автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка эффективной технологии колорирования и гидрофобизации камуфляжных тканей из смеси целлюлозных и полиэфирных волокон

1.0 Введение

2.0 Литературный обзор

2.1 Камуфляжные ткани. Требования к камуфляжным 10 тканям.

2.2 Светостойкость текстильных материалов.

2.2.1 Светостойкость и состояние красителя в волокне.

2.2.2 Факторы, определяющие светостойкость окраски.

2.2.3 Влияние условий подготовки ткани, способов крашения и 17 заключительной отделки на светостойкость.

2.2.4 Светостабилизация окрашенных материалов.

2.3 Печатание пигментными красителями.

2.4 Гидрофобная отделка текстильных материалов.

3.0 Методическая часть.

3.1 Методика определения устойчивости окраски к трению.

3.2 Методика определения устойчивости окраски к «стирке».

3.3 Методика определения устойчивости окраски к «поту».

3.4 Методика определения устойчивости окраски к 52 дистиллированной воде.

3.5 Методика определения устойчивости окраски к 52 органическим растворителям.

3.6 Методика определения устойчивости окраски к 53 светопогоде.

3.7 Методика определения вязкости печатных красок по 54 линейке «Матисса».

3.8 Определение физико-механических свойств ткани.

3.9 Методика определения водоотталкивания.

3.10 Методика определения кислотостойкости тканей, 55 обработанных аппретами.

3.11 Методика определения маслоотталкивающих свойств 57 ткани.

3.12 Методика определения водонепроницаемости.

3.13 Методика определения адгезии.

3.14 Выбор и обоснование объектов исследования и их 61 характеристика.

4.0 Экспериментальная часть.

4.1 Подготовка текстильных материалов.

4.2 Выбор классов и марок красителей для крашения тканей 72 из смеси целлюлозных и полиэфирных волокон.

4.3 Разработка эффективной технологии крашения 81 целлюлозно-полиэфирных тканей.

4.4 Исследуемые показатели устойчивости окраски 84 гладкокрашенных тканей.

4.5 Выбор классов и марок красителей для печатания 85 целлюлозно-полиэфирных тканей, разработка эффективной технологии печатания, исследуемые показатели устойчивости окраски напечатанных тканей.

4.6 Совместимость отечественных пигментов и импортных 106 связующих.

4.7 Эффект маскировки на тканях, напечатанных 110 пигментами.

Проблема получения текстильных материалов из смеси целлюлозных и синтетических волокон с высокими показателями устойчивости окраски к светопогоде, к сухому трению и мокрым обработкам является актуальной и важной практической задачей, поскольку увеличение срока службы материала или изделия из него означает экономию дорогостоящих и дефицитных природных или синтетических продуктов и затрат на их производство. В ряде случаев существенное повышение качества окрашенного материала означает создание по существу новой продукции для использования в новых областях науки и техники, а также культуры и быта. В данном случае повышение светостойкости и устойчивости окраски к трению и мокрым обработкам дает возможность использования этих материалов в качестве обивочных материалов в автомобилях, чехлов и т.д. Кроме того, придание данным тканям на стадии заключительной отделки гидро - и олеофобности позволяет использовать их в качестве спецодежды, армейского камуфляжа, плащевых тканей, а также в бытовых целях; увеличивается срок службы изделий.

Проблема качества приобретает особенно актуальное значение в условиях рыночной экономики.

Таким образом, получение тканей с высокими показателями устойчивости окраски к светопогоде, трению и мокрым обработкам является актуальной и до конца еще не решенной проблемой. Многие текстильные материалы выходят из строя, не исчерпав полностью ресурс своей полимерной основы, поскольку красители обычно менее светостойки, чем полимерный материал. Эта проблема требует научно-обоснованного выбора текстильного материала (природа волокон, переплетение); выбора светостойких красителей и эффективной технологии колорирования (крашение, печатание); выбора препарата и технологии заключительной отделки. Этой проблеме и будет посвящена тема диссертации, которая имеет прямое отношение к ассортименту текстильных материалов, выпускаемых на ОАО «Балашовский текстиль».

Наиболее перспективным классом красителей для колорирования тканей из смеси природных и синтетических волокон являются пигменты.

Рассмотрим позицию и долю, которые занимает печать в отделочном производстве: 70% - гладкокрашеные ткани

20 % - набивные ткани 5 % - пестроткань 5 % - белая ткань (рис. 1) [41] Распределение красителей по классам показано на рис. 2. [40] Основное достоинство пигментов заключается в том, что их использование позволяет колорировать и целлюлозную и полиэфирную составляющие ткани красителями одного класса, получать широкую гамму чистых ярких окрасок, устойчивых при эксплуатации к мокрым обработкам и светопогоде. Эти красители универсального типа фиксируются на поверхности элементарных волокон с помощью полимерного связующего независимо от природы волокна. Пигментные красители в крашении и печатании смешанных тканей из целлюлозных и полиэфирных волокон составляют конкуренцию смеси активных и дисперсных красителей, поскольку технология применения пигментов более экономична (отсутствует промывка, одна стадия фиксации). Все это говорит в пользу пигментных красителей. На отделочных предприятиях текстильной промышленности в последние годы заметно усилилась работа по экономному расходу сырья, материалов, топливно- энергетических ресурсов, воды, а также по изысканию дополнительных резервов экономии, увеличению выпуска продукции из сэкономленных материалов. Эта работа проводится на основе совершенствования техники и технологии. По существу речь идет, естественно, не о сокращении объема потребления природных ресурсов, а об их более эффективном использовании, т.е. о сокращении их удельного расхода на единицу выпускаемого конечного продукта. [41]

Из-за использования водной технологии текстильно - отделочное производство относится к числу десяти наиболее энергоемких отраслей промышленности.

Более половины энергии, потребляемой в отделочном производстве, расходуется на сушку. [42]

Таким образом, отсутствие процесса промывки тканей, напечатанных пигментными красителями, дает решение сразу нескольких проблем:

1. Рациональное водообеспечение.

2. Проблема очистки промышленных стоков.

3. Энергосберегающая технология.

Целью работы является разработка эффективной технологии колорирования и гидрофобизации смешанных целлюлозно-полиэфирных камуфляжных тканей; получение высоких показателей устойчивости окраски к светопогоде, к сухому и мокрому трению, мокрым обработкам.

Пути выполнения работы включают в себя следующие стадии:

- выбор классов и марок красителей;

- выбор эффективной технологии колорирования хлопко - полиэфирных камуфляжных тканей ( крашение и печатание);

- испытания устойчивости окраски напечатанных тканей к сухому и мокрому трению, мокрым обработкам, светопогоде;

- анализ факторов, влияющих на качество гидрофобной отделки смешанных целлюлозно-полиэфирных тканей, напечатанных пигментами;

- выбор технологии и препарата для гидрофобной отделки целлюлозно-полиэфирных тканей, напечатанных композицией на основе пигментов;

- проведение испытаний образцов ткани на эффект водоотталкивания;

- проведение испытаний образцов смешанных целлюлозно-полиэфирных тканей, напечатанных пигментами, на наличие маскировочного эффекта в ИК-области спектра (приборы ночного видения).

Сущность работы

Данная работа направлена на повышение качества выпускаемой продукции ОАО "Балашовский текстиль", а именно камуфляжных хлопко-полиэфирных тканей, с наименьшими затратами.

Рассмотрены возможные пути колорирования данных тканей разными классами красителей и предложена оптимальная и эффективная технология колорирования композицией на основе пигментов. Проведенные испытания полученных образцов показали, что устойчивость окраски данных тканей соответствует требованиям ГОСТ 29222-91.

Кроме того, рассмотрены препараты для заключительной отделки тканей из смеси синтетических и природных волокон, напечатанных композицией на основе пигментов. Предложены препараты на основе акрилатов, придающие данным тканям необходимую гидрофобность.

Выбран препарат для гидрофобной отделки хлопко - полиэфирных тканей, напечатанных композицией на основе пигментов, отвечающий требованиям «цена - качество».

Автор защищает:

- эффективную технологию колорирования целлюлозно - полиэфирных камуфляжных тканей печатной композицией на основе пигментов;

- эффективную технологию гидрофобной отделки целлюлозно -полиэфирных тканей, напечатанных композицией на основе пигментов. 4 1

1-70% гладкокрашенные ткани. 2

2-5% пестроткань.

3-5% белые ткани.

4- 20% набивные ткани.

Рис. 1 Позиции текстильной печати.

4%

52%

52% - пигменты 27% - активные 10% - дисперсные 7% - кубовые 4% - прочие

10%

27%

Рис. 2 Мировое печатание по классам красителей.

Научная новизна

Научная новизна данной работы заключается в следующем:

• проведены исследования и установлены причины несовместимости гидрофобизирующего препарата на основе солей циркония и парафиновой эмульсии с композицией на основе пигментов;

• выбраны, обоснованы и предложены препараты для гидрофобной отделки смешанных целлюлозно-полиэфирных тканей, напечатанных пигментами, придающие им необходимый эффект водоотталкивания в соответствии с требованиями ГОСТ;

• выявлено, что близкая химическая природа компонентов печатной композиции и гидрофобизирующего реагента (акрилатная) позволяет получить высокий гидрофобный эффект.

Практическая значимость работы

• Разработаны теоретически и экспериментально обоснованы рекомендации по колорированию целлюлозно-полиэфирных камуфляжных тканей с целью получения высоких показателей устойчивости окраски к светопогоде, к сухому и мокрому трению, мокрым обработкам.

• Разработана технология гидрофобизации текстильных материалов, напечатанных пигментами различных фирм, с использованием олеофобизирующих препаратов на основе фторуглеродов и препаратов на основе акрилатов.

• Проведены исследования текстильных материалов, напечатанных пигментами различных фирм, на недешифруемость в ИК-лучах спектра (наличие маскировочного эффекта, т.е. невозможность обнаружения приборами ночного видения).

Структура и объем работы

Диссертационная работа содержит введение, 4 главы, выводы, список использованной литературы из 67 наименований.

6.0 ВЫВОДЫ

1). Изучено влияние ПАВ различной природы на подготовку к крашению и печатанию тканей из смесей целлюлозных и полиэфирных волокон, выпускаемых ОАО «Балашовский текстиль», и показано, что наилучшие технологические и потребительские свойства достигаются при использовании композиции анионактивных ПАВ (например, Коттокларин PN - препарат фирмы «Хенкель»).

2). Сравнительное изучение технологий крашения (колорирование целлюлозно-полиэфирных тканей красителями различных классов) показало, что разработанная экологичная технология крашения смесью дисперсных и прямых красителей обеспечивает устойчивости окраски к различным воздействиям на уровне 4-5 баллов.

3). Сравнительное обследование технологий печатания целлюлозно-полиэфирных тканей комбинацией красителей разных классов и пигментов показало преимущества последних по экологичности, экономичности, простоте технологии. Устойчивости окрасок, полученных при использовании пигментов, удовлетворяют требованиям ГОСТов РФ. Проведена оптимизация технологии печатания пигментами фирм «Клариант» и «Минерва».

4). Из ряда адгезивных материалов выбран для приклеивания тканей к кирзе (транспортерная лента) печатной машины перманентный клей «Кивотекс ДК 54 L» фирмы «Albert Rose»; данный адгезив обеспечивает длительный срок службы клеевого покрытия даже в жарких климатических условиях.

5). Выявлена необходимость введения в печатную краску препаратов гидрофобной природы для исключения забивания шаблонов печатной краской на основе пигментов. В качестве такого препарата выбрано масло для печати Printol S фирмы «Хенкель». Препараты подобного типа способствуют быстрой и эффективной очистке шаблонов после печати.

150

6). Выявлено, что акриловый загуститель в пигментных печатных красках, как гидрофильный продукт, ингибирует проявление гидрофобного эффекта на смешанных целлюлозно-полиэфирных тканях, обработанных парафиновой эмульсией с добавкой соединений циркония.

7). Изменение условий гидрофобной отделки целлюлозно-полиэфирных тканей парафиновой эмульсией с добавкой солей циркония (рН, температура, концентрация препарата) не обеспечивает положительного гидрофобного эффекта.

8). Показано, что использование фторорганических препаратов и препаратов на основе акрилатов позволяет обеспечить водоотталкивающий эффект на целлюлозно-полиэфирных тканях в случае пигментной печати на основе акриловых загустителей.

9). Хорошие результаты по гидрофобности достигаются в случае использования композиции на основе производного меламина жирных кислот и парафина за счет близкой химической природы компонентов печатной краски и гидрофобизирующего препарата.

10). Выявлено, что камуфляжные ткани, напечатанные по предлагаемой технологии пигментной печати, отвечают требованиям, предъявляемым к армейскому камуфляжу по устойчивости окраски и по наличию маскировочного эффекта по отношению к приборам ночного видения.

1. Кричевский Г.Е., Гомбкете Я. «Светоустойчивость окрашенных текстильных изделий». М., «Легкая индустрия», 1975, стр. 113-121.

2. Херберт Агстер «Пигментная печать и экология». Журнал «Текстильная химия» №1, 1996, стр. 14-15.

3. Кричевский ГЕ «Фотохимические превращения красителей и светостабилизация окрашенных материалов». М., Изд. «Химия», 1986, стр. 11-13, 174.

4. Giles С., McKay R. Text. Res. J., 1963, p. 15.

5. Кричевский Г.Е. Обзор «Светостойкость окрашенных -текстильных материалов». М., «Легпромиздат», 1972, стр. 12, 33-35.

6. Колористический справочник «Красители для текстильной промышленности». М., изд. «Химия», 1971, стр. 269-271.

7. Разуваев А.В. «Практическое колорирование армейского камуфляжа». Материалы 3 Конгресса химиков текстильщиков и колористов. Журнал «Текстильная химия», 1999, стр. 100-112.

8. Кричевский Т.Е., Корчагин М.В., Сенахов А.В. «Химическая технология текстильных материалов», М., Легпромиздат, 1985, стр.511517.

9. Техническое описание ТО РФ 17-77-304-00 к ТУ 17-77-5-00 «Ткани плащевые и курточные из химических нитей в основе и всех видов пряжи в утке», ОАО «Балашовский текстиль», 2000 г.

10. Техническое описание ТО РФ 17-77-285-99 к ГОСТ 29222-91 «Ткани плащевые из химических волокон и смешанные. Общие технические условия.», ОАО «Балашовский текстиль», 2000 г.

11. Технические условия ТУ 17-77-5-00 «Ткани плащевые и курточные из химических нитей в основе и всех видов пряжи в утке», ОАО «Балашовский текстиль», 2000 г.

12. Техническое описание ТО РФ 17-77-262-98 к ГОСТ 29222-91 «Ткани плащевые из химических волокон и смешанные. Общие технические условия». ОАО «Балашовский текстиль», 2000 г.

13. З.Андросов В.Ф., Голомб J1.M. «Синтетические красители в Текстильной промышленности». М., «Легпромиздат», 1978, стр. 304-308.

14. Степанов Б.И. «Введение в химию и технологию органических красителей». М., Изд. «Химия», 1977, стр.38-42.

15. Вольф JI.A., Иванова Г.В. «Охрана окружающей среды на предприятиях текстильной промышленности». Обзорная информация «Механика и энергетика». ЦНИИТЭИ «Легпром», 1987, стр. 26.

16. Бородкин В.Ф. «Химия красителей». М., Изд. «Химия», 1981, стр. 327331.

17. Андросов В.Ф., Петрова И.Н. «Справочник. Синтетические красители в легкой промышленности». М., Легпромиздат, 1989, стр. 184.

18. Калонтаров И .Я. «Устойчивость окрасок текстильных материалов к физико-химическим воздействиям». М., «Легпромиздат», 1985, стр.15.

19. Лаптев Н.Г., Богословский Б.М. «Химия красителей». М., Изд. «Химия», 1970, стр.20-23.

20. Романова М.Г., Гордеева Н.В. «Активные красители в текстильной промышленности». М., Изд. «Химия», 1986, стр. 182-184.

21. Материалы семинаров «Использование пигментных композиций в колорировании текстильных материалов». Журнал «Текстильная химия» №1, 1996, стр. 11.

22. Волхонская Н.С. «Основные тенденции в использовании пигментных композиций в текстильной промышленности». «Текстильная химия». 1996, стр.11-13.

23. Wigger Н. Aktueller Pigmentdruck. Textil Praxis International. - 1988. Bd 43, N 1, p. 45-48.

24. Бородкин В.Ф. «Химия красителей». М., Изд. «Химия», 1981, стр. 236.

25. Винюкова Г.Н. «Химия красителей». М., Изд. «Химия», 1979, стр.207.

26. Мельников Б.Н., Виноградова Г.И. «Применение красителей». М., «Легпромиздат», 1986, стр.42.

27. Лифенцов О.М., Мельников Б.Н. « Крашение и печатание тканей путем синтеза пигментов на волокне». М., «Легпромиздат», 1973, стр.12-15.

28. Гордеева Н.В., Романова М.Г., Ратновская Е.Д. «Кубовые красители в текстильной промышленности». М., «Легпромиздат», 1979, стр.56-58.

29. Вацлав Феликс «Химическая технология текстильных материалов». М., «Легкая индустрия», 1965, стр.296, 457-462.

30. Grajeck EI, Petersen WH / Text. Res. 1, 1962 , V 32 , №4, p.320-321.

31. ГОСТ 9733.6 2000 «Материалы текстильные. Методы определения устойчивости окраски к действию пота».

32. ГОСТ 9733.5 2000 «Материалы текстильные. Метод определения устойчивости окраски к действию дистиллированной воды».

33. ГОСТ 9733.13 2000 «Материалы текстильные. Методы определения устойчивости окраски к действию органических растворителей».

34. ГОСТ 28486-90 «Ткани плащевые и курточные из синтетических нитей».

35. ГОСТ 9733.2-83 «Материалы текстильные. Метод испытания устойчивости окраски к свету и погоде».

36. ГОСТ 9733.4-83 «Материалы текстильные. Метод испытания устойчивости окраски к стиркам».

37. ГОСТ 9733.27-83 «Материалы текстильные. Метод испытания устойчивости окраски к трению».

38. Каррадо Базоли «Система пигментной печати на текстильных материалах». Журнал «Текстильная химия» №1, 1996, стр. 22.

39. Bajaj P., Gupta Р.К., Bhatia М. Acrylic based thickeners for partial replaccement of Kerosene in pigment printing. Colourage, 1986, vol.33, №17, p. 27-29.

40. Ханс Унгер «Текстильная печать XXI века». Материалы симпозиума «Клариант и текстиль». Сочи 2001 г.

41. Альберт Льорт «Пигменты Принтофикс». Материалы симпозиума «Клариант и текстиль». Сочи 2001 г.

42. Под редакцией Б.Н. Мельникова «Прогресс текстильной химии». М. «Легпромбытиздат», 1988, стр.107.

43. Kim SY, Grady PL, Hersh SP. Text. Progress. 1984. Vol. 13, N3. P. 1-20.

44. Мельников Б.Н., Захарова Т.Д., Кириллова И.Н. «Физико-химические основы процессов отделочного производства». М., «Легкая индустрия», 1982, стр.187.

45. Слеткина Л.С., Ануфриева Ю.Я. «Придание текстильным материалам гидрофобности и олеофобности». Журнал ВХО им.ДИ Менделеева, 1976, Т.21, вып.1, стр.82-90.

46. Слеткина Л.С., Козлова С.Е., Севостьянова Ю.Я. «Современные методы получения гидро- и олеофобных текстильных материалов». Журнал ВХО им. ДИ Менделеева, 1981, вып.4, стр.415-420.

47. Киселев A.M. "Художественное оформление текстильных материалов способом печати": Учебное пособие / СПГУТД- СПб., 2000, стр. 72.

48. Ludovicl. Fibre е Colori. 1960, 10, р.551.

49. Schmitt С, Am. Dyestuff Rptr. 1960, 49, 25, p.127.

50. Weltzien W., Bull A.Z. ges. Textilind. 1962, 64, 5, p.369.

51. Глубиш П.А. «Применение полимеров акриловой кислоты и ее производных в текстильной промышленности». М., «Легкая индустрия», 1975, стр. 205.

52. Андросов В.Ф., Старикович Е.Е., Сорибеков Г.С. «Отделка изделий из полиамидных и полиакрилонитрильных волокон». М., «Легкая индустрия», 1978, стр. 243.

53. Salguain. Т. Teintex. 1960, 25, 7, р. 487.

54. Weber F. Text. Praxis. 1953, 8, p. 242.

55. Морыганов А.П. «Новая жизнь пигментов».h ttp: /7i vtex ti 1 е. г и/ar t i с 1 es/h tm 1 / art i с 1 es of Smirnova/masterclassOll .news.

56. Гандурин Л.И., Танвель А.Х., Фомина Г.М. «Перспективы развития техники и технологии печатания тканей». М., «Легкая индустрия», 1981, стр. 7.

57. Кричевский Г.Е. «Химическая технология текстильных материалов». Т2, М., РЗИТЛП, 2001, стр.420-423, 502.

58. Кричевский Г.Е. Лекции «Подготовка текстильных материалов. Теоретические основы». М., «РЗИТЛП, 1996, стр.3-7.

59. Кричевский Г.Е. «Химическая технология текстильных материалов». Tl, М., РЗИТЛП, 2001, стр.429.

60. Нессонова Т.Д., Гриневич К.П. «Применение кремнийорганических препаратов в текстильной промышленности». М., «Легкая индустрия», 1972, стр.10-12.

61. Каталог «Дисперсные красители». «Крата» АО «Пигмент» г. Тамбов, 2000 г.

62. ГОСТ 21810-76 «Красители органические. Прямой черный 2С». Технические условия.

63. ГОСТ 13553-78 «Красители органические. Прямой желтый светопрочный». Технические условия.

64. ГОСТ 26023-83 «Красители органические. Прямой оранжевый 2Ж». Технические условия.

65. Каталог «Прямые красители». АО «Колорос», 1998 г.

66. Андросов В.Ф., Голомб Л.М. «Синтетические красители в текстильной промышленности». М., «Легкая индустрия», 1968, стр.60.

67. Кричевский Г.Е. «Химическая технология текстильных материалов». М., РЗИТЛП, т 3, 2001, стр. 142-144.