Баданов К.И.

 Таразский государственный университет имени М.Х. Дулати, г. Тараз, Республика Казахстан

Ресурсосберегающий способ фиксации красителей на тканях

Разработка и внедрение в производство новых установок, позволяющих воспроизводить условия работы промышленного оборудования и варьировать эти условия, является важной научно-технической задачей.

В ТарГУ им. М.Х.Дулати создана запарная установка , которая позволяет: проводить закрепление различных красителей на текстильных материалах; менять вид теплоносителя; менять время обработки; сократить энергопотери теплоносителя. В качестве теплоносителя можно использовать насыщенный водяной пар и пары азеатропных смесей.

Конструкция устройства представлена на рисунке 1. Устройство работает следующим образом: в парообразователь 6, соединенный с уровнемером, наливается вода (или ее растворы) до необходимого уровня, который устанавливается экспериментально. Парообразователь 6 соединен с водяным манометром 22. Вентиль 5 закрывается до упора. Включается электронагреватель 13. Открывается крышка 8, вынимаются конусообразные пароотражатели 2 и в рабочую камеру 3 между патрубками распределения пара 4 на специальных креплениях 17 размещается текстильный материал 11. Конусообразные пароотражатели 2 устанавливаются на место, закрывается крышка 8. Патрубок 9 соединяется с трубкой 20 пароконденсатора 18, а трубка 21 соединяется с патрубком 14, при этом кран патрубка 14 находится в закрытом положении. По водяному манометру контролируют давление водяного пара и при достижении верхнего значения открывают вентиль 5. Пар по патрубкам распределения пара через отверстия в патрубках направленно подается к текстильному материалу как вдоль поверхностей материала, так и перпендикулярно их.

Рис. 1. Устройство для паровой фиксации красителей на текстильных материалах

Давление пара поддерживают в оптимальном режиме по водяному манометру 22. Оптимальное давление пара определяют экспериментально для каждого вида волокна. Время обработки текстильного материала варьируют запорным вентилем 5. Лучший забор пара в парообразователе 6 обеспечивается конусообразным заборником 7. Отработанный водяной пар из камеры 3 устремляется вверх и отражается первой конусообразной тарелью 2 снова по направлению к рабочей камере 3. Часть пара, прошедшая первую тарель отражается второй и третьей конусообразными тарелями. Конусность тарелей обеспечивает стекание конденсата к краям внешнего цилиндра 1 и тем самым предотвращается прямая “капель” воды на текстильный материал. Система тарелей отражает пар во внутреннюю часть устройства к рабочей камере и позволяет более эффективно использовать энергию пара для фиксации красителей. Та часть пара, которая прошла к крышке 8 внешнего цилиндра 1 собирается в пароконденсаторе 18 и через трубку 21 снова подается в парообразователь 6 через патрубок 14. Это позволяет уменьшить расход электроэнергии на образование пара. Конденсат из пароконденсатора 18 и внешнего цилиндра 1 сливается через краны 19, 16 и снова используется в парообразователе, что также снижает затраты на парообразование.

         Устройство для паровой фиксации красителей было использовано при печатании хлопчатобумажной ткани. Состав печатной краски с кубовым красителем в пасте: краситель, глицерин, поташ, ронгалит, трагант. Нанесение рисунка на ткань проводили с помощью сетчатого шаблона. Площадь печатного рисунка составила 60% от общей поверхности образца. После печати полотно высушивали при t=75оС в течение 20 минут. После этого образцы запаривали в предлагаемом запарном устройстве в течение 5, 10, 15, 20, 25 минут. Давление пара поддерживали постоянным по водяному монометру.

После запаривания проводили окисление кубового красителя на ткани в растворе перекиси водорода 5 г/л при t=20-25оС в течение 5 мин. Образцы промывали в растворе СМС 3-5 г/л при t=100оС в течение 10 мин. Высушивали в термошкафе. Качество окраски определяли по колориметрическим показателям. Колористическая оценка окраски проводилась на спектроколориметре «Спектротон». Качество печати проверяли по насыщенности и четкости контура рисунка, по белизне фона. Белизну фона оценивали в 7 точках образца на «Спектроколориметре». Полученные в работе экспериментальные данные обработаны методом математической статистики на ЭВМ.

         Наиболее интенсивными выглядят образцы, запаренные в течение 10 мин. При 20 мин запаривании наблюдается расплывчатость контуров. Измерение колористических показателей S, L, T показало, что насыщенность окраски выше при 5 минутном запаривании и составляет 82,43. При 10 минутном запаривании насыщенность составляет 78,40. В первом случае коэффициент неровноты 0,31%, а коэффициент вариации 0.75% против 0,01% и 0,13%, соответственно. При 5 минутном запаривании краситель меньше диффундирует в толщу полотна и остается на его поверхности. Это подтверждает и измерение светлоты окраски, которая составляет L=73 для 5 мин против L=75 для 10 мин запаривания. Так как краситель не продифундировал вглубь полотна и остается на его поверхности, то он активно смывается при промывке, что неизбежно ведет к снижению интенсивности окраски.

Таблица 1

Насыщенность окраски (S) напечатанных образцов кубовым желтым  от времени запаривания

Насыщенность(S)  окраски

Время запаривания, мин

5

10

15

20

25

1 точка

82,51

78,50

72,57

80,46

69,74

2 точка

81,78

78,29

72,21

80,58

66,22

3 точка

83,01

78,41

67,99

80,37

70,77

Сред. арифм.

82,43

78,40

70,92

80,47

68,91

Коэфф.неров.,%

0,31

0,01

6,09

0,01

5,51

Коэфф.вар.,%

0,75

0,13

3,59

0,13

3,46

 

         Это подтверждено экспериментально. Увеличение светлоты при запаривании напечатанных образцов происходит в интервале от 5 до 15 мин. Увеличение светлоты, вероятно, связано с тем, что краситель лучше диффундирует в толщу полотна при увеличении времени запаривания. Однако, после 15 мин запаривания наблюдается уменьшение светлоты. Это, вероятно, связано с дополнительной диффузией отдельных компонентов печатной краски в местах ее нанесения в толщу полотна. Если краситель диффундирует с поверхности в глубинные слои субстрата, то, естественно, будет наблюдается уменьшение насыщенности окраски на поверхности полотна. Наложение компонентов печатной краски на основную окраску при запаривании приводит к некоторому изменению тональности окраски. Так как компоненты печатной краски по молекулярной массе уступают массе красителя, то они должны быстрее и глубже проникать во внутренние слои полотна при увеличении длительности запаривания, что также подтверждается экспериментальными данными. Изменение тональности основной окраски в пределах запаривания от 5 до 25 мин составляет 2 условные единицы. Например, при 5 мин запаривания тон окраски (Т) напечатанных образцов кубовым желтым  составил Т=77,6, а максимальное изменение тональности при 15 мин составляет Т=80,48. Данные изменения тональности не воспринимаются зрительно органами зрения человека. Во всех случаях запаривания устойчивость окраски хлопчатобумажной ткани кубовым желтым в пасте составляет 5 баллов.

На основании полученных экспериментальных данных можно сделать предварительный вывод о том, что оптимальное время запаривания напечатанных образцов в предлагаемом устройстве составляет 7-12 мин. Это согласуется с литературными данными по применению кубовых и активных красителей в промышленных условиях.

Режим обработки текстильных материалов с целью фиксации различных красителей в предлагаемом устройстве имеет ряд преимуществ:

·        предотвращается образование “капели” на текстильном материале, исключается возможность растекания окраски при ее фиксации, улучшается качество окраски текстильного материала;

·        обеспечивается равномерность обработки текстильного материала по всей площади, как с изнаночной, так и с лицевой стороны, что способствует проникновению красителей во внутреннюю структуру материала и его качественной фиксации.

Технический результат от использования предлагаемого устройства при фиксации различных красителей на текстильных материалах включает возможность:

·        менять вид теплоносителя (пары воды, ее растворов или азеатропных смесей) в зависимости от природы волокнистого состава текстильного материала, вида красителей и используемых текстильно-вспомогательных веществ;

·        оперативно подобрать оптимальные параметры паровой обработки при фиксации красителей (давление паров, время обработки);

·        сократить расходы энергоресурсов (электроэнергии, пара) за счет повторного использования энергии отработанного пара при фиксации красителей без ухудшения показателей качества окраски и ее устойчивости к физико-химическим воздействиям;

·        подобрать оптимальный вид пароносителя (вода, водный раствор, азеатропная смесь);

·        при фиксации кубовых красителей увеличивается степень диффузии красителя во внутренние слои материала и его фиксация за счет более эффективного воздействия паровой среды, что уменьшает сход незафиксированного красителя с материала и его сброс в сточные воды при последующих промывках.

Конструкция проста в изготовлении. Может быть использована в химлабораториях красильных и печатных цехов отделочных предприятий текстильной промышленности, НИИ, ВУЗов текстильного профиля при проведении научно-исследовательский работ по изучению влияния различных факторов на степень фиксации красителей с целью разработки оптимальных режимов обработки напечатанных и пропитанных текстильных материалов. Устройства подобной конструкции могут быть рекомендованы малым предприятиям, т.к. их изготовление доступно в условиях РМЦ.

 

Литература

1.                 Мельников Б.Н. Современное состояние и перспективы развития техпологии крашения текстильных материалов. -М.: 1988.

2.                 Баданов К.И., Жумадилова Р.М., Баданова Р.Р. Устройство для паровой фиксации красителей на текстильных материалах. А.с №50959 Комитет по правам интеллектуальной собственности Министерства юстиции Республики Казахстан, 2007г.