Đang tải... (xem toàn văn)
Trong quá trình khử keo, sợi chịu tác dụng của các loại thuốc hóa học, làm cho bề mặt sợi thô sần, không có lợi cho công đoạn chải sợi Ngoài ra, sau khi khử keo, chất keo trên sợi mặc dù đã bị khử đi.
Trong trình khử keo, sợi chịu tác dụng loại thuốc hóa học, làm cho bề mặt sợi thơ sần, khơng có lợi cho cơng đoạn chải sợi Ngoài ra, sau khử keo, chất keo sợi bị khử hầu hết, cịn lượng keo sót lại, trực tiếp sấy khô sợi này, sợi lại lần kết dính thành dạng bó, tăng độ khó chải sợi Do trước cơng đoạn sấy khơ phải xử lý cung cấp dầu để cải thiện trạng thái bề mặt sợi, tăng thêm tính lỏng lẻo độ mềm mại cho sợi, để thích ứng tốt với yêu cầu trình chải sợi Thế nhưng, xử lý cụ thể không bơm thẳng dầu lên sợi, mà dầu cung cấp dung dịch nhũ hóa dầu nước (I) Nguyên lý tác dụng nhũ hóa Trong kỹ thuật chất dầu cung cấp phải qua xử lý nhũ hóa, sau thêm nước làm lỗng thường gọi dung dịch nhũ hóa Dung dịch nhũ hóa hệ thống phân tán thơ, thường hai loại dung dịch khơng tương thích với tạo thành, dung dịch lên đồng dung dịch dạng giọt nhỏ Hai dung dịch khơng tương thích dầu nước nhiên phải nói rằng, dầu dầu theo nghĩa rộng, tất dung dịch hữu không tan nước chất béo, benzen gọi dầu Tương tồn dạng giọt nhỏ gọi tương phân tán nội tương, tương gọi tương liên tục ngoại tương, gọi môi trường phân tán Do trạng thái hai loại dung dịch dung dịch nhũ hóa khơng giống nhau, dung dịch nhũ hóa có hai loại: Một loại dung dịch nhũ hóa kiểu dầu nước (thể O/W), dầu dung dịch nhũ hóa tương phân tán (nội tương), nước tương liên tục (ngoại tương) Một loại dung dịch nhũ hóa kiểu nưới dầu (thể W/O), nước dung dịch nhũ hóa tương phân tán (nội tương), dầu tương liên tục (ngoại tương) Dung dịch nhũ hóa dùng trình khử keo dung dịch nhũ hóa dầu nước (O/W), thể hình 1-18 Các giọt dầu nhỏ phân bố nước, trì lâu dài tính ổn định khơng phân tầng Được biết sống hàng ngày, dầu nước khơng thể hịa tan với Cho dù trộn mạnh, dầu nước tạm thời hòa vào nhau, dừng trộn, dầu nước lại phân ly Do tỉ trọng dầu nhẹ nước, dầu ln mặt nước, giao diện dầu nước rõ ràng, hình 1-19 Dầu nước làm thành dung dịch nhũ hóa tương đối ổn định có thêm chất nhũ hóa Tất vật chất nâng cao tính ổn định dung dịch nhũ hóa gọi chất nhũ hóa Chất nhũ hóa chủ yếu số chất hoạt tính bề mặt, hịa tan nước, cho dù nồng độ nhỏ giảm rõ rệt lực kéo giao diện dầu nước Dung dịch nhũ hóa thuộc hệ thống chất keo Trong hạt tương phân tán thể tập hợp phân tử số lượng khác tạo thành, chúng tương liên tục tồn giao diện tương Sự phân tán gắn kết hạt keo với tác dụng hóa học tương liên tục có quan hệ chặt chẽ giao diện hạt keo tương liên tục Hệ thống chất keo có giao diện tương lớn, kích thước giao diện định độ phân tán hạt Ví dụ, phân tán hạt thể lập phương chiều dài cạnh 1m thành hạt keo thể lập phương dài cạnh 1nm, lúc số hạt keo 10 hạt, tổng diện tích tăng lên 1000 lần Chiều dài cạnh phân tán nhỏ số lượng hạt keo nhiều, tổng diện tích lớn Hình 1-18: dung dịch nhũ hóa Hình 1-19: dầu nước phân ly (khơng tương thích) Hiện tượng giao diện thường xuyên gặp sống hàng ngày, giọt nước giữ dạng hình cầu, phân tử dịch thể tồn tác dụng tương hỗ Phân tử bề mặt phân tử nội trạng thái khác nên lượng chúng không giống Phân tử nội dịch thể, sức hấp dẫn phân tử xung quanh với tương đương, bù đắp cho nhau, hợp lực nhận 0, phân tử nội dịch thể di chuyển tùy ý nội dịch thể mà không cần tác dụng ngoại lực Thế phân tử giao diện bề mặt lại khác, chịu tác dụng khơng đồng hai loại dịch thể, hợp lực nhận không 0, nên giao diện dịch thể có khuynh hướng tự động thu nhỏ Với vật thể thể tích, diện tích bề mặt hình cầu nhỏ nhất, thế, giọt dung dịch có dạng hình cầu Rõ ràng, di chuyển phân tử từ nội dịch thể lên giao diện phải khắc phục tác động lực hấp dẫn nội bộ, tác động bề mặt tiêu hao trình hình thành bề mặt chuyển biến thành lượng tự dư thừa phân tử bề mặt, loại lượng tự dư thừa gọi lượng tự bề mặt, gọi tắt lượng bề mặt Theo định luật thứ nhiệt lực học, lượng tự dư thừa giao diện hai tương không ổn định, có khuynh hướng tự phát giảm để mong có ổn định cho thân Công thức là: Trong đó: - lượng tự bề mặt - lượng tăng lên lượng tự điều kiện nhiệt độ, áp lực tổ hợp định, tăng thêm đơn vị diện tích giao diện dA –lượng tăng lên diện tích giao diện Từ cơng thức thấy, lượng giao diện dịch thể giảm phương thức sau, tức tự phát làm cho diện tích giao diện (A) nhỏ đi, làm cho lực kéo giao diện ( ) giảm thấp, làm cho diện tích giao diện lực kéo giao diện đồng thời tự động giảm xuống Đối với dịch thể khiết, nhiệt độ định, lực kéo bề mặt số khơng đổi, lượng bề mặt giảm thực thơng qua thu nhỏ diện tích bề mặt nó, khơng thể áp dụng với dung dịch nhũ hóa để cung cấp dầu, mặt tiếp xúc dầu nước có hai tác dụng khơng thể loại trừ cố gắng thu nhỏ diện tích tiếp xúc Chỉ có dầu mặt nước phân thành hai lớp diện tích mặt tiếp xúc chúng nhỏ ổn định Nếu trộn mạnh hơn, dầu phân thành hạt nhỏ xíu phân tán nước, tăng thêm diện tích tiếp xúc nước dầu, hình thành nhân tố khơng ổn định dầu phân tán nước Một dừng trộn, chúng lại khôi phục mặt tiếp xúc trạng thái nhỏ ban đầu, tức lại phân ly thành hai lớp Sau cho vào chất nhũ hóa, làm cho hạt nhỏ xíu dầu phân tán đồng ổn định nước, làm hạt nhỏ xíu nước phân tán đồng nhỏ xíu dầu Đây chất nhũ hóa có đặc điểm kết cấu phân tử tính cực khơng đối xứng Một đầu nhóm tan dầu, đầu nhóm ưa nước, nhóm tan dầu chuỗi hydrocacbon dài lớn CH – (CH2)n -, có cịn có chuỗi nhánh, khơng tan nước, gọi phận kỵ nước Nhóm ưa nước nhóm dễ tan nước dễ làm ẩm, cacboxy (- COOH), nhóm axit sulfonic ( - HSO2) Do chất nhũ hóa có đặc điểm kết cấu nên dầu nước định hướng hút bám lên giao diện dầu nước Nhóm ưa nước hướng thủy tương, nhóm tan dầu hướng dầu tương, làm cho giao diện dầu nước hình thành lớp màng mỏng có cường độ tính đàn hồi định, cải thiện mạnh mẽ lực kéo giao diện bên giao diện tương, làm cho giọt dầu phân tán nước không tới mức va đập, tiếp xúc vào mà lại kết hợp, từ hình thành dung dịch nhũ hóa có tính ổn định định Ở lấy xà phịng làm ví dụ để nói rõ tác dụng chất nhũ hóa Xà phịng muối natri muối kali axit béo cao cấp Kết cấu hình 1-20 Hình 1-20: kết cấu muối natri axit cacboxylic Trong nhóm ankan nhóm tan dầu, nhóm muối axit cacboxylic nhóm ưa nước Để thuận tiện, lấy đầu hình trịn “O” thể nhóm ưa nước xà phịng, dùng gậy thẳng thể nhóm tan dầu xà phịng Vì thể phân tử xà phịng , đường kính đầu hình trịn chiều rộng gậy thẳng đại diện cho chiều rộng tác dụng nhóm Do chiều rộng tác dụng đầu ưa nước xà phịng natri (đầu hình trịn O) lớn chiều rộng tác dụng đầu tan dầu (gậy thẳng ), nên thêm xà phòng vào dầu nước, hai đầu phân tử xà phòng chịu ảnh hưởng kết tác dụng dầu nước đẩy nhau, hút nhau, định hướng phân tử xà phòng hút bám giao diện thủy tương dầu tương, hình thành dung dịch nhũ hóa kiểu dầu nước (O/W), hình 1-21 Hình 1-21: dung dịch nhũ hóa kiểu dầu nước Màng mỏng phân tử xà phịng quấn chặt bề ngồi giọt dầu, ngăn tượng ngưng tụ lại phân tầng giọt dầu đập vào gây ra, từ tăng thêm tính ổn định dung dịch nhũ hóa Ngồi ra, muối canxi tác dụng với axit cacboxylic, kết tạo hợp chất xà phòng canxi Do ion canxi ion dương 2+, ion canxi tác dụng với hai nhóm axit cacboxylic (nhóm ankan), kết cấu hình 1-22 Bởi chiều rộng tác dụng nhóm ưa nước hợp chất xà phịng canxi nhỏ chiều rộng tác dụng hai nhóm ankan, màng mỏng phân tử xà phòng canxi quấn chặt bên ngồi giọt dầu, hình thành dung dịch nhũ hóa kiểu nước dầu (W/O), hình 1-23 Trong cơng đoạn cung cấp dầu khơng dùng dung dịch nhũ hóa kiểu nước dầu, loại dung dịch nhũ hóa khơng khơng thể cung cấp đồng dầu bề mặt sợi, sau bám dính sợi cịn khó loại bỏ, tạo thành vết ố dầu, bất lợi cho công đoạn chải sợi Hình 1-22: kết cấu muối canxi axit cacboxylic Đương nhiên nhóm ưa nước khơng hạn chế với vật chất vơ cơ, có vật chất hữu Chất hoạt tính bề mặt ngồi có tác dụng phân tán nhũ hóa kể trên, thường có thêm tác dụng bôi trơn, thẩm thấu tác dụng nhuộm đều, ngăn tác dụng tĩnh điện Do phạm vi ứng dụng vơ rộng (II) Tác dụng chất hoạt tính bề mặt tính chất Chất hoạt tính bề mặt có đặc trưng kết cấu phân tử cực tính đối xứng Rất nhiều chất hoạt tính bề mặt chất điện giải Trong dung dịch hịa tan nước điện ly thành hai ion âm dương Trong nhóm chức sinh hoạt tính bề mặt (chính phần phát sinh tác dụng) ion âm, gọi chất hoạt tính bề mặt ion âm, ion dương gọi chất hoạt tính bề mặt ion dương Ngồi cịn có số chất hoạt tính bề mặt khơng tạo tác dụng ly giải dung dịch hịa tan nước gọi chất hoạt tính bề mặt phi ion Tính hịa tan nước chất hoạt tính bề mặt axit ethylene phân tử sinh Tính thơng thường ba chất hoạt tính bề mặt là: Chất hoạt tính bề mặt ion âm: chất hoạt tính bề mặt lâu đời có ứng dụng rộng lịch sử Kết cấu chủ yếu bao gồm loại sau: carbonxylate, xà phòng muối ester sulfate, dầu đỏ Thổ Nhĩ Kỳ muối sulfonate, sodium dodecyl sulfate, chất thẩm thấu OT muối phốt phát, chủ yếu chất kháng tĩnh điện chất nhũ hóa Chất hoạt tính bề mặt ion âm dùng nhiều cho chất thẩm thấu chất tẩy sạch, đặc trưng sau: Hình 1-23: dung dịch nhũ hóa kiểu nước dầu (1) Có tác dụng kết tủa nhiên liệu nhóm muối, nhiên liệu nhóm muối có điện tích dương, khơng thể dùng với nhiên liệu nhóm muối (2) Có tác dụng trung hịa kết tủa chất hoạt tính bề mặt ion dương, khơng thể dùng chung với chất hoạt tính bề mặt ion dương (3) Có hợp lực nhỏ, chí khơng có hợp lực với sợi xenluno, có hợp lực mạnh mơi trường axit với sợi protein (như lông cừu, tơ tằm) Chất hoạt tính bề mặt ion dương: trái ngược với chất hoạt tính bề mặt ion âm, kết cấu chủ yếu loại vật chất muối amin, chất cố định màu Y, chất hoạt tính bề mặt 1227, chất hoạt tính bề mặt 1631 Đặc tính sau: (1) Có tác dụng kết tủa với nhiên liệu trực tiếp, nhiên liệu axit, hai loại nhiên liệu có điện cực dương, khơng thể sử dụng với chất hoạt tính bề mặt ion dương Tuy nhiên chất hoạt tính bề mặt ion dương chất cố định màu, nâng cao độ bền xử lý ẩm hai loại nhiên liệu (2) Có hợp lực lớn với sợi xenluno, đặc biệt mơi trường trung tính kiềm, hợp lực rõ ràng (3) Có tác dụng kết tủa với chất hoạt tính bề mặt ion âm, hai chất hoạt tính bề mặt khơng thể dùng chung Chất hoạt tính bề mặt phi ion: khơng có tác dụng điện ly dung dịch hịa tan nước, thường khơng có hợp lực với loại sợi, dễ rửa sau này, dùng chung với chất hoạt tính bề mặt ion dương ion âm, đặc điểm sau: (1) Cực dễ hịa tan nước, khơng chịu ảnh hưởng chất lượng nước (2) Tác dụng với axit kiềm ổn định, khơng có hợp lực với sợi (III) Yêu cầu chất lượng tính dung dịch nhũ hóa: cơng đoạn cung cấp dầu q trình khử keo cơng đoạn làm mềm sợi gai sau sử dụng dung dịch nhũ hóa cung cấp dầu cung cấp độ ẩm Đối với yêu cầu chất lượng dung dịch nhũ hóa chủ yếu có điểm sau: Dùng dầu có tính thẩm thấu tính bơi trơn tốt: đặc điểm dầu khống chất (ví dụ dầu trục, dầu hỏa) tính chất ổn định, khơng dễ biến đổi hóa học, khơng dễ chịu ảnh hưởng xy hóa khơng khí mà làm cho độ dính tăng lên, khơng dễ chịu tác dụng kiềm mà phân giải, không dễ bốc mùi thối, giá rẻ Nhưng khuyết điểm tính nhũ hóa kém, hiệu giặt kém, sử dụng công đoạn cung cấp dầu Dầu động vật (như dầu mỡ lợn, bò, dê) dầu thực vật (dầu đậu, dầu cải, dầu trà, dầu dừa) có chứa axit béo, tính bơi trơn tốt, dễ có mùi dính Khi chọn dùng dầu phải suy xét tới tính bơi trơn tính thẩm thấu nó, đạt mục đích cải thiện tính sợi Mà độ lớn tính thẩm thấu dầu ngồi có quan hệ với chất nhũ hóa tính phụ gia khác sử dụng, cần ý lượng phân tử dầu không lớn, không phân tử dầu không dễ thẩm thấu vào kết cấu đại phân tử xenlulo Ngồi độ dính dầu nên vừa phải, dầu có độ dính q lớn tính thẩm thấu Khơng ăn mịn tiện cho giặt giũ: dầu chọn dùng phải khơng có tính ăn mịn sợi máy móc, đồng thời tiện cho giặt giũ, khơng dễ bốc Tính nhũ hóa dầu phải tốt: sau dầu nước tạo thành dung dịch nhũ hóa kiểu dầu nước tính ổn định phải tốt Khi đường kính giọt dầu 5m, tính ổn định dung dịch nhũ hóa trì từ 24h trở lên mà khơng phân tầng Nâng cao tính ổn định dung dịch nhũ hóa ngồi việc có liên quan tới cách điều chế dung dịch nhũ hóa ra, phải ý dầu chọn dùng phải có hoạt tính hóa học định Tỉ trọng dầu tương đối lớn, tiền đề đáp ứng yêu cầu tính thẩm thấu, tỉ trọng tốt gần với tỉ trọng nước Độ cứng nước dùng dung dịch nhũ hóa nên thấp: nước thành phần cấu thành dung dịch nhũ hóa Độ cứng nước dùng dung dịch nhũ hóa cao lượng ion Ca 2+, Mg2+ nội hàm lớn, tiếp xúc với dung dịch nhũ hóa dùng xà phịng làm chất nhũ hóa khiến cho dung dịch nhũ hóa kiểu dầu nước biến thành dung dịch nhũ hóa kiểu nước dầu hình thành “bã dầu”, khiến cho hoạt động cung cấp dầu khơng bình thường Tính chống tĩnh điện phải tốt: trình dệt sợi, ma xát sợi máy móc, ma xát sợi với nhau, khiến cho sợi có điện tích tĩnh điện với số lượng khác nhau, đặc biệt trường hợp dệt lẫn lộn sợi gai sợi hóa học, lượng lớn tĩnh điện sinh phá hoại hoạt động bình thường kỹ thuật dệt sợi, dung dịch nhũ hóa phải cho thêm chất loại bỏ tĩnh điện cần thiết, để cải thiện tính dệt sợi Tỉ lệ phần trăm lượng dùng thành phần dung dịch nhũ hóa cơng đoạn cung cấp dầu trọng lượng sợi gai khô thường là: Lượng dầu sử dụng khoảng 1,5% ~2%; Lượng xà phịng cơng nghiệp sử dụng khoảng 1%~2% (có cịn phải thêm số chất giặt tẩy hợp thành); Còn lại nước, tùy theo yêu cầu kỹ thuật mà định Có nhiều tỉ lệ thành phần dầu nhũ hóa, thường dùng chủ yếu có loại sau: (1) Bơ 82% Axit oleic 12% Triethanolamine 6% (2) Dầu trà 98% Sodium hydroxide 2% (3) Bơ 83,4% Axit oleic 12,6% Kiềm tinh khiết 4,0% (IV) Phương pháp điều chế dung dịch nhũ hóa: điều chế dung dịch nhũ hóa thực chất phân tách dung dịch dầu thành giọt dầu phân tán đồng tương đối nhỏ Kích thước giọt dầu độ phân tán có quan hệ lớn với lực tác dụng máy trộn Máy trộn có nhiều hình thức, ứng dụng sợi gai chủ yếu có hai loại dạng bơm bánh bơm cánh quạt, hiệu tác dụng loại bơm bánh tốt Cách điều chế dung dịch nhũ hóa là, trước tiên lấy phần dầu chất nhũ hóa, thêm nước trộn đều, cịn sau bước thêm đủ lượng dầu nước theo công thức điều chế Để giảm độ dính dầu có lợi cho việc trộn phân tán, có lúc cịn phải thêm nhiệt trộn Q trình điều chế dung dịch nhũ hóa lấy xà phịng axit oleic triethanolamine làm chất nhũ hóa sau: Trong nhiệt độ thường, thêm axit oleic triethanolamine vào dầu (1/3 lượng dầu), trộn thành thể hỗn hợp đồng đều, hồn thành q trình phản ứng xà phịng hóa axit oleic triethanolamine, đồng thời làm cho xà phòng axit oleic triethanolamine với tư cách chất nhũ hóa hịa trộn với dầu, ngăn cho lớp dầu phân ly sau thêm nước Cùng với trình trộn mạnh, từ từ thêm vào đủ lượng nước (1/3 tổng lượng nước thêm vào), tạo thành dung dịch nhũ hóa đậm đặc Lại tiếp tục trộn mạnh, từ từ thêm vào 1/3 lượng dầu, trộn lát thêm vào 1/3 lượng nước Vẫn khuấy thật mạnh, thêm hết 1/3 lượng dầu 1/3 lượng nước lại Tiếp tục khuấy tới hình thành dung dịch nhũ hóa ổn định thơi Trong dung dịch nhũ hóa điều chế nhà máy có xảy tượng khơng ổn định, tức phát sinh tượng phân ly (phân lớp) dung dịch nhũ hóa, nguyên nhân đại thể sau: (1) Chủng loại nồng độ chất nhũ hóa khơng phù hợp (2) Khi điều chế dung dịch nhũ hóa, phương pháp trình tự thao tác không hợp lý (3) Cách điều chế dung dịch nhũ hóa khơng chuẩn, tỉ lệ dầu chất nhũ hóa khơng hợp lý (4) Chất lượng nước kém, độ cứng cao Cơng thức dầu nhũ hóa xưởng sợi Công thức Chủng loại dầu sử dụng Dầu động vật: 1% Dầu hỏa 10% Axit oleic 1% Dầu hỏa 10,83% Dầu thực vật 5.43% Nước 87,33% 83% Chất nhũ hóa Xà phịng trung tính Amide triacetate 0,67% Than đốt 0.74% Phương pháp pha chế dầu làm mềm gai Kiểm tra thiết bị pha dầu, đường ống van có bình thường khơng Rửa thùng pha dầu Đổ 100L nước 3.75—4.5kg xút, mở máy khuấy, khuấy hòa tan xút Tiếp tục cho 150kg dầu thực vật vào thùng pha chế ( dùng lưới inox có 120 mắt để lọc), mở van cấp làm nóng tiếp tục khuấy tiếng, đồng thời mở bơm tuần hoàn Cho 140kg dầu hỏa vào phùng pha chế, tiếp tục gia nhiệt, khuấy tuần hồn vịng 15 phút Đổ thêm nước vào đến 1500 L, trì gia nhiệt, khuấy tuần hoàn tiếng, bảo đảm nhiệt độ dung dịch nhũ hóa từ 90 độ trở lên Đóng van hơi, vớt bỏ bọt xà phịng, điều chỉnh độ PH （6.5—7.5（（ Tiếp tục mở máy khuấy bơm tuần hoàn Lấy mẫu bảo quản ... dung dịch nhũ hóa: cơng đoạn cung cấp dầu trình khử keo công đoạn làm mềm sợi gai sau sử dụng dung dịch nhũ hóa cung cấp dầu cung cấp độ ẩm Đối với yêu cầu chất lượng dung dịch nhũ hóa chủ yếu... nồng độ chất nhũ hóa khơng phù hợp (2) Khi điều chế dung dịch nhũ hóa, phương pháp trình tự thao tác khơng hợp lý (3) Cách điều chế dung dịch nhũ hóa khơng chuẩn, tỉ lệ dầu chất nhũ hóa khơng hợp... pháp pha chế dầu làm mềm gai Kiểm tra thiết bị pha dầu, đường ống van có bình thường không Rửa thùng pha dầu Đổ 100L nước 3.75—4.5kg xút, mở máy khuấy, khuấy hòa tan xút Tiếp tục cho 150kg dầu