РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАМАСЛИВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

 

Шикова Т.Г., Степанова Т.Ю, Шишкина Т.С,  Логвинова А.А.

(ФГБОУ ВПО ИГХТУ, г. Иваново, РФ)

 

Lubricating compositions have been developed that improve the deformation-strength, electrical and frictional properties of chemical fibers.

 

Химические волокна после формования, удаления примесей и сушки обладают высокими значениями электрического сопротивления и коэффициента трения.  С целью улучшения технологических свойств волокон проводят обработку замасливателями. Адсорбционный слой вещества на поверхности волокон обеспечивает способность текстильного материала к перереработке, в частности, снижает динамический коэффициент трения и электризацию.  Замасливатели оказывают существенное влияние на скорости проведения технологических процессов и потребительские свойства химических волокон. Для достижения наилучшего результата при обработке волокон используют замасливатели, представляющие собой многокомпонентные системы, включающие минеральное масло, эмульгаторы и антистатические вещества, а также добавки, улучшающие фрикционные свойства волокон и обеспечивающие удаление указанных веществ перед отделкой [1, 2].  В связи с совершенствованием методов производства волокон, появлением нового вида оборудования предъявляются повышенные требования к замасливателям. Старые марки отечественных препаратов не удовлетворяют требованиям производства синтетических волокон, поэтому на химических заводах при формовании волокон используют импортные препараты, что приводить к увеличению себестоимости готовой продукции [3].

Целью данной работы являлось: разработка замасливающей композиции  ПАВ, выпускаемых отечественными химическими предприятиями, для  замены импортных препаратов, применяемых в производстве синтетических волокон, и  удешевление  технологического процесса.

При производстве синтетических волокон, в частности поликапроамидного волокна используют замасливатель Лиманол  35 F фирмы «Шилл и Зайлахер».

Эффективность замасливания волокна в большинстве случаев зависит от свойств масляной композиции, которая  должна включать ПАВ, эмульгатор, моющее вещество и антистатик.

На основании литературных данных для эксперимента были выбраны следующие вещества: олеиновая кислота, неонол, масла И-20 и И-50.

Разработанные замасливающие композиции проверяли по следующим показателям: плотность, поверхностное натяжение и кинематическая вязкость. В результате проведенных исследований были выбраны два варианта опытных замасливающих композиций, удовлетворяющих показателям (табл. 1).

Полученные композиции по сравнению с импортным замасливателем Limanol 35F имеют удовлетворительные показатели поверхностного натяжения,  рН и вязкости. По цвету, лучший результат имеет I вариант. Разработанные композиции были испытаны в лабораторных условиях.

 

Таблица 1 - Экспериментальные данные разработанных композиций

Вариант	Плотность при рН, г/см3	Поверхностное натяжение, мН/м	Кинематическая вязкость, мм2/с
			20°С	50°С
I	0,925 рН=5,5	35,43	114,09	31,36
II	0,939 рН=6,0	35,83	86,68	25,51
Limanol 35F	0,939 рН=5,85	35,04	137,18	41,91

 

Опытные составы наносили при разных скоростях движения нити (53 м/мин, 110 м/мин, 168 м/мин, 225 м/мин, 283 м/мин).

Определение коэффициента трения полиамидной нити при нанесении на нее исследуемых композиций и импортных замасливателей проводили на приборе ТКИ-4-26-1.

Установлено, что снижение коэффициента трения по сравнению с необработанной нитью, что положительно влияет на её дальнейшую переработку.

Фрикционные свойства также оказывают влияние на физико-механические свойства нитей. Коэффициент трения и компактность нити по-разному влияют на жесткость, модуль сдвига и прочностные характеристики нити. Известно, что прочность нити возрастает с увеличением коэффициента трения и компактности, так как при этом возрастает количество одновременно разрываемых волокон. Поэтому необходимо проверить влияние разработанных композиций на прочностные характеристики нити. Результаты физико-механических испытаний нитей  представлены в таблице 2.

На основании полученных данных можно сделать вывод, что все замасливающие препараты увеличивают прочностные свойства нитей и  наблюдается выравнивание показателей удельной прочности и относительного удлинения с увеличением скорости нанесения композиции на нить, что можно объяснить более равномерным нанесением веществ.

Основной причиной трения волокон с поверхностью металлических деталей, является межмолекулярное взаимодействие, возникающее с твердой поверхностью на расстоянии 2 – 3 Å.

При движении сухих волокон по поверхности металла, а также в результате трения о воздух на их поверхности возникают слабые электрические силы притяжения или силы межмолекулярного взаимодействия, которые непрерывно исчезают и появляются в новых точках соприкосновения.

 

Таблица 2 - Влияние скорости нанесения замасливателя на физико-механические показатели нити после формования

Замасли- ватель	Показатели
	Удельная прочность, сН/текс		Относительное удлинение, %		Динамический коэффициент трения
	53 м/мин	283 м/мин	53 м/мин	283 м/мин	53 м/мин	283 м/мин
I	7,8	8,99	510	478	0,30	0,29
II	8,75	8,12	495	467	0,31	0,28
Limanol 35F	8,2	8,68	502	476	0,29	0,27
Нить до обработки	6,83		397		0,37

 

Силы электростатического взаимодействия способны значительно увеличить силу трения. Заряды, возникающие на поверхности нити способны не только увеличить коэффициент трения, но и значительно затруднить текстильную переработку. Особенно актуально это для синтетических нитей и волокон. Поэтому электризация волокон является одним из основных факторов, влияющих на интенсификацию технологических процессов [4].

Одним из способов борьбы с электризацией является нанесение антистатических препаратов на нить, для этой цели могут быть использованы безводные замасливатели.

Полиамидную нить исследовали  на электрофизические свойства на приборе ИЭСТВ-1М. Полученные результаты по электропроводности нити приведены в таблице 3.

 

Таблица 3 - Электрофизические свойства ПА нити

Композиция	Электрическое сопротивление R, Ом	Электропроводность волокна λ, Ом-1∙м-1
I, υ = 53 м/мин	0,66∙106	9,62∙10-4
I, υ = 283 м/мин	0,69∙106	9,51∙10-4
II, υ = 53 м/мин	0,73∙106	9,20∙10-4
II, υ = 283 м/мин	0,72∙106	8,46∙10-4
Limanol, υ=53 м/мин	0,2∙106	32,13∙10-4
Limanol, υ=283 м/мин	0,26∙106	32,68∙10-4
Нить до обработки	0,57∙106	1,136∙10-4

 

Повышение электропроводности волокон приводит к снижению электрического сопротивления, возникающего на нити вследствие контакта нити с оснасткой оборудования. Экспериментальные данные подтверждают повышение электропроводности нити при обработке ее замасливающими композициями.

Вывод. В результате исследований установлено, что разработаные замасливающие композиции на основе минерального масла с добавлением ПАВ обеспечивают требуемые технологические свойства  полиамидной нити и соответствуют показателям  импортного замасливателя Limanol 35F. Разработанные замасливающие композиции улучшают деформационно-прочностные свойства синтетической нити (удельная разрывная нагрузка и относительное удлинение) и могут быть рекомендованы для производственных испытаний.

Литература

1.        Степанова, Т.Ю. Эмульсирование как способ модификации свойств поверхности текстильных волокон: монография/ Т.Ю. Степанова; Иван. гос. хим.-технол. ун-т. – Иваново, 2011.–118 с. – ISBN 978-5-9616-0388-0.

2.        Степанова, Т.Ю. Влияние высокомолекулярных спиртов на механические и трибологические свойства полиэфирной пряжи/ Т.Ю. Степанова, С.Г. Сахарова, Н.К. Романычев/ Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – М. – 2008. Т. 74, №4. – С. 62-63.-Библиогр.:с.63.

3.        Свойства и особенности переработки химических волокон/ А.Б. Пакшвер [и др.] – М.: Химия, 1975. – 496 с.

4. Степанова, Т.Ю. Влияние оксиэтилированных ТВВ на электризуемость волокон/Т.Ю. Степанова, С.Г. Сахарова//Изв. вузов. Химия и химическая технология. – 2007. – Т.50. Вып.10. – С.80-81. – Библиогр.: с.81.