Крашение трикотажных полотен, обработанных неравновесной низкотемпературной плазмой

И. Ш. Абдуллин, Г. Н. Нуруллина, А. А. Азанова,

Г. Н. Кулевцов, Я. В. Ившин

КРАШЕНИЕ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН, ОБРАБОТАННЫХ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМОЙ

Ключевые слова: крашение, диффузия, трикотажные полотна, плазма.

В статье приведены данные расчета скорости диффузии красителя в волокне при крашении трикотажного полотна, предварительно обработанного неравновесной низкотемпературной плазмой (ННТП). Приведены результаты электронной микроскопии, оценены цветовые характеристики окрашенных образцов. ННТП обработка позволяет значительно улучшать накрашиваемость текстильных материалов, при этом продолжительность крашения может быть уменьшена в 2 раза.

Keywords: dyeing, diffusion, knitted cloths, plasma.

In article the given definitions of speed of diffusion of dye in a fiber at dyeing of the knitted cloth preliminary processed by nonequilibrium low temperature plasma (NLTP). Results of electronic microscopy are shown, color characteristics of the painted samples are presented. NLTP processing allows to improve considerably coloring of textile materials, thus duration of dyeing can be reduced in 2 times.

Введение

Качество выпускаемых изделий в значительной степени определяется уровнем техники и технологии красильно-отделочного производства [1]. Окрашивание представляет собой сложный физикохимический процесс, в основе которого лежит процесс перехода красителя из красильной ванны в волокно. Конечной целью процессов крашения и печатания является сорбция красителей во внутренней структуре волокна. Диффузионно-сорбционные характеристики процесса крашения влияют на продолжительность процесса колорирования, интенсивность, равномерность и стойкость полученных окрасок. В технологических процессах, требующих повышения сорбционных свойств материалов, может успешно применятся плазменная обработка. В работе представлены результаты исследования влияния ННТП, с использованием в качестве плазмообразующего газа кислорода, на крашение хлопчатобумажного трикотажного полотна.

Объекты и методы исследования

Крашение проводили по типовой технологии периодическим способом активными красителями марки «Ремазоль», а так же с заменой предварительной отбелки плазменной обработкой в режимах: давление Р 26,6 Па, расход плазмообразующего газа кислорода G 0,04г/с, мощность разряда Wр 0,1 - 2,5кВт, продолжительность плазменной обработки t 3-7 мин. Кинетику процесса крашения образцов хлопчатобумажного трикотажного полотна активными красителями определяли с помощью оптического колориметра КФК-2. Цветовые характеристики образцов окрашенных трикотажных полотен определяли с помощью ручного спектрофотометра X-Rite Color Digital Swatch book. Для оценки цветовых характеристик окрашенных образцов использовали параметры модели цветового пространства CIELAB.

Результаты и их обсуждение

Диффузия молекул красителя внутрь волокна - самая медленная стадия и поэтому именно она опре-

деляет продолжительность всего процесса крашения. Скорость диффузии в волокне характеризуется величинами коэффициентов диффузии Б=10-12.. ,107 см2/с [1]. Коэффициенты диффузии сорбции красителя рассчитывали по кинетическим кривым по времени половинного крашения:

I2

О = 0,063 —,

М/2

где 1 - диаметр хлопкового волокна, мм; 11/2 - время половинного насыщения, с.

Результаты расчетов коэффициентов диффузии представлены в табл.1.

Таблица 1 - Коэффициенты диффузии активного красителя в волокне

Данные табл. 1 свидетельствуют о том, что плазменная обработка заметно увеличивает скорость диффузии красителя в волокне: с предварительной отбелкой почти в 2-2,5 раза. Без предварительной отбелки - протекает аналогично отбеленному образцу при кратковременной обработке (1=3 мин.) и увеличивается на 25 % при обработке в течение 7 мин.

а ц £ а р б о Крашение Режим плазменной обработки ^0,5 А, и= 3В Коэффициент диффузии, D х 10-10 см2/с

і с предварительной отбелкой 1= 3 мин. 0,93

2 1= 7 мин. 1,40

3 без предварительной отбелки 1= 3 мин. 0,56

4 1= 7 мин. 0,71

5 с предварительной отбелкой 0,56

Известно, что сорбция красителей волокном происходит на его внешней и внутренней поверхности. Одним из многих факторов, от которых зависит скорость диффузии, является химическое строение и свойства волокна, в котором протекает диффузия, физическое состояние, наличие или отсутствие субмикроскопиче-ских пор, их число и размеры [1]. Физическая структура волокна определяют доступность его активных центров по отношению к красителям [2]. Для определения изменения физической структуры поверхности хлопковых волокон после ННТП обработки выполнены их микрофотографии с увеличением в 2000 и в 9000 раз на растровом электронном микроскопе РИЕМЗМ 9 (рис. 1, 2). На фотографиях отчетливо видно, что плазменная обработка приводит к увеличению микрорельефа и количества микротрещин. Данное обстоятельство, прежде всего, связано травлением поверхностных слоев волокна за счет его окисляющего воздействия [3]. Таким образом, одним из факторов, повышающих скорость диффузии красителя в волокне можно назвать увеличение удельной поверхности, возможно не только внешней, но и внутренней, учитывая, что горение разряда в данном случае происходит не только на поверхности, но и в капиллярах и порах волокнистого материала [4].

б

Рис. 1 - Микрофотографии хлопковых волокон

Цветовые характеристики образцов

свидетельствуют о том, что плазменная обработка уве-

личивает насыщенность цветового тона за счет улучшения выбираемости красителя.

б

Рис. 2 - Микрофотографии хлопковых волокон

Таблица 2 - Цветовые характеристики трикотажных полотен, полученных с помощью предварительной плазменной обработки

Выводы

Полученные экспериментальные данные скорости диффузии красителя в волокне и данные микроскопии подтверждают, что плазменная обработка позволяет значительно улучшать накрашиваемость

№ образца Цветовые характеристики

Светлота окраски Ь Насыщенность С Цветовой тон И

1 70,66 80,98 68,54

2 70,54 76,33 69,70

3 65,09 81,47 67,58

4 66,11 80,96 67,17

5 69,86 79,23 66,29

текстильных материалов, при этом продолжительность крашения может быть уменьшена в 2 раза. Плазменная обработка может заменить предварительную обработку хлопчатобумажных трикотажных полотен без ухудшения качества крашения, однако, с получением более темных оттенков.

Литература

1. Ковтун Л.Г. Технология отделки трикотажа. - М.: Легпромбытиздат, - 1990. - 400с.

2. Кричевский Г.Е. Химическая технология текстильных материалов / Г.Е. Кричевский, М.В. Корчагин, А.В. Сенахов. - М.: Легпромбытиздат, 1985. - 640с.

3. Нуруллина Г.Н. Исследование поверхности хлопковых волокон, обработанных низкотемпературной плазмой / Г.Н.Нуруллина, А.А. Азанова, И.Ш. Абдуллин // Вестник Казан. технол. ун-та -2011. Т. 14, № 5. - С. 326-327.

4. Хамматова, В. В. Регулирование формовочной

способности текстильных материалов с использованием плазменных технологий: дис...

докт.тех.наук: 05.19.01 / Хамматова Венера Васи-ловна - Казань, 2006. - 316с.

© И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., проректор КНИТУ; Г. Н. Нуруллина - ст. препод. каф. МТ КНИТУ, nur.guthe1@inbox.ru; А. А. Азанова - канд. техн. наук, доц. каф. МТ КНИТУ, azanov1ar@ramb1er.ru; Г. Н. Кулевцов - д-р техн. наук, проф. каф. ПНТВМ КНИТУ; Я. В. Ившин - д-р хим. наук, проф. каф. технологии электрохимических производств КНИТУ.