CS268470B1

CS268470B1 - A method for determining the content of surfactants deposited on a fibrous material

Info

Publication number: CS268470B1
Application number: CS885528A
Authority: CS
Inventors: Ludek Ing Pohorelsky; Jaroslava Ing Homolacova; Jiri Rndr Csc Vanicek
Original assignee: Ludek Ing Pohorelsky; Jaroslava Ing Homolacova; Vanicek Jiri
Priority date: 1988-08-09
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1990-03-14
Also published as: CS552888A1

Abstract

Obsah povrchově aktivních látek (PAL) na vláknitém materiálu v průběhu výroby vláken 1 jejich textilního zpracování Je důležitou hodnotou potřebnou k dosažení dobré zpracovatelnosti vláken. Řešení se týká způsobu stanovení obsahu PAL na vláknitém materiálu extrakcí těchto 'látek v destilované vodě. Po extrakci při 15 až 60 °C se ze směsi vláknitého materiálu a roztoku PAL část roztoku odebere a tato se ředí dále destilovanou vodou na koncentrací v rozmezí 1 až 200 mg/l a takto připravený roztok nebo Jeho část ge temperuje pa teplotu 10 až 40 C s přesností - 1 C a stanoví se povrchové napětí. K měření lze například použít kroužkovou metodou. Obsah PAL se vypočte z kalibrační závislosti povrchového napětí na koncentraci PAL.The content of surfactants (SAP) on fibrous material during the production of fibers and their textile processing is an important value needed to achieve good processability of fibers. The solution relates to a method for determining the SAP content on fibrous material by extracting these substances in distilled water. After extraction at 15 to 60 °C, a part of the solution is removed from the mixture of fibrous material and SAP solution and this is further diluted with distilled water to a concentration in the range of 1 to 200 mg/l and the solution prepared in this way or its part is tempered at a temperature of 10 to 40 C with an accuracy of - 1 C and the surface tension is determined. For example, the ring method can be used for measurement. The SAP content is calculated from the calibration dependence of the surface tension on the SAP concentration.

Description

Vynález se týká laboratorního postupu stanovení obsahu povrchová aktivních látek (BAL) na vláknitém materiálu.The present invention relates to a laboratory procedure for determining the surfactant (BAL) content of a fibrous material.

Nanášení vhodných PAL, označovaných Jako aviváže, preparace, lubrikanty, špikovací oleje a podobně je jednou z hlavních podmínek dobré zpracovatelnosti přírodních, ale především syntetických vláken. Tyto látky jsou v průběhu výroby vláken a Jejich textilního zpracování nanášeny i několikrát, neboí dochází k jejich záměrnému nebo nezáměrnému vypírání a pro další technologické operace je- třeba nanášet látky o Jiném složení. Většina těchto látek má charakter tenzidů a vykazuje povrchovou aktivitu. Pro dobrý průběh zpracování není důležitý pouze typ PAL, ale i nanesené množství. Požadované rozmezí naneseného množství je často velice úzké. Při nízkém obsahu těchto látek dochází k tvorbě statického náboje, při vysokém k lepení a otěrům, Tak například pří výrobě trhacího kabelu je požadované’rozmezí 0,090 až 0,130 9ó hmot., u řezacího kabelu 0,200 až 0,300 hmot., u bavlnářského typu 0,100 až 0,160 % hmot. Proto je třeba provádět v průběhu výroby a zpracování vláken velmi často kontrolu obsahu těchto látek. V současné době se v podstatě využívají nejčastěji dva postupy: Vážkové stanovení úbytku hmotnosti po extrakci vláknitého vzorku vhodným rozpouštědlem. Toto měření je zdlouhavé a značně nepřesné, nebot při extrakce! může dojít k oddělení části vlákenného vzorku, vedle povrchově aktivních látek se extrahují i další látky z povrchu, Jako jsou oligomery, prach a Jiné nečistoty. Přesnější je extrakce povrchově aktivních látek v Soxhletově přístroji. Množství povrchově aktivních látek se pak stanoví po zahuštění extraktu refraktometricky. Tato metoda je ale značně zdlouhavá a energeticky náročná. Výsledek lze získat za tři až čtyři hodiny po odběru vzorku. To Je příliš dlouhá doba pro přímé řízení a kontrolu technologie. Vedle toho existují jiné titrační a spektroskopické metody, které jsou však specifické jen pro určitý typ PAL. Nelze je tedy využít jako universální provozní metody pro různé typy použitých PAL.The application of suitable PAL, referred to as fabric softeners, preparations, lubricants, lard oils and the like, is one of the main conditions for good processability of natural, but especially synthetic fibers. These substances are applied several times during the production of fibers and their textile processing, because they are intentionally or unintentionally washed and for other technological operations it is necessary to apply substances of a different composition. Most of these substances have the character of surfactants and show surface activity. Not only the PAL type but also the amount applied is important for a good processing. The required application rate range is often very narrow. With a low content of these substances, a static charge is generated, with a high content of gluing and abrasion. % wt. Therefore, it is necessary to check the content of these substances very often during the production and processing of fibers. At present, basically two methods are most often used: Gravimetric determination of weight loss after extraction of a fibrous sample with a suitable solvent. This measurement is lengthy and very inaccurate, as during extraction! part of the fibrous sample may separate, in addition to the surfactants, other substances are extracted from the surface, such as oligomers, dust and other impurities. The extraction of surfactants in a Soxhlet apparatus is more accurate. The amount of surfactants is then determined refractometrically after concentrating the extract. However, this method is very time consuming and energy intensive. The result can be obtained three to four hours after sampling. This is too long a time for direct management and control of the technology. In addition, there are other titration and spectroscopic methods, but they are specific only to a certain type of PAL. Therefore, they cannot be used as universal operating methods for different types of PAL used.

Nedostatky známých řešení se odstraní při použití způsobu měření obsahu PAL na vláknitém materiálu uvedeném ve vynálezu. Vláknitý materiál se ponoří do destilované vody a povrchově aktivní látky se převedou do roztoku při teplotě 15 až 60 °C. Po rozpuštění PAL se část roztoku odebere a dále se ředí destilovanou vodou na koncentraci PAL v rozmezí 1 až 200 mg/1. Takto připravený roztok nebo jeho část se temperuje na teplotu 10 až 40 °C přesností - 1 °C. Po vytemperování se stanoví povrchové napětí roztoku. Výhodné je použít kroužkovou metodu, ale lze použít i jiné metody. Při kroužkové metodě se měří síla potřebná k odtržení kovového kroužku z hladiny roztoku. Obsah PAL se pak vypččte s použitím kalibračního grafu závislosti povrchového napětí na koncentraci PAL.The disadvantages of the known solutions are eliminated by using the method for measuring the PAL content on the fibrous material according to the invention. The fibrous material is immersed in distilled water and the surfactants are brought into solution at a temperature of 15 to 60 ° C. After dissolving the PAL, a portion of the solution is taken and further diluted with distilled water to a PAL concentration in the range of 1 to 200 mg / L. The solution thus prepared or a part thereof is tempered to a temperature of 10 to 40 ° C with an accuracy of -1 ° C. After tempering, the surface tension of the solution is determined. It is advantageous to use the ring method, but other methods can be used. The ring method measures the force required to tear a metal ring from the solution surface. The PAL content is then calculated using a calibration graph of surface tension versus PAL concentration.

Výhodou navrženého postupu Je skutečnost, že nejpřesnější Je právě při nejnižších koncentracích PAL v roztoku. Aby došlo k dostatečnému smočení vláknitého materiálu, Je třeba použít k extrakci nadbytku rozpouštědla a nebo opakované extrakce, což se děje v případě použiti Soxhletova přístroje. Ke zrychlení extrakce se používají organická rozpouštědla, která mají nižší výparné teplo a urychluje se tím opakování extrakčních cyklů a konečné zahušíování extraktu. Všechny tyto potíže odpadají při použití měření povrchového napětí. Zde Je třeba často provádět dokonce ředění roztoku, neboí při nižší koncentraci Je metoda .citlivější. Další výhodou Je použití destilované vody, jako rozpouštědla, možnost pracovat při extrakci a měření při nízkých teplotách. Vlastní měření povrchového napětí je Jednoduché a má vysokou reprodukovatelnost. Nejdůležitější výhodou uvedeného způsobu Je zkrácení doby potřebné k analýze. Velmi přesné výsledky Jsou získány v průběhu několika minut, zatím co při extrakci v Soxhletově přístroji, zahuštění a refraktometrickém měření je výsledek měření znám až za 3 až 4 hodiny. Protože V provozních podmínkách nelze nikdy nanést PAL rovnoměrně, umožňuje způsob podle vynálezu stanovovat při velké navážce bučí dostatečně průměrovanou hodnotu a nebo naopak při použití malých navážek a opakovaného měření stanovit variabilitu nánosu látek na vlákně. Principielně je možno využít této metody i ke stanovení koncentrace roztoků nanášených na vláknité materiály. Zde je však nutno provádět značné ředění roztoku před měřením.The advantage of the proposed procedure is the fact that it is most accurate at the lowest concentrations of PAL in solution. In order to sufficiently wet the fibrous material, it is necessary to use an excess of solvent or repeated extraction, which is the case when using a Soxhlet apparatus. To speed up the extraction, organic solvents are used which have a lower heat of vaporization, thus speeding up the repetition of the extraction cycles and the final concentration of the extract. All these problems are eliminated when using surface tension measurements. Here it is often necessary to even dilute the solution, as at lower concentrations the method is more sensitive. Another advantage is the use of distilled water as a solvent, the ability to work during extraction and measurement at low temperatures. The actual surface tension measurement is simple and has high reproducibility. The most important advantage of this method is the reduction of the time required for analysis. Very accurate results They are obtained within a few minutes, while during extraction in a Soxhlet apparatus, concentration and refractometric measurement, the measurement result is known in 3 to 4 hours. Since it is never possible to apply PAL uniformly under operating conditions, the method according to the invention makes it possible to determine a sufficiently averaged value at high weights or, conversely, to determine the variability of the application of substances on the fiber when using small weights and repeated measurements. In principle, it is also possible to use this method to determine the concentration of solutions applied to fibrous materials. Here, however, it is necessary to make a considerable dilution of the solution before measuring.

Na přiloženém výkresu je znázorněna závislost povrchového napětí (íTO na obsahu PAL v roztoku (k). Maximální hodnota je dosažena pro čistou .destilovanou vodu. Při nízkých koncentracích je pokles povrchového napětí prakticky lineární. Při vyšších koncentracích již tvoří PAL shluky a aktivní koncentrace v roztoku se již nezvyšuje a povrchové napětí dále neklesá. K měření je proto třeba využít jen tu část závislosti, kde je pokles povrchového napětí přibližně lineární. Na výkresu jsou experimentálně naměřené body označeny plnými body, odečítané hodnoty jsou označeny prázdnými kroužky. Příklad 1The attached drawing shows the dependence of the surface tension (ITO on the PAL content in the solution (k). The maximum value is reached for pure distilled water. At low concentrations the decrease in surface tension is practically linear. The solution no longer increases and the surface tension does not decrease further, so only the part of the dependence where the decrease in surface tension is approximately linear should be used.

Na polyesterové vlákno je po dloužení a fixaci nanášen roztok PAL, které obsahují směs etoxilovaných mastných kyselin a alkylbetainu. Po sušení a fixaci vláken se stanovoval obsah povrchově aktivních látek tak, že se vedle sebe extrahovalo třikrát 9 g vlákna v metylalkoholu po dobu 2 hodin v Soxhletově přístroji. Po té byl extrakt odpařen do sucha, do banky bylo přidáno 0,5 ml destilované vody. U takto získaného vodného roztoku se stanovil index lomu a z kalibrační křivky se vypočetla koncentrace a z koncentrace pak obsah PAL na vlákně. Vedle toho bylo odebráno 10 g vlákna, vloženo do 1000 ml destilované vody. Po aši minutovém protřepání byla část roztoku přelita do měřící cely přístroje na měření povrchového napětí kroužkovou metodou a bylo stanoveno povrchové napětí 43,5.10^-^Nm^-\ a to při teplotě 30 °C. Kalibrační graf závislosti povrchového napětí na koncentraci výše uvedených PAL je uveden na obrázku 1. Z kalibračního grafu byla odečtena jednotková koncentrace k = 29,8 mg/1. Tomu odpovídá nános PAL na vlákně .After stretching and fixing, a PAL solution containing a mixture of ethoxylated fatty acids and alkyl betaine is applied to the polyester fiber. After drying and fixing the fibers, the surfactant content was determined by extracting three times 9 g of the fiber side by side in methanol for 2 hours in a Soxhlet apparatus. After that, the extract was evaporated to dryness, and 0.5 ml of distilled water was added to the flask. The refractive index of the aqueous solution thus obtained was determined, and the concentration was calculated from the calibration curve, and the PAL content of the fiber was calculated from the concentration. In addition, 10 g of fiber were taken and placed in 1000 ml of distilled water. After about a minute of agitation, the solution was poured into the flow cell apparatus for measuring surface tension spiral method, and the surface tension was determined 43,5.10 ^- Nm ^ ^- \ and at 30 ° C. A calibration graph of the dependence of the surface tension on the concentration of the above-mentioned PALs is shown in Figure 1. The unit concentration k = 29.8 mg / l was subtracted from the calibration graph. This corresponds to the PAL deposit on the fiber.

a . ^v · ^k . 10” ⁴ = 0,298 % hmot., n kde n je hmotnost vláknitého materiálu použitého k extrakci V je objem rozpouštědla použitého k extrakci a k je jednotková koncentrace odečtená z extperimentální závisle” sti povrchového napětí na koncentraci PAL.a. ^v · ^k . 10 ^{= 4} = 0.298% by weight, n where n is the weight of fibrous material used for extraction V is the volume of solvent used for extraction and k is the unit concentration subtracted from the experimental dependence of surface tension on PAL concentration.

Při refraktoraetnickém měření byly nalezeny hodnoty 0,286; 0,320; 0,310 % hmot., průměr 0,305 % hmot. Rozdíl byl v tom, že v případě refraktoraetrického měření byla známa analýza za 3,5 hodiny, .při použití měření povrchového napětí zá 10 minut po odběru vzorku. Příklad 2Refractory measurements showed values of 0.286; 0.320; 0.310% by weight, average 0.305% by weight The difference was that in the case of refractory measurements, the analysis was known at 3.5 hours, using surface tension measurements 10 minutes after sampling. Example 2

Na polypropylenové vlákno byla nanesena směs PAL, tvořených ze dvou třetin z etoxilované kyseliny olejové, dále etoxilovaných mastných aminů a volného polyetyleglykolu. Na tomto vlákně byl stanoven nános vážkově a jednak postupem popsaným v příkladu 1 s použitím měření povrchového napětí. V obou případech byla volena navážka 5θ g vlákna a extrakce probíhala v případě vážkového stanovení petroéterem a v případě měření povrchového napětí destilovanou vodou. V obou případech bylo.provedeno měření na 10 vzorcích, vypočten průměr a směrodatná odchylka. Byly dosaženy tyto výsledky: vážkově 0,245 - 0,090 % hmot, a měření povrchového napětí 0,208 i 0,021 % hmot. Z naměřených hodnot plyne, že rozptyl hodnot je při vážkovém stanovení vyšší, ale i rozdíl středních hodnot stanovených oběma metodami je statisticky významný.A mixture of PAL, consisting of two thirds of ethoxylated oleic acid, ethoxylated fatty amines and free polyethylene glycol, was applied to the polypropylene fiber. The coating was determined on this fiber by gravity and on the one hand by the procedure described in Example 1 using surface tension measurements. In both cases, a weight of 5θ g of fiber was chosen and the extraction took place in the case of gravimetric determination with petroether and in the case of surface tension measurement with distilled water. In both cases, measurements were performed on 10 samples, the mean and standard deviation were calculated. The following results were obtained: by weight 0.245 - 0.090% by weight, and surface tension measurements of 0.208 and 0.021% by weight. It follows from the measured values that the variance of values is higher in the weight determination, but the difference between the mean values determined by both methods is statistically significant.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Method for determining the content of surfactants applied in the form of an aqueous solution to fibrous material during the production or textile processing of fibers, characterized in that a sample of fibrous material is immersed in distilled water and the surfactants are brought into solution at a temperature of 15 to 60 ° C and a portion of the solution is taken from the mixture of fibrous material and the surfactant solution and further diluted with distilled water to a surfactant concentration in the range of 1 to 200 mg / l, and the solution or part thereof thus prepared is heated to 10 to 40 ° C with The surface tension of the solution is determined to the nearest -1 ° C and after tempering, for example by the ring method, and the surfactant content is calculated using a calibration dependence of the surface tension on the surfactant concentration.