Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор современного состояния заключительной отделки текстильных материалов и анализ влияния ее на технологические процессы швейного производства 11
1.1. Современное состояние и перспективы развития отделки текстильных материалов с применением высокомолекулярных соединений и поверхностно-активных веществ 11
1.1.1. Основные положения теории отделки текстильных материалов с применением высокомолекулярных соединений 12
1.1.2. Опыт применения поверхностно-активных веществ для отделки текстильных материалов 22
1.2. Влияние заключительной отделки на адгезионные свойства клеевых соединений в процессах швейного производства 23
1.2.1. Общие сведения о теории адгезии 23
1.2.2. Факторы, влияющие на процесс адгезионного взаимодействия между прокладочными материалами и тканями 27
1.2.3. Способы повышения адгезионной активности поверхности тканей с различными видами заключительной отделки 32
1.3. Определение цели диссертационной работы и постановка задач для ее достижения 38
Глава 2. Объекты и методы исследований 41
2.1. Объекты исследования 41
2.1.1. Пена 41
2.1.2. Текстильные материалы 41
2.1.3 Отделочные и текстильно-вспомогательные вещества 42
2.2. Методы исследования 43
2.2.1 Приготовление и нанесение отделочного раствора 43
2.2.2. Исследование свойств пенообразующих растворов и полученных из них пен 44
2.2.3. Определение физико-механических свойств основной ткани 45
2.2.4. Определение физико-механических свойств клеевых соединений 49
2.2.5. Прочие испытания 51
2.2.6. Методы обработки результатов экспериментальных исследований 51
Глава 3. Исследование пенообразующих свойств обрабатывающих растворов 54
3.1. Исследование пенообразующей способности ПАВ и факторов влияющих на устойчивость и дисперсность пены 54
3.2. Исследование влияния отделочных препаратов на свойства пенообразующего раствора 62
Глава 4. Исследование факторов, влияющих на физико-механические свойства тканей при отделке их вспененными составами 68
4.1. Исследование влияния способов нанесения обрабатывающих растворов на физико-механические свойства ткани 68
4.2. Исследование влияния кратности пены и толщины наносимого слоя на физико-механические свойства ткани 85
4.3. Исследование механизма распределения жидкости, выделив шейся из пены, в структуре текстильного материала 97
Глава 5. Исследование адгезионного взаимодействия между тканью, подвергшейся малосминаемой отделке и клеевыми прокладочными материалами 106
Глава 6. Разработка и оптимизация процесса малосминаемой и мало усадочной отделки с использованием пенной технологической среды 124
6.1. Исследование возможности оптимизации малосминаемой и малоусадочной отделки в пенной среде 124
6.2. Расчет экономической эффективности 136
Общие выводы 142
Библиографический список использованной литературы 146
Приложения 161
- Влияние заключительной отделки на адгезионные свойства клеевых соединений в процессах швейного производства
- Исследование свойств пенообразующих растворов и полученных из них пен
- Исследование влияния отделочных препаратов на свойства пенообразующего раствора
- Исследование влияния кратности пены и толщины наносимого слоя на физико-механические свойства ткани
Введение к работе
Актуальность работы
Известно, что при использовании тканей, подвергнутых заключительной отделке термореактивными и термопластичными полимерами, существенно затрудняется изготовление высококачественных швейных изделий. Это связано с пониженной адгезионной способностью обработанных полотен по отношению к клеям-расплавам прокладочных материалов, применяемых в швейном производстве. Поэтому важной технологической задачей отрасли является изыскание новых прогрессивных способов обработки текстильных материалов с целью повышения их поверхностной активности.
В настоящее время, для повышения адгезии поверхности ткани, подвергшейся заключительной отделке, в основном, применяется ее активация с использованием низкотемпературной плазмы или паровой гидролизующей среды, а также дублирование на магнитных прессах или применение микроволновой обработки, ТВЧ и СВЧ (Веселов В.В., Кузьмичев В.Е., Кислякова Л.П., Колотилова Г.В., Птицына С.А. и др.).
Однако, применение данных способов сталкивается с рядом трудностей, а, именно: необходимостью установки дополнительного специального оборудования, увеличением длительности обработки швейного изделий, сложностью выбора гидролизующего агента, из-за недостатка сведений в швейном производстве о виде заключительной отделки ткани, особенно, если она произведена за рубежом.
Поэтому, наиболее эффективным решением данной задачи является повышение адгезионной способности тканей к клеям-расплавам, непосредственно, в сфере отделочного производства. Пока данное направление работ ограничивается разработкой Кисляковой Л.П.оптимального отделочного состава, использование которого позволяет повысить адгезионную способность поверхности ткани.
Перспективным развитием данного направления может быть проведение отделочных операций с использованием пенной технологической среды. Применение пен позволяет наносить отделочные вещества локально, на одну из сторон текстильного материала, в результате чего ткани приобретают не только лучшие физико-механические свойства по сравнению с традиционной обработкой, но и повышают активность поверхности по отношению к клеям-расплавам. Наряду с этим, как описано в многочисленных работах (Павут-ницкий В.В., Кисилев A.M., Давыдова А.Ф., Кутдюсова А.В., Богатырева Л.М., Широкова М.К. и др.), данная технология предполагает значительные энерго- и ресурсосбережения, экономию химических препаратов, небольшие денежные затраты при включении пеногенераторов в действующие отделочные линии.
Актуальность данной работы заключается в разработке технологического процесса малоусадочной и малосминаемой отделки, снижающего до минимума отрицательное влияние отделочных препаратов на адгезионную способность ткани.
Цель диссертационной работы
Целью данной диссертационной работы является исследование влияния пенного способа заключительной отделки тканей на адгезионные свойства клеевых соединений и разработка технологического процесса малосминаемой и малоусадочной отделки, обеспечивающей повышенную адгезионную прочность клеевых соединений.
Для достижения поставленной цели предполагалось решение следующих основных задач: - обоснование и выбор пенообразователя и исследование влияния отделочных препаратов на свойства пенообразующего раствора; теоретические и экспериментальные исследования влияния основных компонентов вспененного отделочного раствора на физико-механические свойства ткани; исследования влияния технологических режимов пенной обработки на физико-механические свойства ткани; исследование механизма распределения жидкости, выделившейся из пены в структуре текстильного материала; экспериментальные исследования влияния заключительной отделки тканей пенным способом на физико-механические показатели качества клеевых соединений в процессах дублирования; разработка технологического процесса малосминаемой и малоусадочной отделки ткани пенным способом и выбор оптимальных условий его проведения;
Объекты и методы исследования
Объектами исследований в диссертационной работе являлись: высокодисперсные пены низкой и средней кратности; текстильные материалы - основная ткань, дублирующие материалы; отделочные и текстильно-вспомогательные материалы.
Экспериментальные исследования проводились с применением физико-механических испытаний, дисперсионного анализа, спектрофотометриче-ских измерений.
При оптимизации процессов заключительной отделки ткани применены методы математической статистики, математического планирования и анализа эксперимента.
Обработка результатов экспериментов велась на современном персональном компьютере с помощью стандартных интегрированных программных пакетов и систем «Microsoft Excel» и «Statistica».
8 Научная новизна работы
Научная новизна работы заключается в следующем: - научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообраз ность использования пенной технологии для повышения адгезионной спо собности ткани, подвергшейся малосминаемой и малоусадочной отделке; - выявлены закономерности, характеризующие совместное влияние предконденсатов термореактивных смол и пленкообразующих веществ на физико-механические свойства ткани; - предложены математические модели, позволяющие прогнозировать физико-механические свойства ткани, в процессах малосминаемой и мало усадочной отделки с использованием пенной технологической среды.
Практическая значимость работы
Практическая значимость работы состоит в том, что внедрение разработанного технологического процесса малосминаемой отделки с использованием пенной технологической среды позволяет обеспечить: - в условиях текстильного производства получение отделки тканей тре буемого качества по всем параметрам при значительном снижении себестои мости обработки на 30-40 %; - в условиях швейного производства получение клеевых соединений повышенной прочности на 100-200% с улучшенными физико-механическими свойствами;
Полученные математические модели влияния на физико-механические свойства ткани концентраций компонентов отделочной композиции и технологических параметров проведения процесса заключительной отделки в пенной среде позволяют прогнозировать получение ткани с заданными свойствами;
9 Использование результатов работы позволяет расширить ассортимент тканей, применяемых для клеевой обработки в швейном производстве.
Апробация работы
Основные материалы работы были доложены и получили положительную оценку на внутривузовской научно-технической конференции «Разработка современных технологий текстильной и легкой промышленности и исследование их экономической, экологической и социальной эффективности» (г. Димитровград, 2004 г.), на Всероссийских научно-технических конференциях «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль - 2004, 2005 г.) (г.Москва), на Всероссийской научно-технической конференции «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск - 2004 г.) (г.Иваново), на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс - 2005) (г.Иваново), на Всероссийской научно-технической конференции « Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения (Техтестиль - 2005 г.) (г.Димитровград), на Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической промышленности» (Дни науки -2005) (г.Санкт - Петербург), на расширенных заседаниях кафедр «Швейное производство» ДИТУД (г.Димитровград, 2006 год), и «Химическая технология и дизайн текстиля» СПГУТД (г.Санкт-Петербург, 2006 год).
Реализация результатов исследований
Основные результаты работы внедрены в учебный процесс ДИТУД УлГТУ при подготовке специалистов по специальностям - 2609.01 «Техно-
10 логия швейных изделий» и 2609.02 «Конструирование швейных изделий» в виде: лекционных курсов: «Применение высокодисперсных пен для отделки текстильных материалов» при изучении дисциплин - «Химическая технология текстильных материалов» и «Химизация технологических процессов швейной промышленности»; - лабораторных работ по заключительной отделке текстильных материалов (придание несминаемости и малоусадочное, умягчение ткани, придание лицевой поверхности ткани гидрофобных свойств) и соединению деталей кроя клеевыми способами.
Публикации
Результаты исследований, отражающих основное содержание диссертационной работы, опубликованы в 10 печатных работах, в том числе: в 5 статьях и в 5 сообщениях в сборниках материалов научно-технических конференций.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 183 наименования и приложения. Текст диссертации изложен на 162 страницах, включая 62 рисунка и 15 таблиц.
Влияние заключительной отделки на адгезионные свойства клеевых соединений в процессах швейного производства
Известно, что для придания деталям одежды необходимой формо-устойчивости, посредством прокладочных материалов, используются клеевые методы соединения. В этой связи, возрастают требования к адгезионной активности тканей, подвергнутых в сфере текстильного отделочного производства заключительной отделке. Исследованиями ряда авторов [109-112] было установлено, что при дублировании аппретированных материалов значительно ухудшаются адгезионные свойства клеевых соединений. Например, применение малосминаемой, малоусадочной, умягчающей, гидрофобной и антистатической отделки тканей ограничивает их пригодность к дублированию, так как качество получаемых клеевых швов не удовлетворяет требованиям нормативно-технической документации швейного производства.
Изменение прочности - основного показателя качества клеевых соединений, в зависимости от использования тканей с заключительной отделкой или без нее объясняется различием характера адгезионного взаимодействия в зоне контакта соединяемых материалов с клеевой прослойкой, что в свою очередь, описывается различными дополняющими друг друга теориями адгезии.
Весьма распространенной является разработанная Дебройном [113] и Мак-Дареном адсорбционная теория адгезии, рассматривающая образование связи между клеящим веществом (адгезивом) и склеиваемым материалом (субстратом) как результат двухступенчатого действия межмолекулярных сил. На первой ступени происходит перемещение (миграция) молекул адге-зива к поверхности субстрата, и полярные группы молекул адгезива приближаются к полярным участкам субстрата; на второй, при сближении молекул контактирующих поверхностей менее, чем 5 А начинают действовать молекулярные силы (дисперсионные, индукционные, электростатические), приводящие к образованию различных связей (диполь — диполь, диполь — наведенный диполь, водородная связь и др.).
Согласно диффузионной теории адгезии, предложенной С.С.Воюцким [114], образование прочной связи между адгезивом и субстратом происходит за счет диффузии высокополимерных цепных молекул или их участков, что приводит к исчезновению резкой границы раздела между поверхностями и к образованию спайки, имеющей промежуточный слой. Химическая теория адгезии обусловлена возникновением химических связей между молекулами вступающих в адгезионный контакт веществ.
Электрическая теории адгезии, развитая Б. В. Дерягиным и Н. Л. Кротовой [115], объясняет данный процесс образованием двойного электрического слоя, возникающего при тесном контакте двух поверхностей (в результате перераспределения электронов на межфазной границе раздела). Согласно этой теории система адгезив-субстрат представляет собой микроконденсатор, а отрыв адгезива от субстрата рассматривается как процесс разведения обкладок микроконденсатора и сопровождается электризацией поверхностей, наличием газового разряда, явлением электронной эмиссии.
Электрорелаксационная теория адгезии дополняет электрическую и связывает адгезионное взаимодействие тел с характером сил, зависящих от химической природы молекул адгезива и субстрата, числом точек контакта, расстоянием между участками цепей полимера, функциональными группами, - ионами, молекулами и атомами, диэлектрической проницаемостью среды.
Микрореологическая теория адгезии объясняет влияние вязкости клея-расплава на прочность склеивания. Изменения вязкости клея приводят к изменению толщины и структуры клеевой прослойки (образованной заполнением пленкой из расплава выемов, пор, трещин шероховатой поверхности соединяемых материалов), а значит и площади фактического контакта, а, следовательно, и к изменению числа связей между адгезивом и субстратом. При слишком малых значения вязкости, глубина затекания клея в поры будет значительной, и масса клеевого вещества может расходоваться не столько на формирование клеевой прослойки, сколько на заполнение пор и углублений, включая поры, расположенные в структуре ткани наклонно и параллельно ее поверхности. При этом образуется холодная склейка. Чем выше вязкость клея, тем меньше возможность его затекания в поры поверхности и, следовательно, меньше площадь адгезионного контакта.
Изложенные выше положения позволяют рассматривать склеивание как сложный процесс, состоящий из ряда последовательных операций, протекающих по стадиям, в результате чего возникает взаимодействие между клеем и поверхностью тела.
На первой стадии процесса адгезионного взаимодействия, в течение определенного времени и при определенной температуре, осуществляется контакт между клеящим полимером и склеиваемым материалом. На этой стадии происходит переход клея из пластического состояния в вязко-текучее, т.е. происходит смачивание поверхности склеиваемых тел клеем или растворителем. Одновременно с этим частично происходит адсорбция адгезива на поверхности субстрата.
В дальнейшем происходит диффузионное проникание клеящего вещества внутрь, с образованием двойного электрического слоя и химических связей, если вещества, приведенные в контакт, способны взаимодействовать между собой. Затвердевание клея приводит к прекращению физико-химических процессов и установлению равновесия, которое характеризуется определенным состоянием (прочностью, жесткостью и др.).
При разрушении клеевого соединения работа отрыва расходуется на разрушение клеевого вещества или на преодоление когезионных сил (взаимодействующих между собой в объеме одного тела под действием сил притяжения), на отрыв клеевого вещества от поверхности волокон или преодоление адгезионных сил, на обрыв или вытягивание волокон из структуры тканей.
В конечном счете взаимодействие склеиваемого материала с отвердевшим клеем можно рассматривать как суммарный эффект механического закрепления, поверхностного взаимодействия, электростатического взаимодействия, диффузионного проникания и образование химических соединений.
Исследование свойств пенообразующих растворов и полученных из них пен
Образцы взвешивались на весах MW-120 после каждой серии истирающих циклов на приборе ИТ-ЗМ-1. В результате предварительных экспериментов определяется число истирающих циклов, которому соответствует максимальная потеря массы ткани, не возрастающая в дальнейшем, после его увеличения. Для образцов данного вида число истирающих циклов составляет 2000. 5). Определения усадки ткани. Усадку после стирки полотен определяли по ГОСТ 8710-84. 6). Определение изменения окраски ткани. Изменение окраски ткани после аппретирования отделочными препаратами определялось с помощью анализа спектральных зависимостей, полученных посредством цифрового спектрофотометра SP 810 X TECHCON. 5). Скручиваемость (устойчивость к короблению) клеевых соединений определялась отношением площади проекции на горизонтальную плоскость скрученного образца к площади поверхности образца. Для этого склеивали между собой образцы дисковой формы, вырезанные из основной ткани и термоклеевого прокладочного материала, затем замачивали и сушили в подвешенном состоянии в естественных условиях. Высушенный образец помещали загнувшимися краями вверх на горизонтальную плоскость - столик из прозрачного пластика. Площадь проекции образца измеряли по площади его тени под прозрачным столиком, освещая сверху. 1). Определение капиллярности тканей осуществляли в соответствии с ГОСТ 3816-61 на приборе «Метримпекс» при одновременном проведении 6 параллельных измерений одного образца. 2). Испытания устойчивости окрасок к физико-химическим воздействиям проводили согласно ГОСТ 9733-61. Математическую обработку результатов экспериментальных исследований проводили на ПЭВМ с помощью стандартных интегрированных программных пакетов и систем «Microsoft Excel» и «Statistica». Ошибку опыта определяли методами математической статистики. Среднее значение измеряемой величины: где Xj - значение для отдельного случая, п - число повторных измерений Для получения математического выражения функциональной зависимости физико-механических показателей качества тканей и клеевых соединений от выбранных факторов был применен метод центрального композиционного ротатабельного планирования второго порядка. Расчет коэффициентов регрессии в уравнении с определением их значимости проводили по стандартным программам «Statistica».
Проверку адекватности уравнения проводили по стандартной методике, сравнивая расчетное и табличное значения критерия Фишера [170]. Уравнение считали верным с 95 % достоверностью в случае Fpac4_ меньше Fma . В большинстве случаев, пена, применяемая в текстильной промышленности, представляет собой газожидкостную систему, состоящую из мелких пузырьков воздуха, разделенных пленками жидкости, которая образует непрерывную дисперсионную среду. Пена образуется в том случае, когда воздух, подаваемый в раствор ПАВ в виде пузырьков с образовавшимся адсорбционным слоем на межфазной поверхности, проникает в поверхностный слой раствора на границе с окружающей средой и выходит на поверхность раствора, окруженный двойным слоем ориентированных молекул ПАВ. Получают пену путем перемешивания, барботажа, встряхивания и т.д. растворов, характеризующихся малой величиной поверхностного натяжения, для чего в пенообразующую среду вводят поверхностно-активные вещества. Для получения пен в текстильно-отделочном производстве могут быть использованы как индивидуальные, так и смеси ПАВ, ТВВ и CMC различных классов и наименований. Ввиду того, что большинство препаратов для придания тканям малосминаемости и малоусадочности не вспенивается, а используемые при заключительной отделке катионактивные и неионогенные ПАВ в качестве мягчителей, антистатиков, гидрофобизаторов и др. характеризуются слабым пенообразованием, возникает необходимость дополнительного введения в отделочный раствор пенообразователей. Проведенными ранее исследованиями [171] было установлено, что лучшими пенообразующими свойствами обладают анионактивные препараты на основе солей кислых сернокислых эфиров (сульфаты первичных и вторичных жирных спиртов и т.д.), солей сульфокислот (алкилбензосульфона ты, алкан- и алкенсульфонаты и др.), такие как сульфонол, сульфонол НП -1, метаупон, диталан, и другие.
Способность к пенообразованию растворов обусловлена строением молекулы ПАВ и наличием в ней, в качестве гидрофобного остатка, углеводородной цепи, длина и разветвленность которой влияют на поверхностную активность и объемный выход молекул или ионов на границу раздела фаз. Высокая пенообразующая способность в сочетании с доступностью, дешевизной и, практически, полным биологическим расщеплением делает использование алкилсульфатов и алкилбензосульфонатов более предпочтительным для получения пен технологического назначения. Ценность данных веществ для пенной технологии отделки текстильных материалов заключается так же в том, что их пенообразующая способность незначительно изменяется в широком диапазоне значений рН, температуры и концентрации введенных в пенообразующий раствор отделочных препаратов. Для исследований в данной работе были использованы: пенообразователь ПО - 6ТС, представляющий собой водный раствор триэтаноламиновых солей первичных алкилсульфатов и сульфонол - смесь натриевых солей алкилбензосульфонатов жирного ряда. Пену получали с помощью прибора Росс-Майлса методом выливания пенообразующего раствора, различной концентрации, в цилиндр и с помощью барботажного насадочного пеногенератора разработанного на кафедре швейного производства. Концентрацию пенообразующего раствора варьировали в интервале от 0 до 10 г/л. В качестве параметров для оценки пенообразующих свойств были приняты: высота столба пены, полученной из одинаковых объемов жидкости и устойчивость пены к истечению из нее жидкости.
Исследование влияния отделочных препаратов на свойства пенообразующего раствора
Для пенной технологии заключительной отделки тканей выбор отделочного препарата определяется не только качеством отделки готовых полотен, но и возможностью вспенивания раствора и получения высокодисперсной устойчивой пены.
В данной работе в качестве основных отделочных препаратов для придания вискозно-лавсановой (50/50) плательно-костюмной ткани арт. С 431 малосминаемых и малоусадочных свойств и с целью ее умягчения были использованы препараты на основе безформальдегидных термореактивных смол и силиконов - Protopez 6036 и Cellolub Flex. Выбор данных препаратов обосновывается тем, что они нашли широкое применение для заключительной отделки тканей, как за рубежом, так и у нас в стране, что связано с их высокой эффективностью при проведении отделочных операций и относительно малой токсичностью.
При проведении экспериментальных исследований влияния Protopez 6036 и Cellolub Flex на свойства получаемой пены было установлено, что отделочные препараты оказывают различное влияние на пенообразующую способность растворов и на устойчивость пены.
Так введение в пенообразующий раствор предконденсата термореактивной смолы Protopez 6036 не оказывает сколь либо существенного влияния на высоту столба образующейся пены и на ее устойчивость (рис. 3.6, 3.7). По всей вероятности это связано с тем, что данное вещество хорошо растворимо в воде и не оказывает значительного влияния на адсорбцию ПАВ в поверхностных слоях жидкости. Это, в свою очередь, не приводит к изменению поверхностного натяжения на границе раздела фаз, и, тем самым, не ухудшает условия формирования пузырьков воздуха на поверхности жидкости.
В отличие от предконденсата термореактивной смолы, при добавлении к пенообразующему раствору микросиликоновой эмульсии Cellolub Flex, снижается и его пенообразующая способность и устойчивость получаемой пены (рис. 3.8, 3.9). При этом степень вспенивания уменьшается в 1,2-1,3, а устойчивость пены к истечению из нее жидкости снижается в 1,5-2 раза.
Пеногасящие свойства препарата Cellolub Flex объясняются нерастворимостью последнего в воде и, в связи с этим, концентрированием его на поверхности пенообразующего раствора с образованием тонкой поверхностной пленки. [174]. Растекание, в данном случае, обусловлено чрезвычайно низким поверхностным натяжением силиконовой эмульсии, по сравнению со вспениваемой жидкостью [175]. Таким образом, здесь наблюдается формирование двух поверхностей раздела: пенообразующий раствор - силиконовая эмульсия и силиконовая эмульсия - воздух. Блокировка углеводородных радикалов поверхностно-активных веществ силиконом препятствует ориентации последних в сторону газа и взаимодействия с ним, что является одним из условий образования пены
С другой стороны, низкое поверхностное натяжение силиконовой эмульсии (ниже, чем у пенообразующей жидкости) и более высокая поверхностная активность приводит к тому, что силикон будет вытеснять из поверхностного слоя молекулы ПАВ. С целью частичной компенсации данного отрицательного влияния силикона на поверхность раздела, необходимо увеличивать концентрацию ПАВ в пенообразующем растворе выше ККМ. Формируемые при этом мицеллы создают условия для солюбилизации силикона в воде и обогащению поверхностного слоя молекулами ПАВ.
Результаты экспериментальных исследований подтверждают правильность приведенных выше рассуждений.
Действительно, при повышении концентрации пенообразователей в растворе, независимо от класса используемых ПАВ, пенообразование увеличивается (рис. 3.6, 3.8) и создаются условия для получения пены (без специальных стабилизирующих добавок), пригодной в качестве технологической среды для заключительной отделки текстильных полотен. Одновременно с этим повышается устойчивость пены (рис. 3.7, 3.9) достигая необходимого временного интервала стабильности, который, по мнению большинства исследователей, составляет 1-60 минут.
Таким образом, проведенные исследования показали возможность и целесообразность применения в качестве пенообразователей поверхностно-активные вещества на основе триэтаноламиновых солей первичных алкил-сульфатов (ПО-6ТС) и сульфонола - смеси натриевых солей алкилбензо-сульфонатов жирного ряда, которые в сочетании с препаратами на основе безформальдегидных термореактивных смол - Protopez 6036 и микросиликоновой эмульсии - Cellolub Flex позволяют получать высокодисперсную пену с необходимыми технологическими свойствами.
Исследование влияния кратности пены и толщины наносимого слоя на физико-механические свойства ткани
В работе Павутницкого В.В. и Шубиной В.В. [179 ] показано, что кратность пены и толщина наносимого слоя оказывают существенное влияние на распределение жидкости, выделившейся из пены в структуре текстильного материала. Ими было предложено уравнение для оценки степени влияния толщины и кратности пены на объем жидкости, приходящейся на единицу пропитываемой поверхности: Из уравнения (4.2) следует, что для регулирования количества наносимой на текстильный материал жидкости можно использовать два переменных фактора - толщину слоя пены «нее кратность Р . С другой стороны, для равномерного пропитывания текстильного материала жидкостью, выделившейся из пены, необходимо, чтобы отношение толщины слоя пены к ее кратности в процессе пропитывания, оставалось постоянным. Понятно, что заданную величину отношения h/р можно получить, используя различные парные значения «и /?. При этом, с увеличением или уменьшением кратности пены необходимо соответственно увеличивать или уменьшать толщину ее слоя. Исходя из этого, для изменения объема наносимой пены необходимо или изменять толщину слоя пены или ее кратность, или и то и другое. Ранее было показано, что разрушение пены, независимо от ее устойчивости, происходит не моментально, а в течение определенного промежутка времени. Согласно уравнению w = — [161], скорость истечения жидкости из пены во многом зависит от ее кратности. С увеличением кратности пены скорость истечения из нее жидкости значительно уменьшается. Таким образом, при увеличении толщины слоя пены и ее кратности увеличивается время перехода жидкости из пены в текстильный материал. Нами были проведены исследования по изучению влияния толщины слоя пены и ее кратности на физико-механические свойства ткани при мало сминаемой отделке. Пену для исследований, кратностью 8-25, получали с помощью барбо-тажного насадочного пеногенератора из пенообразующих композиций, приведенных в таблице 4.2. Толщину слоя наносимой пены (0,5 - 2,5 мм) регулировали с помощью шаблонов. Температуру и время термообработки устанавливали равной 160 С и 3 минуты соответственно. Результаты экспериментальных исследований представлены на рисунках 4.15-4.26.
При анализе полученных данных было установлено, что зависимость, описываемая уравнением (4.2) и связывающая объем жидкости, наносимой на ткань при помощи пены, с толщиной слоя пены и ее кратностью, в целом соблюдается. Так с увеличением толщины слоя пены или ее кратности, показатели основных физико-механических свойств ткани изменяются. Понятно, что это связано с повышением или понижением концентрации активных веществ на волокнистом материале за счет увеличения или уменьшением объема жидкости, наносимой на ткань (рис. 4.1).
Однако, линейное изменение численных значений большинства параметров, связанное с увеличением объема жидкости, и характерное для водной технологии (рис. 4.3 - 4.8), наблюдается не для всего комплекса физико-механических свойств ткани, обработанной с помощью пены. Исключение составляют жесткость ткани и устойчивость ее к истиранию (рис. 4.19 - 4.22). В данном случае регулирование количества жидкости с помощью толщины слоя пены или ее кратности обеспечивает линейное изменение изучаемых параметров.
Экспериментальные данные по несминаемости, усадке и разрывному удлинению аппроксимируются кривыми второго порядка, имеющими равновесные участки, характеризующие минимальные и максимальные значения параметров в исследованном диапазоне влажного привеса. При этом изменение параметров, при регулировании количества влаги с помощью кратности пены (рис. 4.16, 4.18, 4.26), происходит более плавно, чем при изменении толщины слоя (рис. 4.15,4.17,4.25).
Зная, что с увеличением кратности, устойчивость пены возрастает, можно предположить, что замедление скорости истечения жидкости из пены способствует заполнению наиболее выгодных, с учетом капиллярных явлений, межволоконных и межнитевых пространств, обеспечивая накопление активных веществ сначала в более широких капиллярах, а затем в узких. Постепенное заполнение межволоконных пространств, а равно постепенное смачивание и пропитывание волокон является своеобразным буфером, препятствующим быстрому проникновению обрабатывающего раствора в глубь волокон. Кроме того, следует учитывать, что пенообразующий раствор содержит значительное количество поверхностно-активных веществ, которые понижают поверхностное натяжение, уменьшая, тем самым капиллярное давление.
Если по парно сравнить данные, представленные в виде графических зависимостей на рисунках 4.3 - 4.14 и 4.15 - 4.26 и соотнести их с зависимостью влажности обработанной ткани от толщины слоя пены и ее кратности (рис. 4.1), то можно заметить, что пенное нанесение отделочных растворов обеспечивает получение необходимых физико-механических свойств ткани, при значительно меньшем (по сравнению с водной обработкой) содержании активных веществ.
Это еще раз свидетельствует о том, что при пенном нанесении обрабатывающих растворов на ткань, не только концентрация активных веществ в растворе и количество самого раствора влияют на изменение параметров ткани, но в большей степени и механизм распределения выделившейся из пены жидкости в структуре текстильного материала.
Для выявления возможного влияния отделки ткани предконденсатами термореактивных смол и силиконовыми пленкообразователями на цветовые характеристики окрашенной ткани, нами были сняты спектры отражения лицевой и изнаночной сторон необработанной ткани и ткани, подвергшейся обработке Protopez 6036 и Cellolub Flex, в условиях водной технологии и при пенном нанесении отделочного раствора.
