На правах рукописи ЧЕРНОВ Иван Николаевич

На правах рукописи
ЧЕРНОВ
Иван Николаевич
Разработка интенсифицированной технологии крашения эластичного
трикотажного полотна из смеси полиамидных и полиуретановых волокон
Специальность 05.19.02. – Технология и первичная обработка текстильных
материалов и сырья
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискания ученой степени
кандидата технических наук
Санкт – Петербург - 2008
Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего
профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный
университет технологии и дизайна».
Научный руководитель:
доктор технических наук,
профессор
Киселев Александр Михайлович
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Павутницкий Вячеслав Васильевич
кандидат технических наук, доцент
Михайловская Анна Павловна
Ведущая организация:
ООО «Институт технических сукон»,
г. Санкт-Петербург
Защита диссертации состоится «17» июня 2008г. в 12 часов на заседании
диссертационного совета Д 212.236.01 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский
государственный университет технологии и дизайна» по адресу 191186 г. СанктПетербург, ул. Большая Морская, д.18.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского
государственного университета технологии и дизайна.
Автореферат разослан «16» мая 2008г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
А. Е. Рудин
2
1. Общая характеристика работы
Актуальность
темы
диссертации.
В
условиях
современных
производственно-экономических отношений необходим переход к выпуску
отечественной конкурентно способной текстильной продукции. При этом
чрезвычайно важно иметь в арсенале отделочных процессов такие технологии,
которые позволяют при минимальных материальных затратах обеспечить
производство изделий самого высокого качества при исключении негативного
воздействия на человека и окружающую среду.
Практически неизменно изделия на основе эластичных трикотажных полотен
(чулочно-носочные, текстильно-галантерейные, спортивные и др.) занимают свою
устойчивую «нишу» среди разнообразных товаров широкого потребления и
всегда пользуются повышенным спросом у населения. В этой связи создание
ресурсосберегающих и экологически ориентированных технологий, их
колорирование и придание улучшенных специальных свойств следует считать
актуальной задачей, решение которой имеет большое технико-экономическое и
социальное значение.
Известно, что крашение текстильных материалов из смесей волокон
встречает затруднение, вследствие различной сорбционно-диффузионной
активности красителей на разных волокнистых компонентах. В полной мере это
относится и к окрашиванию трикотажных полотен из смеси полиамидных и
полиуретановых нитей, которые обладают различной структурой и
проницаемостью, содержат на поверхности замасливатели и примеси
гидрофобной природы. Решение проблемы получения интенсивных и ровных
окрасок на смесовых материалах посредством реализации двухстадийной
технологии крашения (последовательное окрашивание каждого волокнистого
компонента в отдельной красильной ванне) не представляется перспективным изза высокой ресурсоемкости, продолжительности, увеличение объема промстоков
и усложнения процесса их очистки. В режиме двухванного крашения не
представляется возможным сообщить трикотажному полотну специальные
потребительские свойства (устойчивость к свету, морской воде, микроорганизмам
и др.). Для этого необходимо проводить дополнительную операцию
заключительной отделки окрашенного полотна, что еще больше повышает расход
материальных ресурсов и себестоимость продукции.
На основании изложенного можно сделать вывод об актуальности
обоснования и разработки однованной технологии крашения смесового
эластичного трикотажного полотна с обеспечением высоких колористических и
прочностных показателей окрасок и одновременным приданием необходимых
потребительских свойств.
Диссертационная работа выполнена по главному научному направлению
кафедры химической технологии и дизайна текстиля СПГУТД на базе учебнонаучно-инновационного комплекса «Текстиль: цвет и дизайн» при указанной
кафедре, предусматривающему теоретическое обоснование и создания
ресурсосберегающих и экологически ориентированных технологий отделки
текстильных материалов и изделий.
3
Проведенные исследования являлись частью НИР, выполненных в
соответствии с «программой развития научного потенциала высшей школы»
(Лентек 1.12:2004-07гг).
Цель диссертационной работы состоит во всестороннем исследовании,
научном обосновании и разработке интенсифицированной однованной
технологии крашения эластичного трикотажного полотна из смеси полиамидных
и полиуретановых волокон с одновременным приданием улучшенных
потребительских свойств готовых изделиям при сокращении расхода
материальных ресурсов и снижения негативной нагрузки на окружающую среду.
В результате работы предполагается создание технологии крашения,
обеспечивающий
выпуск
продукции,
соответствующей
требованиям
международных стандартов (ИСО, Экотекс-100).
Для решения поставленной задачи работа проводилась в следующих
основных направлениях:
- обоснование и выбор класса красителя для однованного окрашивания
трикотажного полотна из полиамидных и полиуретановых волокон;
- оценка степени удаления гидрофобных примесей и разработка
оптимизированного режима подготовки полотна к крашению на основе выбора
эффективных поверхностно-активных веществ;
- сравнительное исследование сорбционно-диффузионных характеристик
красителей и обоснованный выбор интенсификатора, обеспечивающего усиление
накрашивания полиуретановой составляющей и получения равномерных и
устойчивых окрасок смесового трикотажного полотна;
- изучение механизма интенсифицирующего и выравнивающего действия
катионактивных соединений при крашении полотна из смеси полиамидных и
полиуретановых нитей;
- оптимизация однованного способа крашения с обеспечением при его
реализации улучшения потребительских свойств эластичных трикотажных
изделий;
оценка
технико-экономических
и
экологических
показателей
разработанной технологии крашения на основании результатов лабораторных и
производственных испытаний.
Решение поставленных задач позволит создать совмещенную однованную
технологию крашения с обеспечением улучшения качества трикотажных
эластичных изделий, отвечающую современным требованиям ресурсосбережения
и экологической безопасности.
Объекты и методы экспериментальных исследований
Экспериментальные исследования базировались на крашении эластичного
трикотажного полотна из смеси полиамидных и полиуретановых нитей (в
различном соотношении) разными классами красителей (прямые, дисперсные,
кислотные, КМК 1:1, 1:2).
Для оценки свойств водных растворов красителей и ПАВ, используемых для
проведения процессов крашения и заключительной отделки, колористических и
прочностных показателей окрасок, физико-механических и специальных свойств
окрашенных нитей и трикотажного полотна использовались необходимые методы
4
физико-химических
исследований
(спектрометрические
и
спектроколориметрические,
определение
сорбционно-диффузионных
характеристик красителей, смачивающей и моющей способности ПАВ,
микрофотографирование, определения содержания азота в субстрате,
устойчивости к гниению, пенообразующая способность ПАВ). Цветовые
характеристики окрасок определялись на спектроколориметре Color I5 фирмы
«Gretag Macbeth» (Швейцария) в соответствии с программным обеспечением.
Среднестатистическая погрешность измерений в стандартных условиях не
превышала 5-7%.
Научная новизна результатов диссертационного исследования состоит в
теоретическом обосновании и разработке однованной технологии крашения
трикотажного полотна из смеси полиамидных и полиуретановых волокон с
использованием интенсификатора катионоактивного типа;
- в целенаправленном выборе класса красителей (на базе их сорбционнодиффузионных характеристик), обеспечивающих наиболее эффективное
накрашивание волокнистых компонентов смесового полотна;
- в оценке смачивающих и моющих свойств поверхностно-активных веществ
с учетом значений их гидрофильно-липофильного баланса, рекомендуемых для
удаления загрязнений гидрофобной природы при подготовке трикотажного
полотна к процессу крашения;
- в установлении механизмов интенсифицирующего и выравнивающего
действия катионоактивного полярного соединения (препарат NK) при крашении
текстильных материалов из смеси полиамидных и полиуретановых волокон
кислотными красителями;
- в определении условий получения интенсивных, ровных и прочных
окрасок с одновременным повышением физико-механических характеристик
трикотажного полотна и сообщением устойчивости к действию микроорганизмов
в присутствии катионоактивного галогеносодержащего интенсификатора.
Практическая
значимость
результатов
диссертационной
работы
заключается:
- в создании сокращенной ресурсосберегающей одностадийной технологии
крашения и отделки трикотажных эластичных полотен и изделий на их основе;
- в возможности сокращения потребления воды, пара, электроэнергии,
снижения объема производственных сточных вод, в соответствии разработанной
технологии готовой продукции требованиям отечественных и международных
стандартов;
- в высоком качестве колористического оформления и придания комплекса
улучшенных потребительских свойств эластичным материалам, включая
повышенную устойчивость к действию микроорганизмов, что особенно важно
для ассортимента чулочно-носочных изделий.
Практическая
ценность
разработанной
технологии
подтверждена
результатами производственных испытаний, проведенных на ООО «Блик», ОАО
«Фабрика-прачечная №19», ООО «Институт технических сукон».
Научные и технологические результаты, полученные в диссертационной
работе используются в учебном процессе кафедры ХТ и ДТ СПГУТД при
5
подготовке специалистов по специальностям: химическая технология и
оборудование отделочных предприятий; химическая технология реставрации и
облагораживания текстильных изделий, кожи и меха.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и
получили положительную оценку на Всероссийских научных конференциях
студентов и молодых ученых СПГУТД («День науки») в 2002-2007г.,
Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и
оборудование текстильной промышленности» (Текстиль – 2003, Москва),
межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые - развитию
текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2004, Иваново), межвузовской
научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой
промышленности» (РЗИТЛП, Москва, 2004), юбилейной научно-методической
конференции, посвященной 170-летию кафедры химической технологии и
дизайна текстиля СПГУТД (Санкт-Петербург, 2004), расширенном научнотехническом семинаре кафедры химической технологии и дизайна текстиля и
учебно-научно-инновационного комплекса «Текстиль: цвет и дизайн»
(10.04.2008г, протокол № 2).
Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано
12 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав
(литературно-аналитической, характеристики исследуемых объектов и методы
экспериментальных исследований, экспериментальной (8 разделов), техникоэкономической), выводов (по главам и общих), списка использованных
источников и приложения.
Диссертационная работа изложена с. машинописного текста, содержит
рис., табл. Общий объем диссертации составляет
с.
2.Содержание диссертационной работы
Во
введении
обоснована
актуальность темы диссертационного
исследования, сформулированы основные положения его научной новизны и
практической значимости полученных результатов. Представлена информация об
апробации работы, указаны сведения о ее структуре и объеме.
В первой главе проведен анализ литературных сведений в области свойств
полиамидных и полиуретановых волокон и особенностей крашения эластичного
трикотажного полотна на их основе. Отмечена тенденция к расширению выпуска
соответствующих изделий и, в связи с этим, необходимость разработки
интенсифицированной технологии их однованного крашения. Сделан акцент на
сложности получения интенсивных и прочных окрасок в связи с разницей
сорбционно-диффузионных свойств волокнистых компонентов, наличием на их
поверхности гидрофобных примесей и загрязнений, высокой гидрофобностью и
степенью кристалличности синтетических волокнообразующих полимеров.
В соответствии с современными требованиями к показателям
ресурсосбережения, токсикологической и экологической безопасности
отделочных технологий обоснована актуальность перехода от двухстадийного к
однованному способу крашения смесового трикотажного полотна с
целенаправленным выбором нетоксичного интенсификатора, обладающего
6
комплексными свойствами ускорителя накрашивания и выравнивания окраски. С
учетом специфических потребительских свойств эластичных трикотажных
изделий необходима оценка процесса крашения на их физико-механических
показателей и устойчивость к действию пота и микроорганизмов.
Полная оценки эффективности разработанной технологии крашения может
быть произведена после определения ее технико-экономических и экологических
характеристик.
На основании анализа материалов первой главы диссертации
сформулированы цель и задачи экспериментальной части диссертационной
работы.
Во второй главе на базе экспериментальных исследований осуществлено
теоретическое обоснование и разработка интенсифицированной однованной
технологии крашения эластичного трикотажного полотна из смеси полиамидных
и полиуретановых волокон.
В разделе 2.1 с учетом важности очистки субстрата проведен выбор
эффективных поверхностно-активных веществ для подготовки эластичного
трикотажного полотна к процессу крашения.
Таблица 1 – Влияние концентрации ПАВ на смачиваемость трикотажного
полотна
Метод погружения
Концентрация
Смачивающая способность, с
ПАВ, г/л
НПАВ
АПАВ
НПАВ
АмПАВ
НПАВ
№1
№2
№3
№4
№5
0,2
37
181
31
108
620
0,8
27
85
21
52
371
1,4
38
72
7
34
415
2
40
32
6,8
68
164
Метод растекания капли
Приращение площади, %
0
81,7
81,7
81,7
81,7
81,7
0,2
84,6
82,5
104,1
113,6
90,0
0,8
182,2
87,5
177,8
136,7
92,0
1,4
209,8
91,0
269,8
151,1
137,4
2
341,0
101,4
265,5
186,4
246,0
На основании экспериментальной оценке смачивающей (по 2 методам) и
моющей способности ПАВ различных классов (табл.1, рис.1) показана
целесообразность использования продуктов с числом молей оксида этилена m=110 и значениями гидрофильно-липофильного баланса в интервале 11,5-14,6.
7
Рис.1 Моющая способность водных растворов ПАВ
1-НПАВ; 2-АПАВ; 3-НПАВ; 4-АмПАВ; 5-НПАВ
В связи с негативным влиянием усиленного пенообразования на процессе
крашения текстильного материала в работе оценивалась пенообразующая
способность рекомендуемых ПАВ (метод Росе-Майлса). Установлено наличие
концентрационного диапазона (0,08-0,14%) соответствующего максимуму
пенообразования при насыщении адсорбционных слоев на границе раздела фаз
(«газ-жидкость»). Показано, что у водных растворов неионогенных ПАВ
вспениваемость ниже по сравнению с анионоактивными и амфотерными, что
облегчает проведения технологических процессов наряду с повышением
эффективности подготовки трикотажного полотна к крашению.
В разделе 2.2 осуществили выбор класса красителя, наиболее пригодного для
окрашивания смесового трикотажного полотна. На основании анализа
литературных данных и механизмов крашения полиамидных и полиуретановых
волокон дисперсными, металлокомплексными и кислотными красителями, а
также получения данных об интенсивности и прочности окрасок сделан вывод о
максимальной эффективности использования кислотных красителей (при
крашении смесового полотна). В то же кислотные красители практически не
закрашивают полиуретановую составляющую. В связи с этим, несмотря на ее
низкое процентное содержание в волокнистой смеси (до 15%), необходим
обоснованный подбор интенсифицирующего агента, обладающего комплексным
действием в направлении повышения интенсивности, яркости и прочности
окрасок (в условиях однованного крашения).
В разделе 2.3 экспериментально показано, что поверхностно-активные
вещества, рекомендованные для подготовки трикотажного полотна к крашению,
оказывают позитивное влияние на накрашиваемость полиамидных нитей, но не
обеспечивают необходимой степени интенсивности и прочности полиуретанового
волокна.
8
В разделе 2.4 представлены результаты исследований по теоретическому
обоснованию и выбору интенсифицирующего агента для крашения трикотажного
полотна из смеси полиамидных и полиуретановых волокон.
На основании сравнения интенсифицирующего эффекта ряда химических
веществ установлен факт резкого повышения накрашиваемости и интенсивности
окрасок
полиуретановой
нити
в
присутствии
хлорида
алкилдиметилбензиламмония (препарат NK) в концентрации 1-2% (рис.2),
причем это влияние выражено только для указанного волокнистого компонента.
а
б
Рис. 2 - Сравнение интенсифицирующего действия различных химических
веществ на интенсивность окраски (а) и на выбираемость (б) кислотных
красителей
1 – препарат NK, 2 – тиомочевина, 3 – пропиленкарбонат, 4- выравниватель А
В результате активизации крашения полиуретановой нити достигается
получение интенсивных равномерных и устойчивых окрасок трикотажного
полотна (подобный эффект не удалось получить при применении традиционных
ПАВ).
В разделе 2.5 основное внимание уделено оценке сорбционнодиффузионных характеристик и определению оптимальной температуры
крашения исследуемых объектов, с том числе в присутствии препарата NK.
Именно эти характеристики во многом определяют конечный результат
красильного процесса.
9
Экспериментально установлено, что повышение сорбции кислотных
красителей полиуретановым волокном обусловлено увеличением числа активных
центров субстрата при закреплении на нем катиона алкилдиметилбензиламмония.
Высказано предположение о том, что на первой стадии крашения (при 40 оС)
происходит образование комплекса «краситель-препарат NK», обеспечивающего
выравнивание окраски в соответствии с механизмом крашения дисперсными
красителями, а при повышении температуры краситель фиксируется на активных
центрах волокна за счет образования гетерополярных (ионных) связей.
Повышение температуры крашения при наличии в ванне препарата NK
позволяет существенно увеличить значение коэффициентов диффузии кислотных
красителей (табл. 2), что обеспечивает более глубокое прокрашивание волокон и
получение более прочных окрасок (4 - 5 балов). Вместе с тем экспериментально
доказано, что повышение температуры более 80 оС в условиях однованного
крашения нецелесообразно, вследствие активации десорбции красителя и
возможности снижения механической прочности полиуретановой нити.
Таблица 2 - Температурная зависимость диффузии кислотных красителей при
однованном крашении
наименован тип
Коэффициент диффузии D* 1010
ие
воло
температура процесса крашения, оС
красителя
кна
40
60
80
100
NK
NK
NK
NK
Найлозан
ПА 2,29 2,49 12,72 22,38 44,86 33,44 191,50 157,30
желтый EПУ 1,08 4,16 0,84 4,11 1,10
4,35
1,10
10,74
2RL
ПА 2,04 2,98 12,01 16,7 39,49 46,06 202,40 201,40
Телон
синий BRL
ПУ 2,64 5,05 1,35 4,93 1,59
9,15
5,56
27,36
В целом, интенсифицирующее влияние катионоактивного препарата NK
выражено сильнее по отношению к полиуретановой нити (по сравнению с
полиамидной), что позволяет получить ровные и устойчивые окраски на
эластичном трикотажном полотне.
В разделе 3.6 исследовано влияние интенсификатора, рН красильной ванны
и количественного соотношения волокнистых компонентов на результаты
крашения смесового полотна. Экспериментально доказано, что максимальный
уровень выбирания красителей (рис. 3), колористических и прочностных
показателей достигается (для обоих волокнистых компонентов) в интервале
рН=4-6 при введении в ванну препарата NK (1%).
Установлено, что в диапазоне количественных соотношений содержания
полиамидных и полиуретановых нитей в полотне от 50:50 до 90:10 реализация
предлагаемой однованной технологии крашения кислотными красителями
позволит получить окраски с колебаниями интенсивности и ровноты не
превышающими 1 – 2 % (вне зоны визуального восприятия).
10
а
б
Рис. 3 - Влияние рН на выбираемость кислотных красителей полиамидной
нитью (а) и полиуретановой нитью (б) при крашении с препаратом NK и без
интенсификатора
1,2 – крашение, соответственно без интенсификатора и с препаратом NK
(краситель кислотный телон синий BRL)
3, 4 - крашение, соответственно без интенсификатора и с препаратом NK
(краситель кислотный найлозан желтый E-2RL)
Важно отметить, что качество окрашивания по рекомендуемому режиму
соответствует требованиям к готовым изделиям при сокращении длительности
процесса и расхода материальных ресурсов.
В разделе 2.7 проведено дополнительное уточнение механизма действия
предлагаемого интенсификатора процесса крашения. На основании анализа
спектров поглощения водных растворов кислотных красителей установлен факт
повышения их растворимости и степени дезагрегации в присутствии препарата
NK, при этом отмечено усиление данного эффекта с ростом концентрации
интенсификатора.
Дана
трактовка
механизма
интенсифицирующего
действия
алкилдиметилбензиламмония, который в целом выражается в замедлении
сорбции и выравнивании окрасок за счет образования комплекса с анионом
кислотного красителя, а для полиуретанового волокна в резком усилении сорбции
и диффузии красителя, благодаря образованию на субстрате дополнительных
положительно заряженных активных центров, на которых происходит прочная
фиксация хромогенных анионов красящего вещества. Такой подход к механизму
крашения подтверждается данными элементного микроанализа полиуретанового
волокна после обработки препаратом NK (табл. 4), а также микрофотографиями
его поперечных срезов, доказывающих более глубокое прокрашивание субстрата.
Таким образом, позитивное влияние препарата NK на состояние кислотного
красителя в ванне, его выравнивающее действие по отношению к окраске
11
полиамидного волокна и резкое интенсифицирующее влияние на накрашивание
полиуретановой составляющей позволит при однованном крашении эластичного
трикотажного полотна получить высокие колористические и прочностные
показатели окрасок.
Таблица 4 – Изменение содержания азота в полиуретановом волокне при его
обработке препаратом NK
Концентрация
Содержание азота
Процентное
Содержание
препарата NK, % в полиуретановом
изменение
углерода в
волокне, %
содержания азота в
волокне, %
волокне, %
0
6,05
-66,44
0,5
6,60
+9,10
66,18
1
6,68
+10,40
66,40
2
6,75
+11,60
66,01
5
7,68
+26,90
66,00
В разделе 2.8 представлены результаты по оценке потребительских свойств
окрашенного эластичного полотна и изделий. Известно, что эти свойства во
многом определяются физико-механическими показателями полиуретановой
нити. Экспериментально доказано, что характеристики разрывной нагрузки,
относительного удлинения, секущего модуля жесткости (табл.5) и способности к
упруго-эластичному восстановлению исходных размеров практически не
снижаются в том случае, если проводить однованное крашение по
разработанному режиму (рН=4-6, температура 80 оС, продолжительность 40
минут, концентрация препарата NK до 2% от массы окрашиваемого полотна).
Таблица 5 - Значение секущего модуля жесткости полиуретановых нитей
Значение рН при
Секущий модуль жесткости, мН/текс
крашении
Образцы, окрашенные Образцы, окрашенные
без интенсификатора
с интенсификатором
3,5
8,53
8,68
4,0
8,50
8,87
5,0
8,33
8,77
6,0
9,22
8,99
7,0
8,87
9,19
8,0
8,56
8,53
Исходный образец
9,54
С учетом специфики эксплуатации эластичных чулочно-носочных изделий
необходимо обеспечить их повышенную устойчивость к действию
микроорганизмов.
12
Химическое строение препарата NK
близко
к
строению
молекул
соединений
с
широким
антибактериального, антивирусного и антимикробного действия.
спектром
В связи с этим однованное крашение трикотажного полотна в присутствии
препарата NK дает возможность сообщить материалу антимикробные свойства,
что подтверждено результатами испытаний (по почвенному методу). Указанное
действие алкилдиметилбензиламмония связано с разрушением бактериальных
оболочек в результате гидрофобно-гидрофильных взаимодействий со
структурными составляющими в молекулах препарата NK.
В целом, на основании анализа полученных комплексных данных сделано
заключение об улучшении потребительских свойств эластичного трикотажного
полотна и изделий на его основе после крашения по рекомендуемой технологии.
В главе 3 диссертации дана оценка технико-экономической эффективности
разработанной периодической однованной технологии крашения. Представлен
оптимизированный технологический регламент в сравнении с существующими
производственными свойствами крашения.
Представлен расчет экономического эффекта от реализации предложенной
технологии, который составляет 25 400-00 руб. на 1 тыс. кг изделий за счет
снижения продолжительности процесса и расхода воды, пара и электроэнергии.
Отмечена возможность уменьшения объема сточных вод при промышленном
применении рекомендуемого технологического процесса.
В четвертой главе дана характеристика объектов и методов
экспериментальных
исследований,
используемых
при
выполнении
диссертационной работы.
В приложении к диссертации содержатся акты производственных
испытаний и внедрения разработанной технологии крашения эластомерных
трикотажных изделий.
3. Основные выводы
1. Разработана научно обоснованная технология однованного крашения
эластомерного трикотажного полотна из смеси полиамидных и полиуретановых
нитей кислотными красителями с использованием интенсифицирующего способа
(препарат NK), повышению колористических и потребительских свойства
окрашенного материала.
2. На основании сравнительной оценки смачивающей и моющей способности
ПАВ показана целесообразность использования для подготовки трикотажного
полотна к крашению неионогенных продуктов, обеспечивающих в
13
рекомендуемых условиях обработки (конц. 0,8-1,4 г/л; t= 70-80оС в течение 30-40
мин.) более полное удаление загрязнений и гидрофобных силиконовых примесей.
3. Показано, что неионогенные ПАВ обладают пониженной пенообразующей
способностью, что облегчает проведение и повышает эффективность подготовки
трикотажного полотна к процессу крашения.
4. На основании анализа механизмов крашения синтетических волокон
разными классами красящих веществ, а также колористических и прочностных
показателей окрасок, показана перспективность использования кислотных
красителей для однованного окрашивания трикотажного полотна при условии
применения интенсифицирующего агента, усиливающего накрашивание
полиуретанового волокнистого компонента.
5. Выявлено резкое повышение накрашиваемости и интенсивности окраски
полиуретановой нити в присутствии хлорида алкилдиметилбензиламмония
(препарат NK) в концентрации 1-2%, что позволяет получить однотонные
устойчивые окраски на смесовом трикотажном полотне. Отмечено отсутствие
указанного эффекта в случае использования традиционных анионноактивных и
неионогенных ПАВ.
6. Установлено, что повышение сорбции кислотных красителей
полиуретановым волокном обусловлено увеличением числа активных центров
субстрата при закреплении на нем препарата NK, содержащего четвертичный
атом азота принимающего участие в образовании гетерополярной связи с
анионом кислотного красителя. Отмечено выравнивающее действие препарата
NK по отношению к окраскам полиамидных волокон.
7. Показано, что на первой стадии однованного крашения (при 40 оС)
возможно образование комплекса «краситель – препарат NK» обеспечивающего
выравнивание окраски в соответствии с механизмом крашения дисперсными
красителями. Оптимизирована температура однованного крашения, увеличение
которой выше 80оС нецелесообразно, вследствие усиления десорбции красителя и
возможности снижения механической прочности полиуретановой нити.
8. Доказано, что максимальный уровень показателей интенсивности, ровноты
и устойчивости окрасок для полиамидных и полиуретановых нитей достигается в
идентичном интервале значений рН (4-6) при условии присутствия в красильной
ванне препарата NK в концентрации 1-2% (от массы окрашиваемого материала).
9. Показано, что интервал колебаний колористических и прочностных
показателей окрасок в условиях рекомендуемого режима крашения с
интенсификатором не превышает 1-2% (вне зоны визуального восприятия) при
различном процентном содержании полиамидных и полиуретановых нитях в
структуре трикотажного полотна (в диапазоне 50:50 – 90:10).
10. На основании данных элементного микроанализа и сравнения
микрофотографий поперечных срезов волокон доказано усиление диффузии
кислотных красителей и увеличение содержания азота на полиуретановом
волокне с ростом концентрации алкилдиметилбензиламмония, что подтверждает
эффект увеличения сорбции и фиксации за счет создания новых активных
центров для фиксации анионов красящего вещества.
14
Спектрофотометрически доказано повышение растворимости и снижение
дезагрегации кислотных красителей в водных растворах в присутствии препарата
NK.
11. Установлено, что основные показатели, определяющие потребительские
свойства окрашенных эластичных полотен (физико-механические, упругоэластичные, колористически прочностные) сохраняются или улучшаются при
реализации разработанного режима однованного интенсифицирующего
крашения.
12. Отмечен эффект повышения устойчивости трикотажного эластичного
полотна, окрашенного с препаратом NK, к действию микроорганизмов, что
связано с деструкцией бактериальных оболочек в результате их гидрофобных и
полярных взаимодействий со структурными составляющими в молекуле
алкилдиметилбензиламмония.
13. Даны рекомендации по применению разработанной технологии
однованного крашения, проведена оценка ее технико-экономической
эффективности, подтвержденной результатами производственных испытаний.
Основные результаты диссертационного исследования отражены в
следующих публикациях.
1. Киселев А.М., Чернов И.Н., Стрелков А.А. Крашение материалов из
полиамидных волокон в среде сверхкритического диоксида углерода // Сборник
трудов конференции- выставки, СПб, СПГУТД, 2001.
2. Киселев А.М., Чернов И.Н., Стрелков А.А. Интенсифицированное
крашение трикотажных полотен из смеси волокон // Сборник трудов молодых
ученых и студентов СПГУТД (Дни науки), 2002
3. Чернов И.Н, Киселев А.М. Крашение трикотажного полотна из смеси
полиамидных и полиуретановых волокон // Вестник Всероссийской н.т.к.
студентов и аспирантов - , СПб, СПГУТД, 2003.
4. Чернов И.Н, Архипова Е.А., Киселев А.М. Влияние ПАВ на крашение
трикотажного полотна из смеси волокон // Материалы Всероссийской н.т.к.
«Современные технологии и оборудование текстильной промышленности»
«Текстиль - 2003» М: МГТУ, 2003
5. Чернов И.Н, Казиев И.А., Киселев А.М. Колорирование трикотажных
полотен из смеси синтетических волокон // Материалы Всероссийской н.т.к.
«Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» - М.: РЗИТЛП,
2004
6. Чернов И.Н, Киселев А.М. Оценка качества крашения трикотажного
полотна из смеси полиамидных и полиуретановых волокон // Материалы
Всероссийской н.т.к. «Молодые ученые развитию текстильной и легкой
промышленности». «Поиск-2004».- Иваново, ИГТА, 2004.
7. Киселев А.М., Чернов И.Н. Особенности крашения трикотажного полотна
из смеси полиамидных и полиуретановых волокон // Сборник трудов Юбилейной
научно методической конференции, посвященной 170-летию кафедры ХТ и ДТ СПб, СПГУТД, 2004г.
15
8. Чернов И.Н, Киселев А.М. Потребительские свойства окрашенных
трикотажных полотен // Вестник научно-технической конференции студентов и
молодых ученых «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в
текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности », посв. 60летию Победы.- СПб, СПГУТД, 2005г.
9. Чернов И.Н, Киселев А.М. Однованный способ крашения эластомерного
трикотажного полотна // Вестник Всероссийской н.т.к. студентов и аспирантов
(День науки-2006) - , СПб, СПГУТД, 2006г.
10. Чернов И.Н, Киселев А.М. Однованное крашение смесового
трикотажного полотна // Вестник Всероссийской н.т.к. студентов и аспирантов
«Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и
полиграфической отраслях промышленности »- , СПб, СПГУТД, 2007г.
Публикации в перечне журналов ВАК
11. Чернов И.Н, Киселев А.М. Влияние ПАВ на накрашиваемость
эластичного смесового трикотажного полотна // Известия вузов: ТТП, 2004, №3,
с. 54-56
12. Чернов И.Н, Киселев А.М. Интенсификация процесса крашения
трикотажных изделий из смеси полиамидных и полиуретановых волокон //
Технология текстильной промышленности (серии: «Известия вузов»), 2005, №3,
с. 64-66.
16