Замасливатель для шерстяного волокна
Владельцы патента RU 2259432:
Открытое акционерное общество "Ангарская нефтехимическая компания" (ОАО "АНХК") (RU)
Изобретение относится к текстильной промышленности и предназначено для обработки шерсти. Технический результат - замасливатель и эмульсии, приготовленные на его основе, обладают выраженными бактерицидными свойствами. Замасливатель для приготовления эмульсии для обработки шерстяного волокна включает, мас.%, олеиновую кислоту - 4,5-5,5, триэтаноламин - 0,8-1,0, синтанол - 7,0-8,0, стеарокс-6 - 3,0-4,0, масло трансформаторное - остальное, бактерицидную добавку, представляющую собой нейтрализованный каустической содой продукт взаимодействия тиокарбамида, треххлористого фосфора и формалина в количестве 6,0-8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% вышеуказанного состава. 5 табл.
Изобретение относится к области защиты от биопоражения. Может быть использовано в текстильной промышленности, а именно при переработке шерстяного волокна.
Одним из этапов обработки шерсти в текстильной промышленности является стадия замасливания, которую проводят с помощью специальных жидкостей - замасливателей для того, чтобы повысить сцепление между волокнами и получить более полную ровницу. Замасливание предохраняет пучок волокна от повреждений и облегчает вытяжку волокон.
Из (Шенфельд Н. Поверхностно-активные вещества на основе оксида этилена. Пер. с нем./Под ред. Н.Н.Лебедева. Изд. 2-е. - М.: Химия, 1982, - с.488) известен замасливатель шерсти, подвергаемой камвольному прядению, включающий нейтральные масла (арахисовое) и жирные кислоты (олеиновая), там же описаны водорастворимые замасливатели, включающие, например, оксиэтилированные жирные кислоты, спирты и аналогичные соединения. В (заявка 19847497 Германия, заявл. 15.10.1998, опубл. 20.04.2000) описан замасливатель на основе кислот кокосового масла или семян масличной пальмы, или смеси жирных кислот кокосового масла и пальмового масла. В (патент 5269950 США, заявл. 12.11.1991, опубл. 14.12.1993) представлен замасливатель, состав которого включает минеральное, животное или растительное масло, оксиалкилированный высший спирт или эфир многоатомного спирта. Состав замасливателей на основе эфиров многоатомных спиртов, в частности, соединении общей формулы R1 - Y - (X)n - (CH2)m - COOR2, где R1 - алкил C1-23; R2 - алкил C1-23; n=3-15; m=1-6; Y - группа -О- или -S-; Х - группа формулы -C2H4O- и/или -С3Н6О- известен из (патент 5314718 США, заявл. 21.01.1993, опубл. 24.05.1994), а соединении общей формулы R1 - O(Х)n - СН2 - COOR2, где R1 - алкил C1-23; R2 - алкил C1-23; n=3-15; Х - группа формулы -С2Н4O- и/или -С3Н6О- известен из (патент 5240743 США, заявл. 28.02.1992, опубл. 31.08.1993).
Известны эмульсии минеральных масел и водорастворимые производные оксидов этилена и пропилена, применяющиеся для замасливания шерсти при аппаратном прядении. В качестве примера водорастворимого замасливателя можно привести запатентованный (заявка 10020669 Германия, заявл. 27.04.2000, опубл. 24.01.2002) сополимер этилен- и пропиленоксида с молекулярным весом 200 - 10000 г/моль, вязкостью при 50°С 50-1000 мм2/с и температурой застывания менее минус 30°С, полученный в результате сополимеризации в присутствии в качестве инициатора - спирта С4-C12 с 4-12 ОН-группами.
В (Козлова О.В., Смирнова O.K., Одинцова О.И., Мельников Б.Н.// 1. Региональная межвузовская конференция "Актуальные проблемы химии, химической технологии и химического образования": "Химия - 96", Иваново, 22-26 апреля 1996: Тез. докл. - Иваново, 1996, - с.174-175) описаны композиции из производных парафинов, синтетических жирных кислот и новых эффективных поверхностно-активных веществ (ПАВ), выполняющих роль эмульгаторов и стабилизаторов эмульсий замасливателей. Из (Шенфельд Н. Поверхностно-активные вещества на основе оксида этилена. Пер. с нем./Под ред. Н.Н.Лебедева. Изд. 2-е. - М.: Химия, 1982, - с.488) известно применение анионоактивных ПАВ в смеси с неиногенными.
В (Козлова О.В., Ильина О.В., Одинцова О.И.//Международная научно-техническая конференция "Проблемы развития малоотходных ресурсосберегающих экологически чистых технологий в текстильной и легкой промышленности" (Прогресс-95), Иваново, 31 октября - 3 ноября, 1995: Тез. докл. - Иваново, 1995, - с.136-137) описаны композиции замасливателей на основе парафинов, хлорпарафинов, синтетических жирных кислот. Эмульгаторами и стабилизаторами эмульсий замасливателей являются ПАВ: неонолы, феноксол, а также олеокс, синтанолы.
Общие признаки вышеперечисленных технических решений с предлагаемым изобретением заключаются в использовании в составе замасливателей масляной основы, анионоактивных ПАВ в смеси с неионогенными (оксиэтилированные жирные кислоты, эфиры многоатомных спиртов и др.) в качестве эмульгаторов и стабилизаторов эмульсий замасливателей.
Основными недостатками эмульсий известных замасливателей является их подверженность биологическому поражению во время хранения и применения. Использование зараженной эмульсии замасливателя приводит к гниению шерсти, появлению неприятного запаха, снижению прочности нити и приемистости к равномерному окрашиванию. Бактерицидному поражению так же подвержена шерсть, обработанная свежей эмульсией на стадии вылеживания перед окрашиванием. Указанные недостатки частично устраняются на стадии отмывки шерстяного волокна перед окрашиванием, что приводит к повышенным материально-энергетическим затратам.
Наиболее близким (прототип) к предлагаемому замасливателю по технической сущности и достигаемому эффекту является "Замасливатель Б-73" (ТУ 6-14-999-80), представляющий собой композицию, включающую минеральное масло и анионоактивные и неионогенные эмульгаторы - олеиновую кислоту, сульфированное касторовое масло, триэтаноламин, Олеокс-5, Ксилан О (моноолеат глицерина). Известный замасливатель характеризуется следующими физико-химическими свойствами:
| водородный показатель (рН) 10% водной эмульсии | 7,0-8,0 |
| стабильность 10% водной эмульсии, сут. | стабильна |
| в течение суток | |
| массовая доля влаги, %, не более | 6,0 |
| вязкость условная (ВУ) при 20°С, не более | 16 |
| массовая доля жирных веществ, %, не менее | 92,5 |
Рабочие концентрации (мас.%) замасливателя в эмульсии при переработке:
- шерсти в аппаратном производстве - до 20;
- шерстяных смесей в камвольном производстве - до 5.
Недостатком известного замасливателя является его биопоражаемость.
Задачей изобретения является:
- придание замасливателю бактерицидных свойств;
- увеличение срока хранения приготовленной эмульсии замасливателя;
- улучшение качества шерстяного волокна при его переработке с применением предложенного замасливателя.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в предотвращении биопоражаемости замасливателя и, соответственно, приготовленной на его основе эмульсии, увеличение срока хранения эмульсии.
Указанный технический результат достигают за счет введения в состав замасливателя, включающего олеиновую кислоту, триэтаноламин, синтанол, стеарокс-6, трансформаторное масло, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| олеиновая кислота | 4,5-5,5 |
| триэтаноламин | 0,8-1,0 |
| синтанол | 7,0-8,0 |
| стеарокс-6 | 3,0-4,0 |
| трансформаторное масло | остальное |
бактерицидной добавки, представляющей собой нейтрализованный каустической содой продукт взаимодействия тиокарбамида, треххлористого фосфора и формалина в количестве 6,0-8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% вышеуказанного состава.
Сопоставительный анализ прототипа и предложенного изобретения показывает, что общим является использование в составе замасливателя олеиновой кислоты, триэтаноламина в качестве компонентов эмульгатора, минеральной масляной основы, поверхностно-активных веществ для снятия статического напряжения в процессе производства волокна.
Отличием изобретения от прототипа является использование в составе замасливателя композиции ПАВ, включающей синтанол и стеарокс-6 (по ГОСТ 8980-75 - смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров стеариновой кислоты), трансформаторного масла в качестве минеральной масляной основы, бактерицидной добавки, представляющей собой нейтрализованный каустической содой продукт взаимодействия тиокарбамида, треххлористого фосфора и формалина.
Олеиновая кислота и триэтаноламин являются компонентами эмульгатора, которые при взаимодействии друг с другом (в процессе производства замасливателя) образуют триэтаноламиновый эфир олеиновой кислоты следующей формулы:
,
являющийся эмульгатором. Синтанол и стеарокс-6 образуют композицию ПАВ, позволяющую снизить трение и пушение шерсти в процессе производства волокна, смягчить гриф шерстяной ткани. Трансформаторное масло гидрокрекинга является минеральной масляной основой замасливателя, характеризуется низким содержанием ароматического углерода (менее 1,5 мас.%) и парафиново-нафтеновым составом.
Возможность реализации изобретения, а именно: получения бактерицидной добавки и замасливателя, а также определение бактерицидных свойств замасливателя и эмульсий, приготовленных с его использованием, показана в следующих примерах.
Пример 1. Приготовление замасливателя.
В результате реализации изобретения получают замасливатель, содержащий, мас.%:
| олеиновая кислота | 5,0 |
| триэтаноламин | 0,9 |
| синтанол | 7,5 |
| стеарокс-6 | 3,5 |
| трансформаторное масло | остальное |
который дополнительно включает бактерицидную добавку, представляющую собой нейтрализованный каустической содой продукт взаимодействия тиокарбамида, треххлористого фосфора и формалина в количестве 7,0 мас.% в расчете на 100 мас.% вышеуказанного состава.
Ниже представлена характеристика используемых компонентов.
1. Триэтаноламин технический (ТУ 6-02-916-79):
- Формула - С6Н15О3N;
- Молекулярная масса - 149,19;
| Наименование показателя | Норма | ||
| Марка А | Марка Б | Марка В | |
| 1. Внешний вид | Прозрачная жидкость, допускается опалесценция, цвет от желтого до светло-коричневого | Прозрачная жидкость, допускается опалесценция, цвет коричневый | Жидкость от коричневого до темно-коричневого цвета |
| 2. Плотность при 20°С, в пределах, г/см3 | 1,095-1,124 | 1,095-1,135 | 1,095-1,135 |
| 3. Фракционный состав: при остаточном давлении (2,7±0,2) кПа или (20±1,5) мм рт.ст. перегоняется, %: | |||
| а) при температуре до 170°С, не более | 14,5 | 1 | Не регламентируется |
| б) при температуре от 170 до 225°С, не менее | 82,0 | 80,0 | 80,0 |
| в) остаток после разгонки, не более | 3,5 | 6,0 | 20,0 |
2. Кислота олеиновая техническая (ГОСТ 7580-91):
- Формула - С17Н33СООН;
- Молекулярная масса - 282,198;
| Наименование показателя | Норма |
| Цветное число, мг йода, не более | 70 |
| Массовая доля жирных кислот в безводном продукте, мас.% не менее | 97,4 |
| Массовая доля неомыляемых и неомыленных веществ, мас.% не более | 2,5 |
| Йодное число, г йода/100 г | |
| - для марки Б14, | 85-105 |
| - для марки ОМ | 90-105 |
| Кислотное число, мг КОН/г | 185-200 |
| Число омыления, мг КОН/г | 185-200 |
3. Синтанол АЦСЭ-12 (ТУ 6-14-819-86)
| Наименование показателя | Норма |
| Внешний вид при 20°С | Паста от белого до слегка желтого цвета |
| Цветность расплавленного продукта в единицах йодной шкалы, мг I/100 см3 | Не более 2 |
| Показатель активности водородных ионов (рН) водного раствора препарата с массовой долей основного вещества 10%, в пределах | 6,0-8,0 |
| Температура помутнения раствора продукта с массовой долей основного вещества 1% в водном растворе хлористого натрия с массовой долей 5%, °С в пределах | 65-70 |
| Массовая доля полиэтиленгликолей,%, не более | 2,5 |
| Массовая доля веществ, экстрагируемых гексаном, %, не более | 15 |
4. Стеарокс-6 - смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров стеариной кислоты (ГОСТ 8980-75).
| Наименование показателя | Норма для высшего сорта ОКП 24 8324 0120 |
| Внешний вид при (20±2)°С | Вазелиноподобная масса кремового цвета |
| Внешний вид расплавленного продукта | Вязкая масса светло-коричневого цвета без механических примесей |
| Устойчивость водной дисперсии с массовой долей 1% | Должен выдерживать |
| Число омыления, мг КОН/г | 80-88 |
| Массовая доля золы, %, не более | 0,5 |
| Массовая доля железа, %, не более | 0,003 |
| рН водной дисперсии с массовой долей 1% | 7,0-9,0 |
| Массовая доля влаги, %, не более | 0,30 |
5. Масло трансформаторное ГК (ТУ 38. 1011025-85):
| Наименование показателя | Норма |
| 1 | 2 |
| Вязкость кинематическая, мм2/с, не более: | |
| - при 50°С | 9 |
| - при минус 30°С | 1200 |
| Кислотное число, мг КОН/г масла, не более | 0,01 |
| 1 | 2 |
| Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С, не ниже | 135 |
| Температура застывания, °С, не выше | минус 45 |
| Цвет на колориметре ЦНТ, ед. ЦНТ, не более | 1 |
| Стабильность против окисления (при 150°С, 14 ч, расходе кислорода 50 мл/мин): | |
| - масса летучих низкомолекулярных кислот, мг КОН/г, не более; | 0,04 |
| - массовая доля осадка,%, не более; | 0,015 |
| - кислотное число окисленного масла, мг КОН/г, не более | 0,1 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь при 90°С,%, не более | 0,5 |
| Плотность при 20°С кг/м3, не более | 895 |
6. Бактерицидная добавка: кристаллический порошок от слабоокрашенного до белого цвета, хорошо растворимый в воде, нерастворимый в спиртах и углеводородах, имеет интервал температуры плавления 330-355°С и насыпную плотность 0,75 г/см3.
Способ получения замасливателя осуществляют следующим образом:
1. В контактор-смеситель вводят все количество трансформаторного масла, затем при постоянном перемешивании в масло добавляют все количество олеиновой кислоты. Смесь перемешивают в течение 1 часа при температуре не выше 25°С. Последующие операции проводят при постоянном перемешивании.
2. В полученную смесь постепенно, небольшими порциями добавляют все количество триэтаноламина (перемешивание в течение 2-3 часов). На этой стадии протекает синтез эмульгатора - триэтаноламинового мыла олеиновой кислоты.
3. Затем температуру в контакторе-смесителе постепенно (со скоростью 15-20°С в час) повышают до 50°С и вводят в полученный раствор триэтаноламинового мыла олеиновой кислоты в трансформаторном масле сначала все количество синтанола, а затем стеарокса-6, после чего перемешивают в течение трех часов. На этой стадии происходит образование композиции ПАВ.
4. После полного растворения всех компонентов в смесь добавляют бактерицидную добавку, и полученную смесь перемешивается в течение часа.
Полученный замасливатель имеет следующие физико-химические свойства:
| водородный показатель (рН) 10% водной эмульсии | 7,0-8,0 |
| стабильность 10% водной эмульсии, сут. | стабильна |
| в течение суток | |
| массовая доля влаги, %, не более | 1,0 |
| вязкость условная (ВУ) при 30°С, не более | 7,0 |
| массовая доля жирных веществ, %, не менее | 98,0 |
Рабочие концентрации (мас.%) замасливателя в эмульсии при переработке:
- шерсти в аппаратном производстве - до 20;
- шерстяных смесей в камвольном производстве - до 10.
Пример 2. Синтез бактерицидной добавки.
Способ получения бактерицидной добавки осуществляют следующим образом. В реакционную колбу с мешалкой и обратным холодильником загружают 25 мл 70% (мас.) раствора тиокарбамида, нагревают его до 50°С, добавляют 36 мл треххлористого фосфора и выдерживают в течение 15 минут. По истечении указанного времени нейтрализуют каустической содой до рН 6,0. Затем вводят 40 мл 37% (мас.) формалина, выдерживают 120 минут при 40-50°С. После этого смесь выгружают, добавляют 250 мл 15% (мас.) раствора каустической соды.
Выпавший хлопьевидный осадок фильтруют под вакуумом и сушат при комнатной температуре до постоянного веса. В итоге получают 50 г продукта - бактерицидной добавки. Структура вещества однозначно не установлена.
Пример 3. Определение бактерицидных свойств замасливателя.
Бактерицидные свойства полученного по примеру 1 замасливателя и эмульсий, приготовленных на его основе, проводили по методике, изложенной в (смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник /Под общей ред. С.Г.Энтелиса, Э.М. Берлинера. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1995, 496 с.). Опыты проводили следующим образом. В одну пробирку помещают 9 мл зараженной бывшей в употреблении 10%-ной (мас.) эмульсии замасливателя, не содержащего бактерицидную добавку. Во вторую пробирку помещают 9 мл бывшей в употреблении 10%-ной (мас.) эмульсии замасливателя, содержащего бактерицидную добавку. Затем в обе пробирки добавляют по 1,0 мл индикатора - 0,5% (мас.) водного раствора 2,3,5-трифенилтетразолия хлористого (ТТХ). Содержимое пробирок тщательно перемешивают, пробирки помещают в термостат и выдерживают при температуре 30±5°С в течение времени, необходимого для появления характерной окраски в испытуемых эмульсиях (1-5 суток). Оценивают визуально наличие и интенсивность окраски эмульсии и определяют балл микробиологического поражения эмульсии. В результате испытаний было выяснено, что по истечении испытательного срока эмульсия, приготовленная из замасливателя без бактерицидной добавки, имеет предельный IV-й балл биопоражения по V-балльной шкале от 0 до IV, что говорит о непригодности эмульсии к дальнейшей эксплуатации. Эмульсия, приготовленная из замасливателя с бактерицидной добавкой, имеет 0-1 балл, т.е. данная эмульсия длительное время пригодна к эксплуатации.
Представленные примеры показывают возможность реализации предлагаемого изобретения и достижения заявляемого технического результата.
Замасливатель для приготовления эмульсии для обработки шерстяного волокна, включающий олеиновую кислоту, триэтаноламин, синтанол, стеарокс-6, масло трансформаторное, отличающийся тем, что в состав замасливателя, содержащий, мас.%:
| олеиновая кислота | 4,5-5,5 |
| триэтаноламин | 0,8-1,0 |
| синтанол | 7,0-8,0 |
| стеарокс-6 | 3,0-4,0 |
| масло трансформаторное | остальное, |
дополнительно вводят бактерицидную добавку, представляющую собой нейтрализованный каустической содой продукт взаимодействия тиокарбамида, треххлористого фосфора и формалина в количестве 6,0 - 8,0 мас.% в расчете на 100 мас.% вышеуказанного состава.
