Совмещение процессов низкотемпературного крашения и заключительной отделки шерстяного волокна

При крашении шерсти в виде волокна и гребенной ленты ухудшение физикомеханических показателей приводит к увеличению очесов в процессе чесания, обрывности в прядении и ткачестве, что, в свою очередь, снижает выход пряжи и качество продукции. Уменьшение степени повреждения волокна может быть достигнуто при снижении температуры крашения, но при этом неизбежно замедление скорости перехода красителя на волокно, в результате чего увеличивается длительность крашения, ухудшаются равномерность и устойчивость окраски.

В материалах, опубликованных ранее, отмечалось, что неизбежное снижение скорости крашения шерсти при температурах ниже кипения можно компенсировать введением в красильную ванну специальных текстильновспомогательных веществ, интенсифицирующих процесс.

В данной работе предлагается к использованию рецептура для низкотемпературного крашения шерстяного волокна, которая содержит композицию, в состав которой входят препарат для антимикробной отделки – поливинилпирролидон и реакционноспособное низкомолекулярное соединение – акриламид. Применение данной рецептуры обеспечивает получение полифункциональной отделки путём совмещения процессов крашения и заключи- тельной отделки, позволяет снизить степень повреждения волокна, сократить время технологического процесса и придать волокну высокую износостойкость и антимикробные свойства. Использование композиции в красильном растворе придает волокну высокую устойчивость к внешним воздействиям, в частности к истиранию, действию атмосферных условий, трению и мокрым обработкам.

Проведенные исследования показали, что применение такой композиции должно обеспечить достаточную интенсивность окраски при понижении температуры, повысить скорость перехода красителя на субстрат. Это определило необходимость выявления закономерностей, возникающих при крашении шерстяного волокна периодическим способом на стадии пропитки шерсти красильным раствором и дальнейшего крашения при температуре 800С. Для этой цели использовали два технических красителя, отличающихся друг от друга растворимостью, молекулярной массой, миграционной способностью, устойчивостью окрасок.

Объекты и методы исследования

Объектом исследования является шерстяная гребенная лента, производимая ТОО «Фабрика ПОШ - Тараз». Перед проведением экспериментальных работ ленту подвергали промывке с целью удаления технических и природных примесей (жиропот, масло, грязь и т.д.). Крашение проводилось согласно техноло- гическим режимам на лабораторном красильном аппарате «Скоуротестер – ФЕ – 09 – А».

Обсуждение результатов исследования

Образцы гребенной ленты окрашивались по неизотермическому режиму следующими тремя способами (концентрация красителя составляла 6 % от массы волокна):

• I.    крашение по типовому режиму при 100°С;

• II.    крашение при 80°С без интенсификаторов;

• III.    крашение при 80°С с применением композиции для полифункциональной отделки – ПВП - 0,3 %, А/А – 30 г/л.

Интенсивность окраски образцов оценивали по значениям функции Гуревича – Кубел-ки – Мунка (K/S), определенных на основании коэффициента отражения (R, %), измеренных на приборе «Лейкометр» и по оптической плотности растворов остаточных ванн, определенных на фотоколориметре КФК-2. Предварительно были получены уравнения калибровочных прямых для оптической плотности водных растворов красителей кислотного антрахинонового синего и кислотного красного.

На представленных ниже графиках 1 и 2 приведены кинетические кривые сорбции для обоих видов красителей.

Из анализа кинетических кривых сорбции красителей видно, что сорбция красителя при 80 – 850С значительно ниже, чем при традиционном способе крашения (при 1000С). Применение акриламида и поливинилпирролидона практически полностью компенсирует снижение скорости сорбции красителя при 80 - 850С по сравнению с типовым режимом. К тому же, время установления равновесной концентрации в растворах при применении данной композиции в два раза меньше, что позволяет сократить технологическое время крашения.

Полученный оптимальный режим крашения шерстяного волокна обеспечивает высокие значения интенсивности и ровноты окраски при значительном снижении степени повреждения волокна. Это подтверждается не только на диаграммах и графиках крашения, но и на снимках, полученных на оптическом электронном микроскопе «Leica DM 6000M» в Национальной нанолаборатории открытого типа при национальном университете им. Аль-Фараби.

Анализируя полученные результаты исследования (рисунок 1), можно отметить, в процессе крашения при 1000С – 30-90 минут происходит достаточно сильное повреждение структуры волокна – на снимках отчетливо видны микроскопические трещины и разрушения на чешуйчатом слое. Именно такие повреждения чешуеек и приводят к образованию шерстяного кнопа при последующей механической обработке. На рисунке 2 показано, что обработка при пониженной температуре с применением акриламида и поливинилпирролидона на 800С практически не вызывает повреждения чешуйчатого слоя, и на поверхности волокна видна полимерная пленка. Как видно, на рисунке пленка выступает в роли защитного агента и одновременно сглаживает чешуйчатый слой, что в свою очередь уменьшает свойлачиваемость волокна.

Аналогичные результаты подтверждаются снимками образцов шерстяного волокна, окрашенных красителем кислотным красным.

Степень деструкции окрашенного в соответствии с технологическими режимами шерстяного волокна оценивали по степени растворимости шерстяного волокна в растворе гидроксида натрия, параллельно с образцами неповрежденной шерсти. Разность в массе образцов до и после обработки, выраженная в процентах массы абсолютно сухого образца неповрежденной шерсти, является мерой повреждения шерсти при технологической обработке. Установлено, что степень деструкции окрашенного при 800С шерстяного волокна с применением композиции поливинилпирроли-дона и акриламида в 1,3-1,4 раза меньше по сравнению с необработанным (суровым) волокном и в 1,7-1,8 раза меньше по сравнению с окрашенным по традиционному способу (при 1000С).

Обработанное волокно (краситель кислотный антрахиноновый синий)

Рисунок 2 - Крашение волокна при 800C в течение 30 минут с применением композиции акриламида и поливинилпирролидона.

—*— Крашение100 град.без ТВВ - син.

=о=- Крашение на 80 град без ТВВ - син.

• Крашение на 80 град с А/А и ПВП - син t,мин.

График 1 - Кинетические кривые сорбции для красителя кислотного синего антрахинонового при различных условиях крашения.

t,мин.

* Крашение100 град.без ТВВ - крас

—ф— Крашение на 80 град без ТВВ - крас.

• Крашение на 80 град с А/А и ПВП - крас.

График 2 - Кинетические кривые сорбции для красителя кислотного красного при различных условиях крашения.

Выводы

На основе проведенных исследований получена рецептура для низкотемпературного крашения шерстяного волокна, которая содержит композицию на основе препарата для антимикробной отделки – поливинил-пирролидона и реакционноспособного соединения – акриламида, применение которой позволяет:

• •    получить равномерную окраску волокна при крашении на 80°С с интенсивностью окрашивания как при крашении на 100°С;

• •    совместить процесс крашения и заключительной отделки, в результате чего волокно приобретает высокую износостойкость и антимикробность;

• •    прогнозировать снижение количества шерстяного кнопа образующегося на стадии получения пряжи, за счет сохранения прочностных свойств волокна в процессе крашения;

• •    прогнозировать эффективность последующих процессов чесания и прядения за

счет низкой свойлачиваемости волокна в ходе процесса крашения.