LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Розробка антидеструктивної технології хімічного чищення вовняних виробів

використали метод кореляційного аналізу, а для оптимізації складу стабілізаторів – метод регресійного аналізу.

У третьому розділі викладено експериментальну частину роботи, що складається з п'яти підрозділів.

У першому підрозділі досліджувались тепло- і масообмінні процеси, які відбуваються під час хімічного чищення,: сорбція органічних розчинників ВН, десорбція забруднень з ВН в середовище розчинників, кінетичні характеристики процесу сушіння.

Встановлено, що сорбція вовняними нитками розчинників з пароповітряного середовища носить нормальний фіковський характер та описується експоненціальною залежністю від часу:

– для ПХЕ: Мτ = -32,36 е -0,0356τ + 32,40 (1)

– для УС: Мτ = -22,25 е -0,0305τ + 22,30 (2)

На основі кривих сорбції розрахували коефіцієнти дифузії розчинників у вовну. Коефіцієнт дифузії ПХЕ у ВН досягає максимального значення D = 5,8510-17 м2/с на початкових етапах дифузії (5 год) і перевищує коефіцієнт дифузії УС (D = 4,7210-17 м2/с через 20 год), що пояснюється меншим мольним об'ємом ПХЕ порівняно з УС. Отже, ПХЕ можна охарактеризувати як розчинник, який має більшу проникну здатність всередину волокна порівняно з УС.

Для визначення оптимального часу обробки ВН в органічних розчинниках вивчили кінетику десорбції забруднень з ВН. Для цього використали чотири типи забруднюючих речовин: жирові, водорозчинні, пігментні і комплексний забруднювач НІТХІБ. Визначено, що максимальне видалення всіх видів забруднень з вовняних ниток як в ПХЕ, так і в УС спостерігається при тривалості миття 6,5–7,5 хв. Збільшення тривалості процесу миття може призвести до ресорбції забруднень нитками, внаслідок чого знижується якість чищення. Оптимальний час обробки вовни в органічних розчинниках при 20С та МВ=10 можна приймати за 7 хв.

Для вивчення закономірностей процесу сушіння одержали кінетичні криві сушіння ВН при температурах 20, 40, 50 і 80С. Аналіз одержаних даних показав, що вони є типовими, але скорочення тривалості сушіння зразків, зволожених ПХЕ, при підвищенні температури відбувається за рахунок пропорційного зменшення ділянок поверхневого випаровування розчинника та видалення розчинника зсередини матеріалу, а для зразків, зволожених УС, – за рахунок зменшення періоду випаровування розчинника з поверхні матеріалу. Такий різний характер змін можна пояснити різною природою розчинників (розміри та будова молекул), а також силою взаємодії між молекулами розчинника і матеріалу. Загалом, тривалість сушіння ВН, оброблених УС, в 4 рази більша, ніж зразків, оброблених ПХЕ, що пов'язано з його меншою леткістю порівняно з ПХЕ. Дослідження кінетики сушіння ВН, зволожених органічними розчинниками, дозволило вибрати оптимальний час сушіння зразків при різних температурах.

На наступному етапі роботи визначали вплив температури сушіння на властивості та структуру ВН. Результати цих досліджень викладені у другому підрозділі експериментальної частини. Визначено, що максимальне падіння міцності (12,7%) спостерігається при температурі сушіння 50С після обробки в ПХЕ, а після обробки в УС – при температурі сушіння 60С (8%). Зміни розривного навантаження (а) та ступеня пошкодження кератину (б) після сушіння зразків при різних температурах представлено на рис.1.

Максимальна зміна вологості також спостерігається після сушіння зразків, оброблених органічними розчинниками, не при найвищих температурах, а при температурі 60С: зростання на 2,35% після обробки ПХЕ на 3,73% – після обробки в УС. Більший вплив УС на зміну вологості можна пояснити більшим мольним об'ємом цього розчинника порівняно з ПХЕ та більш тривалим періодом сушіння.

Для визначення структурних змін визначали розчинність ВН в 0,1 н. NaOH. Розчинність в лугах, яку розглядають як ступінь пошкодження кератину, зростає при збільшенні температури сушіння до 50 – 60С; при подальшому зростанні температури сушіння – поступово знижується. Такий характер змін розчинності в лугах ВН вказує на те, що при підвищенні температури сушіння до 50 – 60С відбувається розпушення структури за рахунок часткового руйнування міжмолекулярних зв'язків (водневих, дисульфідних, сольових). При більш високих температурах (70 – 80С) ступінь зшивки макромолекул зростає, що призводить до ущільнення структури.

За показником ступеня руйнування кератину розрахували енергію активації деструктивних процесів, що відбуваються в середовищі органічних розчинників при підвищених температурах. Визначено, що при зростанні температури сушіння до 40 – 50С енергія активації процесів, що призводять до зростання ступеня пошкодження кератину, складає від 19 до 45 кДж/моль. Виходячи з цих значень енергії активації, які можна порівняти з енергією водневих зв'язків – 20,9 – 41,8 кДж/моль, можна припустити, що при цих температурах переважно відбуваються процеси руйнування водневих зв'язків між макромолекулами кератину.

Енергія активації процесів, які призводять до зростання ступеня зшивки макромолекул кератину, для ниток, що оброблялись в середовищі ПХЕ, складає 55,7 кДж/моль, а для ниток, що оброблялись в середовищі УС, – 84 кДж/моль.

Вовняні вироби платтяно-костюмного та пальтового асортименту мають тривалий час носіння і під час експлуатації піддаються багаторазовому хімічному чищенню. У третьому підрозділі вивчали вплив багаторазових обробок "миття –сушіння" на фізико-механічні (міцність, вологообмінні характеристики) та геометричні (лінійна густина) властивості ВН. Процес сушіння проводили при температурах 50 і 80С.

Дані про зміну механічних властивостей ВН в залежності від кількості циклів обробок "миття – сушіння" представлені на рис. 2.

З наведених графіків видно, що багаторазова обробка в ПХЕ викликає більш істотне падіння міцності, ніж обробка в УС. Максимальне зменшення міцності спостерігається при багаторазовій обробці ниток в ПХЕ при температурі сушіння 80С.

При багаторазових обробках "миття – сушіння" змінюються вологообмінні характеристики вовняних текстильних матеріалів. Максимальне зростання вологості спостерігається після 4 – 5 циклів обробок (на 2 – 4,6%), при наступних обробках вологість поступово знижується.

Для більш детального дослідження вологообмінних характеристик був використаний метод термограм сушіння, який базується на закономірностях сушіння зразка вологого текстильного матеріалу в умовах сталої температури навколишнього повітря. Для ниток після 4 і 10 циклів обробок "миття – сушіння" були визначені наступні характеристики по відношенню до води: повна вологоємність, гігроскопічна волога, адсорбована волога (полішару та моношару), об'єми макро- і мікропор, питома поверхня. Для всіх вищезазначених характеристик (крім об'ємів мікропор зразків, які оброблялись в ПХЕ і висушувались при 80С) спостерігається тенденція зростання значень після чотирьох циклів обробок порівняно з вихідними нитками. Після 10 циклів обробок ці характеристики знижуються. Такий характер змін вологообмінних властивостей ВН при багаторазовому хімічному чищенні ще раз свідчить про розпушення структури ниток на перших циклах обробок