способ определения содержания красителя в текстильном материале

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КРАСИТЕЛЯ В ТЕКСТИЛЬНОМ МАТЕРИАЛЕ путем определения интенсивности полосы поглощения электромагнитного излучения и последующего определения содержания красителя по калибровочной кривой, отличающийся тем, что интенсивность полосы поглощения определяют после взаимодействия электромагнитного излучения с материалом, введенным в контакт с рабочей поверхностью измерительного элемента многократного нарушенного полного внутреннего отражения, причем длину волны поглощения задают равной длине волны поглощения растворителя, а параметры измерительного элемента многократного нарушенного полного внутреннего отражения выбирают из условия



где d диаметр волокна исследуемого текстильного материала,

₁ длина волны измерительного элемента;

угол падения светового потока на рабочую поверхность измерительного элемента;

относительный показатель преломления;

n₁ показатель преломления измерительного элемента;

n₂ показатель преломления текстильного материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано, например, для управления технологическими процессами в отделочном производстве.

Важнейшие свойства волокон, определяющие их диффузионную проницаемость и сорбционную способность по отношению к красителю, связаны с пористостью и суммарной внутренней поверхностью.

Известен способ определения коэффициента диффузии красителя в волокне, а также измерения распределения красителя по сечению волокна [1] По этому способу исследования коэффициентов диффузии красителя в волокне проводятся микрофотометрически-электроаналоговым методом. Распределение концентрации красителя по сечению волокна получают методом микрофотометрирования поперечного среза. Для исключения влияния неокрашенного субстрата на ослабление светового потока за нулевую отметку принимают интенсивность света, прошедшего сквозь слой некрашенного волокна, а за единицу интенсивность света, прошедшего через срез окрашенного волокна в состоянии равновесия с красильной ванной.

Иногочисленные методы определения пористости и внутренней поверхности волокнистых материалов не дают одинаковых результатов. Это связано с тем, что для насыщения внутренней поверхности в разных методах используют различные реагенты [2] Известен способ определения содержания красителя в красильных ваннах, позволяющий затем определить количество красителя, продиффундировавшего в материал [3] Этот способ выбран за прототип.

Однако все известные способы требуют либо предварительную подготовку образцов материала, как правило, с его разрушением, что снижает точность и воспроизводимость анализа, либо многочисленные методы определения пористости и внутренней поверхности волокнистых материалов не дают одинаковых результатов, многостадийны и не обеспечивают высокую точность определения.

Задачей изобретения является создание информативного и экспрессного способа определения количества красителя, сорбированного материала в процессе крашения.

Задача решается тем, что содержание красителя определяют путем определения интенсивности полосы поглощения электромагнитного излучения и последующего определения содержания вещества по калибровочной кривой, при этом интенсивность полосы поглощения замеряют после взаимодействия электромагнитного излучения с материалом, введенным в контакт с рабочей поверхностью элемента МНПВО, причем длину волны поглощения задают равной длине волны поглощения растворителя, а параметры элемента МНПВО выбирают из условия:

0,5d где d диаметр волокна исследуемого текстильного материала,

₁ длина волны в измерительном элементе,

угол падения светового потока на рабочую поверхность измерительного элемента,

n₂₁ n₂/n₁ относительный показатель преломления,

n₁ показатель преломления измерительного элемента,

n₂ показатель преломления текстильного материала.

Элемент МНПВО с переменным углом падения прозрачен в области длин волн электромагнитного излучения, поглощаемого водой, а угол падения элемента и показатель преломления материала этого элемента выбирают таким образом, чтобы обеспечить проникновение светового потока в волокна на половину его толщины. В этом случае мы имеет полную информацию о динамике и концентрации веществ, проникающих в волокна текстильных материалов.

Способ основан на том, что исходные характеристики натурального, синтетического волокна (диаметр, показатель преломления, химический состав, структура), а также характеристики контролируемого вещества (химический состав, показатель преломления) влияют на выбор параметров измерительного элемента МНПВО (материал, длина, толщина, число отражений).

Так как совокупность и существенность признаков заявляемого технического решения не известны из уровня техники, изобретение отвечает критерию "новизна".

Предлагаемое техническое решение в сравнении с прототипом позволяет значительно сократить время, а также увеличить количество информации, получаемой от объекта (получить качественную и количественную оценку эффективности процессов обработки волокон и других поверхностей).

Существенный признак изобретения "использование в качестве измерительного элемента МНПВО" известен, например, из источника [4] однако его использование для определения количества красящего вещества через определение количества растворителя, проникшего в волокно, а также выбор в качестве основного параметра глубины проникновения светового потока в волокно, равной 0,5 диаметра волокна, являются неизвестными и позволяют получить качественно новую информацию.

Изобретение осуществляют следующим образом. Ставится задача определения скорости диффузии красители в волокно ткани. Для ее решения световой поток направляют в измерительный элемент МНПВО, в контакт с рабочей поверхностью которого вводят окрашенную ткань; Материал измерительного элемента выбирают из следующих соображений. Его показатель преломления выбирают таким, чтобы он был больше показателя преломления волокон ткани. Материал измерительного элемента должен быть прозрачным в области длин волн, где поглощает растворитель. Число отражений и угол падения должны быть такими, чтобы обеспечить требуемую чувствительность измерения.

Взаимосвязь параметров измерительного элемента МНПВО определяется выражением

N ctg где N число отражений в измерительном элементе,

l длина измерительного элемента,

t толщина измерительного элемента,

угол падения светового потока, а глубина проникновения света задается уже приведенным выражением.

Затем осуществляется спектральный анализ прошедшего через измерительный элемент и провзаимодействовавшего с продиффундировавшим в текстильный материал растворителем светового потока, получают спектральную характеристику, интенсивность полосы поглощения которой пропорциональна количеству продиффундировавшего в текстильный материал растворителя, а следовательно, и красителя. Интенсивность поглощения электромагнитного потока пропорциональна количеству растворителя, а следовательно, количеству красителя.

Количество красителя определяют традиционно по калибровочным зависимостям интенсивности поглощения светового потока, распределенного по половине толщины волокна. В этом случае мы имеем информацию о динамике проникающего в волокна текстильного материала красителя. Определяя интенсивность поглощения растворителя во времени, определяют динамику диффузии красителя в волокно, а определяя интенсивность поглощения растворителя на разных глубинах проникновения света в волокно, определяют коэффициент диффузии красителя в волокне.

Пример расчета параметров измерительного элемента (известен диаметр анализируемых волокон): условный диаметр хлопкового волокна подсчитывается по формуле

d_ус= 0,0357

показатель толщины.

Для хлопкового волокна 0,09 мм², тогда d_ус 0,0357x0,3 0,01 мм. Известен, что показатель преломления хлопкового волокна равен приблизительно 1,5. Если показатель преломления измерительного элемента равен 2,4, то из выражения для d находим угол падения светового потока 53^о. Это один из параметров измерительного элемента. Зададимся толщиной измерительного элемента t 2 мм и числом отражений N 40. Тогда определим длину измерительного элемента

l = 106,2 мм Поставленную задачу можно решить с применением измерительного элемента со следующими параметрами: материал элемента имеет показатель n" 2,4, толщина элемента 2 мм, длина элемента 106,2 мм, число отражений 40. Изменяя один из параметров измерительного элемента, необходимо изменить и его другие параметры. Поэтому для решения данной задачи могут быть и другие варианты.

П р и м е р по прототипу. Отбирают пробу (10 мл) из красильного раствора. Разбавляют ее до 100 мл и полученный раствор колориметрируют. Содержание красителя определяют по градуировочному графику, который строится известным способом. Содержание красителя определяют по формуле:

С_х CD_х/D, где С_х искомая концентрация,

С концентрация стандартного раствора,

D,D_х оптическая плотность стандартного и испытуемого растворов.

Далее по разности исходного и отработанного красителя определяют содержание красителя в материале.

Таким образом изобретение позволяет с высокой точностью и быстротой определить содержание красителя в волокнистом материале как в статике, так и в динамике. Это позволяет значительно повысить производительность труда и эффективность определения красителя.