0,51 | 0,57 | 1,35

Жовтий 4З | D | 2,28 | -1,76 | 1,35 | -1,83 | 2,27 | 4,01

A | 2,73 | -1,76 | 1,64 | -1,28 | 2,08 | 3,60 | F | 2,78 | -1,76 | 1,42 | -1,63 | 2,16 | 2,41 |

Стійкість забарвлень до фізико-хімічних дій визначалася за показниками: сухе тертя, мокре витирання, прання при 40?С.

Отримані дані показують, що стійкість забарвлень не залежить від способу нанесення фарбувального розчину. Усі способи кольорування характеризуються високою стійкістю до сухого тертя і мокрого витирання.

З метою зниження концентрації барвників при низькомодульному фарбуванні в даній роботі у якості інтенсифікаторів використовували наступні препарати з оптимальною концентрацією: резорцин, пропіленкарбонат, в-нафтол в ізобутиловому спирті.

Дані, представлені у табл. 6, свідчать, що усі досліджувані інтенсифікатори з різним ступенем сприяють підвищенню інтенсивності забарвлень. Найбільш ефективним є пропіленкарбонат.

Таблиця 6

Вплив інтенсифікаторів на інтенсивність забарвлень

Інтенсифікатори |

Концентрація, г/л | K/S, од | Катіонний синій О | Катіонний червоний 5Ж | Катіонний жовтий 4З | - | - | 1,3 | 5,8 | 7,2 | Резорцин | 20 | 1,4 | 6,0 | 7,4 | 30 | 1,5 | 9,0 | 7,2 | 40 | 1,6 | 10,1 | 6,0 | 50 | 1,4 | 11,4 | 5,2 | в-нафтол +

ізобутиловий спирт | 3+10 | 2,6 | 8,3 | 6,0 | 3+20 | 2,3 | 7,5 | 5,4 | 3+25 | 2,1 | 7,2 | 5,2 | Пропілен-карбонат | 50 | 2,5 | 10,0 | 7,2 | 75 | 2,8 | 11,4 | 7,7 | 100 | 3,1 | 13,4 | 7,8 |

Установлено, що при введенні інтенсифікаторів, головним чином пропіленкарбонату, можливе зниження концентрації барвників при низькомодульному фарбуванні з 20 до 5 г/л.

Вивчення впливу інтенсифікаторів на коефіцієнти вибираємості і фіксації барвників показало, що підвищення ступеня фіксації в присутності пропіленкарбонату виявляється більш помітно в порівнянні з іншими інтенсифікаторами, що ще раз підтверджує його ефективність.

Встановлено, що застосування у якості інтенсифікатора пропіленкарбонату забезпечує максимальне підвищення коефіцієнта адсорбції і фіксації барвників волокном.

У підрозділі 3.2 наведено оптимальні параметри низькомодульної технології заключної обробки штучного трикотажного хутра шляхом нанесення оздоблювальних складів способом розпилення.

З метою поліпшення споживчих властивостей штучного хутра і виробів з нього необхідно зменшувати лохматість, утворення на згинах пороку, такого як “оскал”, знизити електризуємість ворсинок, підвищити їхню пружність.

У даній роботі з метою підвищення пружньоеластичних властивостей пофарбованого штучного хутра, надання йому “розсипчастості” використовували пом’якшувачі вітчизняного і закордонного виробництва. Технологічний процес обробки пом’якшувачами включав наступні стадії: нанесення апрету шляхом механічного розпилення оздоблювального розчину на поверхню хутра, сушіння при температурі 120 оС.

Для визначення оптимального приросту ваги в мокрому стані попередню обробку проводили при варіюванні мокрого приросту ваги в межах 10-50%. За оптимальну величину приросту ваги в мокрому стані було прийнято 35-40%.

Оцінка якості хутра після обробки визначалася за зміною коефіцієнту незминання відповідно до ДСТУ 10406-81 і органолептично.

Таблиця 7

Вплив природи і концентрації пом’якшувачів
на споживчі властивості штучного хутра

Найменування препаратів | Концен-

трація, г/л | Незминання ворсу, % | Гриф ворсу | м'який | розсипчастий“ | оскал” | блиск | Ультратекс ФС | 5 | 89 | + | - | - | + | 10 | 95 | + | - | - | + | 15 | 92 | + | - | + | + | 20 | 90 | + | - | + | + | Октамон ОК | 5 | 97 | + | - | - | - | 10 | 95 | + | - | - | - | 15 | 91 | + | - | - | - | 20 | 87 | + | - | - | - | Aлфалина ЖЗТ | 5 | 92 | + | - | + | - | 10 | 89 | + | - | + | - | 15 | 90 | + | - | - | - | 20 | 87 | + | - | - | - | ГКЕ-50-94М | 5 | 90 | + | + | - | + | 10 | 97 | + | + | - | + | 15 | 93 | + | + | - | + | 20 | 89 | + | + | - | + | КЕ-10-01 | 5 | 92 | + | - | + | - | 10 | 90 | + | - | + | - | 15 | 88 | + | - | + | - | 20 | 87 | + | - | + | - | 20% емульсія модифікованого полі-метилсило-ксану | 3 | 98 | ++ | + | - | + | 5 | 97 | ++ | + | - | + | 7 | 96 | ++ | + | - | + | - | - | 89-90% | - | - | + | - | Примітка: (++) більш м'який гриф.

Аналіз отриманих даних (табл. 7) свідчить, що за органолептичною оцінкою усі пом’якшувачі надають м'якості ворсові незалежно від концентрації. Однак інструментальна оцінка пружньоеластичних властивостей ворсу за показником коефіцієнта незминання дозволяє більш точно виявити дію концентрації пом’якшувачів на пружньоеластичні властивості ворсу.

Оптимальна концентрація, за якою досягається максимальне значення коефіцієнта незминання, складає для Ультратекса і ГКЕ-50-94М – 10 г/л; Октамона ОК, Алфалина ЖЗ і КЕ-10-01 – 5г/л; для модифікованого поліметилсилоксану – 3 г/л. Отже, за показником незминання і м'якості грифа найбільш ефективним пом’якшувачем є модифікований полиметилсилоксан.

За комплексом споживчих властивостей штучного хутра встановлено, що найбільш ефективними є пом’якшувачі вітчизняного виробництва: ГКЕ-50-94М и модифікований поліметилсилоксан.

Визначено, що обробка пом’якшувачами не завжди забезпечує стійкість ефекту до мокрих обробок. Тому в подальшій роботі провели дослідження з підвищення стійкості ефекту на основі застосування предконденсатів термореактивних смол.

У даній роботі використовували диметилолетиленсечовину (карбамол ЦЕС), малоформальдегідні смоли Отексид НФ (виробництва Росії), Аркофікс V3571 (Хехст). У якості каталізаторів застосовували амонію хлорид, магнію хлорид в композиції з карбоновими кислотами, у якості пом’якшувача до складу апрету входив ГКЕ-50-94М.

Оцінку ефекту незминання здійснювали за зміною коефіцієнту незминання відповідно до ГОСТ 10406-81. Мокрий приріст ваги тканини варіювали від 20 до 40%. Концентрація Отексида НФ складала 20-50 г/л.

Визначено, що в досліджуваних межах концентрації смоли оптимальний приріст ваги в мокрому стані складає 30%.

Вивчення впливу концентрації термореактивних смол на ефект незминання (рис. 4) показало, що при обробці хутра карбамолом ЦЕС максимальне значення коефіцієнта незминання – 98% (досягається при концентрації предконденсату смоли - 20 г/л), а з підвищенням концентрації ефект знижується. При використанні малоформальдегідної смоли максимальне значення коефіцієнта незминання досягається при 30 г/л.

Однією з найважливіших технологічних стадій незминальної обробки є теплова обробка після просочення смолою текстильних матеріалів.

У даній роботі становило інтерес здійснення процесу сушіння хутра, обробленого термореактивною смолою за більш м'яких умов. З цією метою сушіння проводилося при температурі 80 і 100 оС. Час сушіння складав 1-3 хвилини. Температура термообробки 170 оС протягом 30 с.

Отримані дані (рис. 5) показують, що більш високий ефект незминання досягається при температурі сушіння 80 оС протягом 2 хвилин.

З метою зниження температури термофіксування використовували суміш каталізаторів, що виявляють синергічний ефект. Наприклад, хлорид магнію з карбоновими кислотами у визначеному співвідношенні дозволяє знизити температуру термообробки з 160 до 145-150 0С. Крім того, при цьому значно знижується концентрація суміші каталізаторів (з 20-25% до 1 і 0,5%).

У даній роботі визначено, що найбільш ефективним є співвідношення в суміші каталізаторів 60 м.ч. хлориду магнію і 40 м.ч. оцтової або лимонної кислоти. Оскільки оцтова кислота для виробництва більш зручна за легкістю приготування. перевага була надана їй.

Оскільки вироби зі штучного хутра побутового призначення в процесі експлуатації можуть піддаватися дії багаторазового прання, досліджували вплив прання на ефект незминання штучного хутра. Отримані дані показують, що більш стійке до прання хутро, оброблене Отексидом НФ. Так, якщо після прання хутра, обробленого Карбамолом ЦЕС, коефіцієнт незминання знижується на 17-16%, то при обробці Отексидом НФ зниження ефекту незминання не перевищує 5%.

Отже для надання стійкого ефекту незминання штучному хутру рекомендується використання термореактивної смоли – Отексиду НФ у композиції з препаратом ГКЕ-50-94М і суміші каталізаторів: магнію хлориду з оцтовою кислотою.

У підрозділі 3.3 представлені результати з підвищення споживчих властивостей штучного трикотажного хутра (ШТХ) шляхом надання протизабруднювальної обробки.

Суттєвий вплив на забруднення текстильних матеріалів мають кількість і склад пилу в повітряному середовищі. Найбільший вплив на забруднюваність синтетичних волокон спричиняють сполуки, що знаходяться у вихлопних газах.

Асортимент штучного хутра, що призначений для виготовлення верхнього одягу, головних уборів, дитячих іграшок. повинний володіти протизабрюруднювальними властивостями. Речовини, що застосовують для протизабруднювальної обробки, повинні зменшувати забруднюваність або полегшувати прання виробів.

У роботі для надання протизабруднювальної обробки штучному трикотажному хутру був використаний метилсиліконат калію (ГКР-11К). Протизабруднювальну обробку щодо сухого забруднення здійснювали за низькомодульною технологією. У роботі використовували оздоблювальні препарати і текстильно-допоміжні речовини (ТДР) вітчизняного і закордонного виробництва: водорозчинний метилсиліконат калію (ГКР-11К), 50%-ову емульсію препарату ГКЕ-50-94, алюмометилсиліконат натрію (АМСР-3), модифікований поліметилсилоксан, поліакриламід, карбоксиметилцелюлозу, фторорганічні препарати – Кратан ВГВ і Диполит 450 і термореактивну смолу Отексид – Д 2. У якості каталізаторів застосовували солі цирконію і магнію. Обробці піддавалося незабарвлене штучне трикотажне хутро з поверхневою щільністю 759 г/м2. Оздоблювальні склади наносили шляхом розпилення на лицьову поверхню сухого хутра.

У зв'язку з тим, що метилсиліконат калію (ГКР-11К) має значну лужну реакцію (р=13-14) для обробки ПАН волокон штучного хутра розчини нейтралізували оцтовою кислотою до рН=5,5-6. Технологія обробки включала наступні операції: нанесення дозованої кількості апрету на хутро, сушіння при температурі 100 0С. У тому випадку, коли використовували каталізатори, процес термообробки здійснювали при температурі, що відповідає використовуваному каталізаторові.

Забруднення окремих зразків хутра проводили за загально прийнятою методикою. Критерієм оцінки якості протизабруднювальної обробки слугували показники: брудовідштовкування сухе (БВС), брудовидалення (БВ) і протизабруднюваності (ПЗ).

Визначення оптимального приросту ваги в мокрому стані показало, що оптимальний приріст ваги знаходиться в межах 20 – 30%, а концентрація препарату ГКР-11К – 70 г/л.

Введення в оздоблювальні склади таких гідроколоїдів як поліакриламід або карбоксиметилцелюлоза сприяє покращенню видалення від забруднень, показник БВ зростає з 77% до 86%. Високий ефект протизабруднювальної обробки на штучному трикотажному хутрі можна одержати при обробці його препаратом ГКР-11К (70 г/л) при рН – 5,5-6 шляхом нанесення оздоблювального розчину розпиленням при мокрому приросту ваги – 30%.

У підрозділах 3.4 і 3.5 приведені результати дослідження з можливості застосування низькомодульної технології для одержання комбінованого водовідштовхувального і малозминального ефекту на ШТХ.

Останнім часом значно збільшився випуск хутра з ПАН волокон на трикотажній основі, що використовується для виготовлення деталей дитячого одягу комірів, манжет, шапок, обробки домашнього взуття. Визначений асортимент виробів, а головним чином той, який у процесі експлуатації піддається атмосферній дії, має потребу в наданні їм гідрофобних властивостей.

У даній роботі використовували гідрофобізатори, що відносяться до трьох різних класів (табл. 8).

Таблиця 8

Вплив концентрації гіфдрофобізаторів на споживчі властивості хутра

Найменування

препаратів | Концент

рація, г/л | Показники якості | намокан-ня, % | гриф ворсу | розсипчатий ворс | блиск
ворсу“ |

оскал” | м’який | Аквафоб ПСЦЕ | 20 | 33 | + | - | - | + | 30 | 27 | + | - | - | + | 40 | 20 | + | - | - | + | 50 | 16 | + | - | - | + | 60 | 15 | + | - | - | + | 70 | 11 | + | - | - | + | 80 | 9 | + | - | - | + | Аквафоб КВ | 30 | 12 | + | + | - | + | 40 | 10 | + | + | - | + | 50 | 8 | + | + | - | + | 60 | 7 | + | + | - | + | Силіконова 50%-ва емульсія (136-157М) + ацетат цирконію | 20+10 | 5 | + | + | - | - | 30+15 | 2 | + | + | - | - | 40+20 | 1 | + | + | - | - | 50+25 | 4 | + | + | - | - | Антидрін FS +

етиловий спирт | 10+5 | 36,0 | + | + | + | - | 15+5 | 35,0 | + | + | + | - | 20+7 | 35,0 | + | + | + | - | 25+10 | 22,0 | + | - | + | - | - | - | 30,0 | - | - | - | + |

Гідрофобна обробка здійснювалася на забарвленому хутрі з поверхневою щільністю 457 г/м2.

Технологічний процес включає наступні стадії: нанесення оздоблювального складу способом механічного розпилення при мокрому прирості ваги 40%, сушіння при 120 0С для Аквафоба ПСЦЕ. При обробці Антидріном FS сушіння проводилося при 160 0С, у випадку обробки силіконовою емульсією 136-157М після сушіння при 100 0С, термообробка при 170 0С протягом 20 с.

Гідрофобні властивості оцінювали згідно ДСТУ 3243-95 за показником, що характеризує стійкість обробки до дощування, тобто по намокаємості хутра в відсотках. Інші показники, що характеризують якість обробленого хутра оцінювали органолептично. До них відносяться м'якість ворсу, його розсипчастість, блиск, наявність “оскалу”.

Отримані дані свідчать про те, що при обробці Аквафобом ПСЦЕ найбільш високий ефект гідрофобності досягається при концентрації 70-80 г/л. М'якість ворсу хутро набуває у всіх досліджуваних діапазонах концентрації Аквафобом ПСЦЕ, а такі показники, як розсипчастість, відсутність пороку “оскалу” не досягаються. При обробці хутра Аквафобом КВ мінімальна величина намокання 7-8% досягається при концентрації 50-60 г/л.

Одночасно хутро набуває м'якого грифу, розсипчастості, але на відміну від Аквафоба ПСЦЕ, при обробці яким в інтервалі концентрацій 50-80 г/л зникав “оскал”, у випадку застосування Аквафоба КВ “оскал” не зникає, а також хутро не набуває блиску. Найбільш високі результати з гідрофобної обробки хутра отримані при використанні силіконової емульсії поліметилгідросилоксана (136-157М) з каталізатором – ацетатом цирконію. Як видно з даних табл. 8, оптимум концентрації складає 30-40 г/л, при концентрації каталізатора 15-20 г/л. Показник намокання при цьому складає 2-1%. Хутро стає м'яким, розсипчастим, відсутній “оскал”. Однак хутро блиску й у цьому випадку не отримує. Більш низькі результати отримані при використанні фторорганічного препарату Антидрін FS.

Таким чином, всі досліджувані препарати – гідрофобізатори можуть бути використані для надання гідрофобних властивостей штучному хутру з ПАН волокон на трикотажній основі.

Штучне хутро, призначене для виготовлення або обробки верхнього одягу, повинне одночасно володіти як властивостями малозминання так і водовідштовхування. Однак суміші гідрофобізуючих препаратів із препаратами для малозминальною обробкою не завжди дозволяють одержувати одночасно високий ефект малозминання і гідрофобності. Як правило гідрофобний ефект при цьому знижується.

У даній роботі вивчено можливість суміщення малозминальної і гідрофобної обробок штучного хутра за низькомодульною технологією.

Критерієм оцінки якості обробленого хутра слугували показники: коефіцієнт незминання хутра згідно ДСТУ 2994-95 і стійкість до намокання (дощування) згідно ДСТУ 3243-95.

Отримані дані свідчать, що незалежно від концентрації гідрофобізатора в оздоблювальному складі коефіцієнт незминання змінюється в незначному ступені і максимально складає 94%. При індивідуальному використанні термореактивної смоли Аркофікс V3571 і тій же концентрації коефіцієнт незминання складав 98%

Таким чином, присутність гідрофобізатора на волокні знижує ефект незминання і наявність термореактивної смоли погіршує гідрофобні властивості хутра. У зв'язку з цим концентрацію термореактивної смоли знизили до 10-15 г/л. Крім того, замість ацетату цирконію використовували ацетат натрію.

Встановлено, що незминання залишається на тому ж рівні (93-94%), а показник намокання знижується з 25 до 17%.

Таким чином, результати дослідження показали, що суміщення процесів малозминання і гідрофобної обробки для штучного хутра з ворсом з ПАН волокон можливе.

У підрозділі 3.6 наведено розрахунок економічної ефективності із застосуванням низькомодульної технології кольорування і заключної обробки штучного трикотажного хутра.

Очікуваний економічний ефект від впровадження запропонованої ниькомодульної технології кольорування і заключної обробки штучного трикотажного хутра складає 356 грн. на 1000 м. хутра.

ВИСНОВКИ

1. Розроблено низькомодульну технологію кольорування штучного