
- •Самостійна робота № 27 Стан розвитку поліамідних волокон
- •Самостійна робота № 28 Виробничий контроль якості полікапроаміду
- •Самостійна робота № 30
- •Самостійна робота № 31 Видалення нмс із розплаву під глибоким вакумом
- •Самостійна робота № 32 Сушіння грануляту пка в сушарках періодичної дії
- •Самостійна робота № 33-34 Фарбування полікапроаміду Фарбування поликапроамида в масі
- •Фарбування полікапроаміду пароетекторним розпилення
Самостійна робота № 33-34 Фарбування полікапроаміду Фарбування поликапроамида в масі
Одним із поширених способів фарбування капронових ниток і волокон є фарбування в масі, т. тобто введення барвника в полімер на стадіях технологічного процесу, пред ¬ шествующих формованию ниток.
Як показала практика, переробка фарбованих в 1массе кап ¬ Ронов ниток (особливо високооб'ємних) економічно ефектив ¬ тивна, оскільки на підприємствах легкої промисловості відпала ¬ дає необхідність в дорогих підготовчих і оздоблю ¬ но-фарбувальних операціях. Нитки і волокна, отримані з пофарбованого поликапроамида, відрізняються високою стійкістю забарвлення до всіх фізико-хімічних впливів. Не менш важ ¬ вим перевагою фарбування в масі "у порівнянні з поверх ¬ невих фарбуванням є істотне зменшення забруд ¬ нений барвниками навколишнього-середовища через стічні води.
Технічні та економічні переваги фарбування Капро ¬ на в масі послужили підставою для розвитку останнім вре ¬ мя цього напрямку у нас в країні і за кордоном.
Введення фарбувальних речовин в полікапроамід з метою отри ¬ ня ниток, пофарбованих у масі, можна робити різними способами в залежності від властивостей барвників та умов техно ¬ логічного процесу виробництва.
Практичне поширення одержали наступні способи фарбування поликапроамида: на стадії поліамідірованія Капро-лактамів, в процесі пароежекторних Обробки розплаву полі ¬ капроаміда при евакуації пізкомолекуляріих з'єднань, кра ¬ шення крихти у водних фарбувальних ваннах після екстракції низькомолекулярних сполук, нанесення барвників на поверх ¬ ність сухий крихти і введення барвних-складів в розплав по ¬ лікапроаміда безпосередньо перед формуванням ниток.
Кожен з цих способів вимагає особливої підготовки специ ¬ альних фарбувальних речовин (у вигляді випускних форм) і виконан ¬ ня ряду загальних вимог, що пред'являються до фарбників.
Барвники для розплаву поликапроамида
Барвники, застосовувані для фарбування капрону в масі, повинні відповідати таким основним вимогам:
1. Не розкладатися в середовищі розплаву поликапроамида при тем ¬ пературі і тривалості процесів, обраних для вве ¬ дення барвника в полімер.
2. Не викликати розкладання поликапроамида і суттєво не впливати на реологічні властивості розплаву (ефективну в'яз ¬ кість, режим течії).
3. Легко розчинятися або рівномірно диспергованих у роз ¬ плаву.
4. Не бути токсичними.
5. Не погіршувати фізико-механічні властивості ниток і волок ¬ на.
(). Давати забарвлення з високими показниками міцності до мок ¬ рим обробкам, тертю, светопогоде та ін
7. Не повинні "бути занадто дорогими, щоб не знижувати еко - номічного ефективність виробництва і переробки забарвлений ¬ них в масі ниток.
При фарбуванні капрону в масі крім звичайних вимог до стійкості забарвлення і економічності пред'являються доповни ¬ тільні специфічні вимоги - своєрідність і широта коль ¬ печних гами. Так, наприклад, для трикотажних і насичених виро ¬ бів потрібні насичені тони червоного, зеленого, коричневого, синього та чорного кольорів, а також порівняно світлі тони: беж, хакі, сірий, теракот, жовтий та ін Для килимових виробів необ ¬ ходимо світло-жовтий, пісочний, золотисто-жовтий, червоний, оранжевий, зелений, теракот, малиновий, оливковий, темно-си ¬ ний, бірюзовий, рожевий, коричневий, сірий, чорний та інші кольори.
Сучасний стан техніки і технології фарбування Капро ¬ на в масі ще не відповідає зрослим вимогам перера ¬ бативающая промисловості.
Однією з найважливіших, але не цілком вирішених завдань є вибір відповідних барвників. Щоб уникнути серйозних утруднень в процесі отримання пофарбованих у масі ниток, ви ¬ бір асортименту барвників повинен щоразу грунтуватися на вивченні конкретної системи полімер - барвник.
Основною трудністю фарбування в масі є несоответст ¬ вія термічної стійкості більшості відомих барвників ус ¬ ловіям їх переробки в розплаві полімеру при температурах вище 250 ° С. Єдиний, загальноприйнятий критерій термостійкості для барвників поки не вироблений. Під термостійкістю подразуме ¬ вають стійкість барвника в розплаві полімеру до всього комплек ¬ су можливих взаємодій. Сюди відносяться фізико-хіміч ¬ ські процеси термічної і термоокислювальну деструкції барвника і полімеру, взаємодія барвників з продуктами деструкції, з реакційно-активними кінцевими групами полі ¬ міра, розчинення, розплавлення і диспергування фарбника, а також ефекти пластифікації полімеру барвником і ін [23].
Складний комплекс взаємодій в системах полікапро-амід - барвник в більшості випадків вивчений недостатньо. Тому в даний час стійкість барвника характеризується ступенем зміни відтінку і інтенсивності забарвлення полімеру (нитки), які визначаються візуально, спектрометричного або колориметрически.
Інтенсивність забарвлення деяких органічних барвників, рекомендованих для фарбування капрону в масі, після більш-менш тривалого перебування в розплаві поликапроамида ослаб ¬
ляется незначно при збереженні колірного тону. У цьому слу ¬ чаї за кількісну міру термостійкості барвника принима ¬ ють величину зменшення оптичної щільності розчину забарвлений ¬ ного полімеру (у% від її початкового значення). Зміна відтінку забарвлення може бути виявлено за допомогою спектромет ¬ річеского методу, який заснований на порівнянні спектрів поглинання ¬ домлення розчинів барвника і пофарбованого полімеру.
У виробничій практиці термостійкість барвників, перед-призначених для фарбування капронових ниток в масі, оцінюючи ¬ ється іншим методом. За міру термостійкості фарбувальних речовин приймається час, протягом якого вони можуть знаходитися в розплаві поликапроамида без видимого зміни кольору при ви ¬ зуальной оцінці сформованої і витягнутої нитки.
Одночасно по терміну служби фільєри при формуванні та обривності ниток при витягуванні враховується збереження прийнятних волокнообразующих властивостей пофарбованого полікапро ¬ аміду.
Істотне погіршення процесів формування і витягаючи ¬ ня забарвлених "в масі ниток виключає застосування іспитуя ¬ мого барвника незалежно від стабільності забарвлення ниток.
Барвник не може бути застосований і в тому випадку, коли стійкість забарвлення ниток до фізико-хімічних впливів не відповідає чинним ТУ або ГОСТ.
Відповідно до наведеної практичної оцінкою фарбуєте ¬ ли, застосовувані для фарбування капрону в масі, можна умовно розділити на дві групи: барвники з короткочасної термо ¬ стійкістю (90-120 хв) і барвники з тривалою термості ¬ кістю, яка перевищує 30 год
З урахуванням термостійкості визначається ділянка (стадія) тих-технологічного процесу одержання поликапроамида, де можливе введення барвника в розплав. Зрозуміло, що найбільш важливим є ¬ вим фактором при цьому є тривалість руху розплаву поликапроамида від місця введення барвника в розплав до фільєри, де формуються нитки.
Вибір способу рівномірного змішання барвника з поликапроамида насамперед залежить від випускний форми кра ¬ СІТЕЛ - порошок, паста, гранули та ін Додання барвникам оп ¬ ределенной випускний форми обумовлено необхідністю підго ¬ товки барвника до використання. Це досягається шляхом предва ¬ редньо диспергування (роздроблення) або розчинення барвників в речовинах, які зручно дозувати та змішувати з поликапроамида на даній стадії технологічного процесу. Концентрація барвника в барвних речовинах повинна бути рав ¬ номерний і по можливості великий, що забезпечує при цьому досить високу точність дозування. Тимчасово, до освоєння виробництва необхідного асортименту випускних форм на за ¬ водах, що виробляють барвники, підготовка більшості отечест ¬
ських барвників для фарбування поликапроамида в масі прово ¬ диться на підприємствах, що випускають пофарбовані в масі Капро ¬ нові нитки і волокна.
В'настоящее час промисловість має в основному двома типами барвників: пігментами органічного та неор ¬ ганіческого походження, нерозчинними у капролактаму та поликапроамида, і органічними барвниками, рас ¬ твореним в розплаві поликапроамида («більшість з них рас ¬ творимо і в капролактаму).
■ Пігменти зазвичай випускаються у вигляді сухих порошків. Освое ¬ ня виробництва інших випускних форм знаходиться поки в на ¬ чільного стадії. Всі пігменти мають кристалічну будову [24, с. 14-15]. Відносно дрібні і дуже міцні первинні частинки пігментів, а також їх первинні агрегати (розміром 0,1 - 0, 4 мкм), стикаючись, утворюють великі вторинні агре ¬ гати (розміром до 30 мкм), які порівняно легко руйнуючої ¬ шаются, але також легко виникають знову при обробках. Чим менше середній розмір часток (агрегатів пігменту), тим вище його дисперсність. Всі пігменти полідісперени (ступінь полідіс-персності виражається кривою розподілу за розмірами ча ¬ стіц). Розмір часток агрегатів пігментів залежить від особливостей технологічного процесу їх виробництва.
Діаметр більшості капронових елементарних ниток після витягування становить 20-50 мкм, і тільки дуже дрібні частини ¬ ци фарбувального пігменту розміром до 1 мкм, рівномірно розподі ¬ лені в масі полімеру, не перешкоджають задовільного протіканню процесу витягування таких ниток. Слід зазначити, що насиченість і чистота кольору пофарбованої нитки сильно зале ¬ сят від розмірів частинок, розподілених в масі полімеру [24, с. 32]. Зі зменшенням розмірів забарвлених частинок посилюється основний тон, зростає яскравість та інтенсивність кольору. Разом з тим при однаковому вмісті барвника і дисперсності піг ¬ мента видима інтенсивність забарвлення збільшується з підвищенням ¬ ням лінійної щільності (товщини) елементарних ниток. При збільшенні коефіцієнта відбиття або створенні умов, при яких посилюється розсіювання світла (профілізація ниток та ін), Інтенсивність забарвлення знижується.
Великі вторинні агрегати пігментів не можуть вико ¬ тися для фарбування ниток у масі. Метою диспергування піг ¬ ментів є повне руйнування вторинних агрегатів, пред ¬ відраза повторної агрегації і розподіл пігменту в масі поликапроамида у вигляді первинних частинок або їх дрібних первинних агрегатів розмірами до 1 мкм.
Подрібнення пігментів зазвичай проводиться в рідкому середовищі в присутності поверхнево-активних речовин, що сприяють раз-поділу і дезагрегації частинок.
Наприклад, для фарбування і матування поликапроамида на стадії поліамідірованія капролактаму використовують суспензії
34 пігментів, диспергованих в середовищі капролактаму та води в при ¬ присутності полівінілового спирту.
Аналогічна підготовка пігментів може проводитися при фарбуванні в процесі пароежекторних обробки розплаву полі ¬ капроаміда при евакуації низькомолекулярних сполук.
Найбільш дешевими і високостійкими до дії високих тем ¬ пературі і світла є мінеральні пігменти:-сажа, кадмій ¬ ші, хромові, молібденові, кобальтові та інші неорганічні ¬ ські пігменти. Ці пігменти на відміну від органічних дають забарвлення, стійкі до всіх видів обробок, не мігрують з полімеру, в більшості випадків мало впливають на фізико-меха ¬ нічних показники забарвлених ниток.
Недоліками мінеральних пігментів є: сравнітель ¬ но вузька гама кольорів, мала інтенсивність забарвлення (крім са ¬ жи) і тьмяний тон. Підвищена твердість багатьох неорганічну ¬ ських пігментів обумовлює абразивну дію пофарбованих ними ниток.
Колористичні недоліки усуваються в міру розвитку синтезу і застосування нових органічних пігментів, особливо барвників, розчинних в поликапроамида. До останніх відно ¬ сятся органічні барвники капрозолі, нейлозолі та ін
На основі сумішей полімерорастворімих барвників основних кольорів (жовтого, червоного і синього) можливе отримання багатьох додаткових кольорів, які дають можливість отримувати ін ¬ тенсивно я яскраво забарвлені капронові нитки.
Однак більшість барвників, розчинних в розплаві по-лікапроаміда, має невисоку термостійкість - 60-90 хв в умовах переробки полімеру при 250-270 ° С.
Полімерорастворімие барвники випускаються, як правило, у вигляді сухих порошків або водних паст.
Для частинок барвників, добре розчинних у полікапроамі-де, дисперсність вже не відіграє такої ролі, як для пігментів. Тому розмір часток-агрегатів може досягати 2-5 мкм, якщо вони встигають розчинитися в розплаві за короткий час.
Для досягнення гарної гомогенності барвника перед змішуванням його з розплавом полімеру в деяких випадках барвники попередньо розчиняють.
Барвники, що мають невисоку термостійкість, вводять в роз ¬ плав поликапроамида на нетривалий час, що ограни ¬ Чіван час знаходження пофарбованого полімеру в розплавлений ¬ ном стані. Це досягається при фарбуванні крихти у водних фарбувальних ваннах, нанесенням барвників на поверхню сухою крихти і введенням барвників в розплав непосредствен ¬ но перед формуванням ниток.
Останній спосіб слід вважати найбільш перспективним, оскільки розвиток виробництва поликапроамида йде шляхом все більш «широкого впровадження багатотоннажних технологічних лі ¬ ний з безперервним процесом. Тому найбільш придатними
випускними формами для всіх пігментів і полімерорастворімих барвників стануть такі фарбувальні речовини, які целесооб ¬ разно вводити безпосередньо в розплав і ретельно змішувати з ним перед формуванням ниток.
До числа таких випускних форм відносяться, безводні полі ¬ мірні пасти і гранули із значним вмістом добре диспергованих пігментів або розчинних барвників.
На деяких зарубіжних підприємствах застосовують пасти на основі поліетиленгліколем, що містять до 40% фарбника і на ¬ ходячи в рідкому стані при температурі 80-90 ° С, що зручно по тех ¬ нологічних міркувань. Деякі зарубіжні фірми ви ¬ пускають плавкі при температурах до 250 ° С гранули полімеру з вмістом близько 30% барвників (наприклад, люфіламіди і люфілени фірми БАСФ та ін.)
Нижче буде наведено короткий опис технологічних ус ¬ ловій і устаткування для підготовки деяких барвних ве ¬ ществ і змішання їх з поликапроамида на різних вироб ¬ вальних стадіях, передуючих формуванню ниток.
Матування та фарбування поликапроамида з процесі поліамідірованія капролактаму
Для полікапроамідних ниток і волокна характерний блиск, кото ¬ рий не є негативним показником при виготовленні технічних виробів. При виробництві ж предметів народного споживання воліють використовувати нитки і волокна з змен ¬ шенним блиском, що покращує зовнішній вигляд виробів. Уменьше ¬ ня блиску досягається введенням в полімер невеликого количе ¬ ства речовини, що володіє іншим показником заломлення світла, ніж полімер, з якого отримані нитки або волокно.
Процес введення в розплавлену масу полімеру діспергі ¬ ваного твердого інертного речовини для отримання матових ниток і волокна називається матуванням. У виробництві кап ¬ Ронов ниток і волокна як матуючого агента примі ¬ вується двоокис титану, показник заломлення якої різко відрізняється від показника заломлення поликапроамида. Матуючим ¬ вання найчастіше проводиться в процесі поліамідірованія. Двоокис титану у вигляді водної суспензії вводять в АНП або ав ¬ токлав на початку процесу поліамідірованія.
Для матування поликапроамида в процесі поліамідірова ¬ ня істотне значення має якість двоокису титану і ме ¬ тод приготування суспензії. Якість двоокису титану определя ¬ ється ступенем її дисперсності і формою частинок. Якщо застосовувати двоокис титану з розмірами часток більше 1 мім,-якість ниток погіршується. Отримання суспензії двоокису титану ускладнюється і зв'язку зі-схильністю частинок до агрегації і осадженню. Щоб уникнути цього, застосовують стабілізатори: полівініловий спирт, аміак, гексаметафосфат натрію та ін Суспензію перед
Самостійна робота № 35