Физико - химические свойства тканей и загрязнений. Моющие средства (стр. 3 из 3)
Существуют различные способы создания гидромеханического воздействия в процессе стирки. Основные способы стирки перечислены в таблице 2.
Тепловой фактор оказывает большое влияние на качество процесса стирки. В начальный период стирки повышение температуры раствора в значительной степени ускоряет процесс коллоидного растворения моющих веществ в воде.
В течение всего процесса стирки роль теплового фактора состоит в повышении общей энергии системы, увеличении скорости движения ионов и мицелл поверхностно - активных веществ. Это приводит к повышению вероятности встречи ПАВ с загрязнениями, созданию более благоприятных условий для измельчения загрязнений, отделенных от ткани. При повышении температуры раствора происходит набухание волокон материала, увеличение диаметра межволоконных капилляров и улучшаются условия для отделения загрязнений. Действие теплового фактора проявляется также в снижении вязкости граничного слоя жидкости, поверхностного натяжения на границах раздела фаз, что приводит к улучшению условий отделения и диспергирования загрязнений. В целом тепловой фактор оказывает значительное влияние на эффективность процесса стирки в бытовых стиральных машинах.
Технологический процесс стирки протекает во времени, поэтому важное значение имеет правильный выбор продолжительности обработки белья. Роль временного фактора состоит в том, чтобы обеспечить продолжительность каждой операции, необходимую для достаточной реализации действия остальных факторов и обеспечить удаление загрязнений на стадии стирки и синтетических моющих средств при полоскании. При выполнении операций, для которых требуется нагрев раствора, отсчет продолжительности должен начинаться только с момента достижения заданной температуры раствора.
Процесс полоскания сводится к удалению из ткани остатков растворимых веществ стирального раствора, отдельных частиц загрязнений, оставшихся в ткани.
Полоскание является физическим массобменным процессом, основой которого является диффузия под действием градиента концентраций к поверхности раздела фаз между волокном и водой [2]. Скорость процесса диффузии зависит от размера пор ткани, поверхностной плотности ткани. Численные значения коэффициентов диффузии СМС внутри пор ткани на несколько порядков меньше коэффициентов его молекулярной диффузии в воде. Продолжительность процесса полоскания в значительной степени определяется стадией внутренней диффузии компонентов моющего средства.
Для повышения скорости процесса диффузии в процессе полоскания применяется механическое воздействие. Роль механического фактора при полоскании состоит в переносе СМС из граничного слоя в объем воды. Повышение эффективности процесса полоскания может быть достигнуто при оптимальном сочетании гидромеханического, теплового и временного факторов. Процесс полоскания в современных стиральных машинах состоит из нескольких стадий, каждая из которых завершается промежуточным отжимом белья.
При неполном удалении компонентов СМС из ткани изделий могут возникать раздражения кожи, аллергические реакции, может ухудшиться товарный вид изделий.
Отжим влаги из ткани в бытовых стиральных машинах является самой сложной технологической операцией, определяющей конструкцию машины. Качество процесса отжима характеризуется остаточной влажностью ткани изделий, определяемой по формуле:
,где m - масса белья после отжима;
m1 - масса сухого белья.
В среднем 1 кг сухой ткани захватывает 2 - 2,5 кг воды, т.е. остаточная влажность ткани составляет 200 - 250 %. В процессе отжима степень влажности ткани необходимо довести до 55 - 65 % [1].
Процесс центробежного отжима можно разделить на два этапа. Hа первом этапе удаляется влага, находящаяся в основных и уточных переплетениях ткани, а также в промежутках между волокнами. Hа втором этапе удаляется влага, которая удерживалась в ткани за счет сил поверхностного натяжения. После первого этапа центрифугирования влажность ткани составляет 110 - 120 %, после второго - 55 - 65 % [1].
Исследования показали, что для обеспечения остаточной влажности 110 - 120 % частота вращения барабана должна составлять 350-400 об/мин, а для достижения 55-65 % необходимо увеличить частоту вращения барабана до 1000 об/мин [1]. Для того, чтобы развить такую частоту вращения и обеспечить устойчивость машины необходимо либо значительно увеличить массу машины и применить мягкую систему подвески, либо использовать специальные способы выхода на режим отжима с заданной частотой. Это объясняется тем, что масса влажной ткани распределяется в барабане неравномерно, и при больших значениях частоты вращения возрастает величина центробежной силы, которую необходимо компенсировать.
Для компенсации возникающей при отжиме центробежной силы предпочтительно использовать специальные способы, например, прерывистый режим. Прерывистый режим - это способ отжима, состоящий из нескольких простых фаз отжима, прерываемых во времени для обеспечения равномерного распределения массы ткани вдоль обечайки барабана. Часто применяют также линейный отжим с плавным линейным повышением частоты вращения и ступенчатый отжим с различным числом ступеней и их уровней. Каждый из видов отжима имеет свои модификации для разных типов тканей.
Процесс сушки в бытовых стирально - сушильных или сушильных машинах заключается в удалении воды из пористых материалов. Сушку можно производить как при атмосферном давлении, так и в вакууме. Сушка в вакууме является более эффективной, однако технически более сложно осуществима, чем при атмосферном давлении, и требует больших затрат электроэнергии.
По способу передачи теплоты для удаления влаги сушка может быть контактной, радиационной (инфракрасным излучением), токами высокой частоты и конвективной [1]. Конвективный способ сушки применяется в бытовых стирально - сушильных и сушильных машинах. При этом способе теплота передается непосредственно от теплоносителя (воздуха) к высушиваемому материалу.
Известны следующие виды связи влаги с тканью [1]: а) физико-механическая (макро- и микрокапиллярная); б) физико-химическая (абсорбционно и осмотически связанная); в) химическая.
Макрокапиллярная влага находится в мелких капиллярах, заполняемых при смачивании, а также при поглощении (адсорбции) из влажного воздуха. Адсорбционная влага прочно удерживается на поверхности и в порах материала. Значительная часть этой влаги может быть удалена механическим путем. Осмотически связанная влага (влага набухания) находится внутри клеток и после химической является наиболее прочно связанной с материалом. Химическая влага входит в состав молекул вещества и не удаляется, т.к. ее удаление привело бы к разрушению материала.
В процессе сушки из ткани удаляется поверхностная влага, в результате чего в материале начинается движение влаги от центра к периферии. Поскольку перемещение влаги из глубины ткани к ее поверхности в основном определяется разностью концентрации влаги, а разность концентрации увеличивается с понижением влажности на поверхности материала, то внешние факторы (температура, относительная влажность, барометрическое давление воздуха) при конвективной сушке одновременно влияют на внутреннюю диффузию влаги. Наибольшее влияние оказывает температура воздуха.
Процесс увлажнения и сушки приводит к изменению качества ткани: прежде всего изменяется структура волокон. Проникновение молекул воды в волокна ткани вызывает их набухание и резкое проявление анизотропии волокон. Поскольку структурные элементы располагаются в основном вдоль продольной оси волокон, набухание в поперечном направлении оказывается большим. Иногда наблюдается сокращение волокон, когда увеличивающиеся при набухании волокна, сокращаясь при сушке, не принимают первоначальные размеры. Для сохранения свойств ткани в процессе ее сушки для каждого вида ткани необходимо определять оптимальный технологический режим обработки. Технология сушки является решающим фактором сохранения свойств ткани и ее качества