Модификация хлопчатобумажных трикотажных полотен низкотемпературной плазмой перед крашением активными красителями

ГИДРОДИНАМИКА, ТЕПЛО-И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ, ЭНЕРГЕТИКА

УДК 677.027

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

Г. Н. Кулевцов

МОДИФИКАЦИЯ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМОЙ ПЕРЕД КРАШЕНИЕМ АКТИВНЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ

Ключевые слова: низкотемпературная плазма, модификация, крашение, трикотажные полотна, обработка,

свойства.

Целью работы являлось исследование возможности применения низкотемпературной плазмы (НТП) в процессах крашения хлопчатобумажного трикотажного полотна.

В результате проведенных исследований видно, что НТП обработка сурового трикотажного хлопчатобумажного полотна перед крашением с использованием в качестве плазмообразующего газа кислорода позволяет исключить предварительную отварку сурового полотна, уменьшить остаточное содержание активного красителя в ванне почти в 1,5 раза и интенсифицировать процесс крашения. Увеличение смачиваемости и водопоглощения после НТП обработки служит основой для успешного проведения крашения непрерывным способом, который является наиболее эффективным. Полученные экспериментальные результаты создают

предпосылки для создания новых «экологичных» технологий крашения и отделки трикотажных хлопчатобумажных полотен.

Keyword: nizkotemperaturnaya plasma, modification, dyeing, knitted linen, processing, characteristic.

The Purpose of the work was shown study of the possibility of the using низкотемпературной plasmas (NTP) in process of the dyeing of the cotton wool knitted linen.

As a result called on studies is seen that NTP processing the severe knitted cotton wool linen before dyeing with use as mdnufdcturing pidsmd gas of the oxygen allows to exclude the preliminary of the severe linen, reduce the remaining contents of the active dye staff in bath in 1,5 times nearly and do quick process of the dyeing. The increase in wettability and water absorption after NTP processings forms a basis for successful carrying out of dyeing by continuous way which is the most effective. Got experimental results create the premiseses for making new "ecological" technology of the dyeing and decorating knitted cotton wool linen.

В последнее время наблюдаются высокие темпы роста выпуска продукции трикотажной промышленности. Это объясняется рядом преимуществ трикотажных изделий перед ткаными и технологии трикотажного производства перед технологией ткачества.

Показатели качества выпускаемых трикотажных изделий в значительной степени определяется уровнем техники и технологии красильно-отделочного производства [1]. На сегодняшний день в трикотажной промышленности преобладают периодические способы отделки, что, прежде всего, связано с трудностями равномерной и быстрой пропитки полотна. Развитие красильно-отделочного производства направлено, прежде всего, на обеспечение роста и эффективности производства при строгой экономии химических материалов, трудовых, энергетических и сырьевых ресурсов. Эффективным технологическим решением поставленных задач, в том числе и внедрение непрерывных способов крашения, может стать плазменная технология, которая успешно применяется в процессах крашения тканей, в производстве меховых и кожевенных материалов.

Целью работы являлось исследование возможности применения низкотемпературной плазмы (НТП) в процессах крашения хлопчатобумажного трикотажного полотна.

Плазменную обработку проводили на опытно-промышленной установке в режимах, которые подбирали по данным литературного обзора [2]: давление в вакуумной камере Р -26,6 Па, расход плазмообразующего газа О - 0,04г/с, продолжительность плазменной обработки 1 - 1-7 мин., мощность разряда W 1,2-1,7 кВт, плазмообразующие газы: аргон и кислород. Объектом исследования являлось суровое хлопчатобумажное основовязаное трикотажное полотно.

Известно, что гигроскопические свойства текстильных материалов имеют существенное значение для технологических процессов их обработки, изготовления изделий и эксплуатации одежды. Для доброкачественного выполнения операций отделки и крашения текстильных материалов необходима хорошая смачиваемость материала, его высокие сорбционные свойства [3]. В связи с вышеизложенным, в первую очередь, интерес представляло исследование влияния НТП на гигроскопические свойства образцов, которое проводили по ГОСТ 3816-81 (ИСО 811-81) «Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств». Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Показатели гигроскопических свойств сурового хлопчатобумажного трикотажного полотна до и после плазменной обработки

Показатели сорбционных свойств Образец

Исходный Обработанный НТП*

Гигроскопичность, % 20,2 26,3

Влагоотдача, % 59,4 65,9

Капиллярность, мм 0 200

Время растекания капли воды, с более 3600 0

Влагопоглощение, г/м 414,8 702,8

*1=5мин., W=1,5кВт, плазмообразующий газ - кислород

Результаты показывают, во-первых, что обработанное НТП трикотажное полотно обладает большей гигроскопичностью и влагоотдачей, причем, на ощупь после выдерживания в условиях 90-100% влажности плазмообработанные образцы воспринимаются «сухими», по сравнению с необработанными. Этот факт свидетельствует о том, что поглощение паров воды в первом случае происходит по всему объему. В случае контрольных образцов пары воды, не проникая внутрь, конденсируют на поверхности, от чего и возникает ощущение их «влажности». Капиллярность и время впитывания капли воды значительно увеличиваются, что согласуется с данными работ [4, 5] о способности НТП обработки при использовании в качестве плазмообразующего газа кислорода придавать обрабатываемым материалам гидрофильность.

Практический интерес представляет способность плазменной обработки увеличивать влагопоглощение. На рисунке 1 представлена зависимость изменения массы образца от времени пропитки, на котором видно, что плазмообработанный образец не только быстро поглощает, но и удерживает значительное количество воды.

Именно возрастание капиллярности и влагопоглощения являются необходимыми условиями для осуществления процессов непрерывного крашения.

время, мин.

Рис. 1 - Влагопоглощение сурового хлопчатобумажного трикотажного полотна

Исследование влияния плазменной обработки на процесс диффузии и сорбции активных красителей внутрь волокна. Для этого проводили крашение по типовой технологии активными красителями марки «Ремозоль ЯЯ» трех цветов: синего, красного и желтого. Крашение осуществляли с предварительной отваркой (при крашении в синий цвет) и отбелкой образцов (при крашении в красный и желтый цвета). Концентрацию красителя в ванне определяли с помощью фотоэлектрического колориметра КФК-2. Полученные результаты представлены в виде кинетических кривых зависимости концентрации красителя в ванне от продолжительности крашения, (рис. 2-4), из которых видно, что НТП обработка позволяет во всех случаях увеличить скорость крашения и уменьшить остаточную концентрацию красителя в ванне. Так, при крашении в желтый цвет остаточная концентрация красителя уменьшается на 20 -30% , в красный - на 30-40%, в синий - на 40-60%. Замечено, что наилучшие результаты наблюдаются при продолжительности плазменной обработки 5 и 7 мин. при использовании в качестве плазмообразующего газа - кислорода.

Рис. 2 - Кинетические кривые крашения хлопчатобумажного трикотажного полотна активным красителем марки «Ремозоль желтый КЯ»

Рис. 3 - Кинетические кривые крашения хлопчатобумажного трикотажного полотна активным красителем марки «Ремозоль красный КК»

Рис. 4 - Кинетические кривые крашения хлопчатобумажного трикотажного полотна активным красителем марки «Ремозоль синий КЯ»

Исследована возможность заменить предварительную обработку сурового полотна перед крашением НТП обработкой. В таблице 2 представлены результаты крашения сурового трикотажного полотна активным красителем марки «Ремозоль синий КЯ». Остаточная концентрация красителя составила: для плазмообработанных образов - 2,4 г/л и 1,8 г/л при использовании в качестве плазмообразующего газа аргона и кислорода соответственно; для необработанного образца - 3,2 г/л; для предварительно отваренного - 2,75 г/л. Данные результаты свидетельствуют, что в данном случае плазменная обработка более эффективна, чем предварительная отварка.

В результате проведенных исследований видно, что НТП обработка сурового трикотажного хлопчатобумажного полотна перед крашением с использованием в качестве плазмообразующего газа кислорода позволяет исключить предварительную отварку сурового полотна, уменьшить остаточное содержание активного красителя в ванне почти в 1,5 раза и интенсифицировать процесс крашения. Увеличение смачиваемости и водопоглощения после НТП обработки служит основой для успешного проведения крашения непрерывным способом, который является наиболее эффективным. Полученные экспериментальные

результаты создают предпосылки для создания новых «экологичных» технологий крашения и отделки трикотажных хлопчатобумажных полотен.

Таблица 2 - Результаты крашения сурового хлопчатобумажного трикотажного полотна активным красителем марки «Ремозоль синий КК»

Образец Концентрация красителя в красильной ванне, г/л

начальная конечная

Исходный без предварительной подготовки 4,0 3,2

Исходный после отварки 4,0 2,75

Плазмообработанный (в плазме аргона) без предварительной подготовки 4,0 2,4

Плазмообработанный (в плазме кислорода) без предварительной подготовки 4,0 1,9

Литература

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

2. Тихонова, Н.В. Высокочастотная плазма пониженного давления в производстве обуви / Н.В.Тихонова, И.Ш. Абдуллин, Л.Ю. Махоткина // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2009. - №4. -С.131-136.

3. Бузов, Б.А. Лабораторный практикум по материаловедению швейного производства / Б. А. Бузов, Н. Д. Алыменкова, Д. Г. Петропавловский. - 4-е. изд., перераб. доп. - М.: Легпромбытиздат, - 1991. -432 с.

4. Садова, С.Ф. Использование НТП в отделке шерстяных материалов. Энциклопедия НТП, серия Б, ТХ1-5, М.: Янус-К, - 2006. - 538с.

5. Мальцева, С.В. Некоторые эффекты плазменной обработки льняных тканей / С.В. Мальцева, А.Н. Иванов, А.И. Максимов // Текстильная химия. - 1993. - № 1. - С.76 - 80.

© А. А. Азанова - канд. техн. наук, доц. каф. моды и технологии КГТУ, azanovi@rambler.ru; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ, abdullin_i@kstu.ru; Г. Н. Нуруллина - ст. преп. каф. моды и технологии КГТУ, nur.guthel@inbox.ru; Г. Н. Кулевцов - д-р техн. наук, проф. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ.