автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка технологии колорирования текстильных материалов с камуфлирующей окраской в соответствии со специальными требованиями силовых структур

На правах рукописи

Разработка технологии колорирования текстильных материалов с камуфлирующей окраской в соответствии со специальными требованиями силовых структур

05 19 02 Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена в ГОУ ВПО Российском заочном институте текстильной и легкой промышленности, на кафедре текстильного колорирования и дизайна.

Научный руководитель: доктор технический наук, профессор заслуженный деятель науки РФ

Кричевский

Герман

Евсеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Киселев

Александр

Михайлович

кандидат химических наук

Андриевский

Александр

Михайлович

Ведущая организация:

ГУП Центральный научно-исследовательский институт хлопчатобумажной промышленности.

Зашита диссертации состоится ОКЛ,!^!^ 2004 г. в часов на

заседании диссертационного совета К-212.201.01 при Российском заочном институте текстильной и легкой промышленности по адресу: 123298, г. Москва, ул. Народного Ополчения 38, корпус 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского заочного института текстильной и легкой промышленности.

Автореферат разослан

2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета К-212.201.01:

Кандидат технических наук

Тихонова Таисия Петровна

Общая характеристика работы.

Актуальность работы.

Рубеж XX и XXI веков ознаменовался резким обострением политического и вооруженного противостояния, причем не в одном регионе и даже не на одном континенте, а в мире в целом, с многочисленными очагами локальных конфликтов. Потому актуальность темы, к сожалению, продиктована самой жизнью и ситуацией в мире. Глобализация сейчас затрагивает не только экономику и политику, но и оборонные усилия государств, борющихся с террористической агрессией, также глобальной.

Процесс разработки технологии производства тканей с камуфлирующей окраской для нашей армии начался в 80-х годах прошлого века силами ученых и технологов НИОПиКа, ИВНИТИ, Института им. Карбышева, Родниковского меланжевого Комбината и ЦНИХБИ. Хотелось бы особенно отметить вклад профессора Николая Степановича Докунихина, Абрама Львовича Бяльского, Галины Сергеевны Барановой, Виктора Васильевича Карпова и Владислава Константиновича Крюкова. Одной из первых удачных версий отечественного камуфляжа был "дубовый лист", где фон окрашивался специально подобранной смесью кубозолей, а рисунок печатался кубовыми красителями марки "ГГ.

Камуфляж — в пеоеводе с французского - означает маскировка. Таким образом, назначение специальной ткани с камуфлирующей окраской -замаскировать, скрыть обьект как в видимой, так и в ИК-области путем разбивки его силуэта на пятна различной формы и окраски (в ИК-области -различной интенсивности), выглядящие естественно для данной местности и, таким образом, сливающиеся с окружающей средой.

Актуальность данной работы состоит в необходимости создания "инструмента", позволяющего максимально упростить и ускорить процесс разработки типовых проводок и рецептур крашения и печатания материалов с камуфлирующей окраской, с безусловным соблюдением всех специальных требований, предъявляемых к камуфляжу для силовых структур.

Цели и задачи работы.

Задача по колорированию камуфлированных тканей должна выполняться в соответствии с тремя, определяемыми заказчиками -силовыми структурами, требованиями, отвечающими условиям эксплуатации:

- колористика (цвет и рисунок пятен),

- устойчивости окраски,

- ремиссия (показатели отражения в ИК-области).

Цель данной работы - разработка методологии (алгоритма) решения триединой задачи крашения и последующего печатания тканей, обладающих маскирующими свойствами в дневное и ночное время, а также имеющих необходимый уровень устойчивостей окраски.

До сих пор преобладает эмпирический способ решения задачи колорирования камуфляжа, то есть создание новых камуфляжных рисунков (частично или полностью с другими требованиями) на основе

Г рос национальна^)

I БИБЛИОТЕКА |

предшествующих наработок по другим видам. Задача данной работы состоит в разработке принципиально другого, системного подхода к проблеме и созданию четкого, последовательного алгоритма решения задачи колорирования камуфляжа со специальными требованиями силовых структур. Задача состоит в разработке рациональной технологии колорирования, в том числе создании математической модели, выявляющей взаимосвязь между требованиями и способами их выполнения, и созданию на основе данной модели программы по расчету рецептур.

Общая характеристика обьектов и методов исследования.

Исследования проводились в лабораторных условиях с последующей проверкой полученных результатов в производстве и в полевых условиях.

В работе использованы хлопчатобумажные и смешанные ткани саржевого переплетения различной поверхностной плотности.

Объектами исследования являлись жидкие восстановленные формы сернистых красителей марки Дирезул, дисперсии пигментов для текстильной печати марки Принтофикс, композиция для пигментной печати марки Принтофикс, состоящая их связующего Биндер 77, загустителя Фердикер CN, закрепителя Фиксирер WB, мягчителя Вайхмахер HW.

Экспериментальные исследования проводились с применением современных методов физико-химического анализа, спектрофотометрии, в том числе инфракрасной, программного обеспечения расчетов рецептур и математического моделирования. Прочие экспериментальные исследования проводились в соответствии с ГОСТ с использованием стандартных методик оценки качества, устойчивостей окраски текстильных материалов к различным воздействиям. '

Научная новизна;

Впервые задача колорирования текстильных материалов с камуфлирующей окраской в соответствии с требованиями силовых структур решается не эмпирическим путем, а на основе системного подхода с созданием четкого алгоритма.

1. Выбраны параметры, определяющие качество текстильного материала с камуфлирующей окраской, общие для всех видов камуфляжа: цвет, устойчивости окраски и ремиссия в ИК-области. Между данными параметрами выявлена взаимосвязь и сформулирована на количественном уровне для создания математической модели.

2. Разработана концепция рационального колорирования камуфлированных тканей с учетом предъявляемых к текстильным материалам с камуфлирующей окраской специальных требований силовых структур.

3. С применением методов математического моделирования создан алгоритм решения задачи колорирования тканей с камуфлирующей окраской и создана программа расчета рецептур крашения и печати с учетом комплекса требований по цветовым, прочностным характеристикам и ремиссионным показателям.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

1. Разработаны теоретически обоснованные и экспериментально подтвержденные рекомендации для предприятий по крашению и печатанию тканей с камуфлирующей окраской в соответствии с требованиями силовых структур.

2. Разработанная технология оптимального колорирования тканей с камуфлирующей окраской внедрена и применяется в России с 1996 года. По данной технологии в России и СНГ выпускается в настоящее время от 20 до 30 млн. кв. метров камуфлированных тканей в год.

Практическое внедрение в конкретных производственных условиях предприятий России осуществлено на таких ведущих предприятиях, как: ОАО Шуйские Ситцы (иван. обл.), ЗАО Орентекс (Оренбург), АО Родники-Текстиль (иван. обл.), Кохма-Текстиль (иван. обл.), 1-я Московская Ситценабивная фабрика, Славия (Щелково, моск. обл.), Красный Октябрь (Каменка Иван. обл.).

3. Результаты, полученные в ходе исследования, вошли в каталоги, проспекты и техническую информацию фирмы Клариант, а также в технологические регламенты вышеперечисленных текстильных предприятий.

4. В соответствии с требованиями, предьявляемыми к камуфлированным текстильным материалам в России, выпускаются три готовые смесовые марки красителей: жидкий сернистый краситель Дирезул оливково-зеленый RDT-3YS для крашения камуфляжного фона (выпуск - от 500 до 550 тонн/год) и две марки текстильных пигментов для печати пятен рисунка: Принтофикс зеленый Н-СА (15 т/г) и коричневый Н-СА - (12 т/г).

Автор защищает:

1. Алгоритм решения триединой задачи "цвет - устойчивости окраски - ремиссия", основанный на "методе треугольника" - "МТ", заключающемся в последовательном и согласованном выполнении стоящих в вершинах треугольника требований, с последующей поэтапной коррекцией "от вершины к вершине", вплоть до достижения необходимых результатов.

2. Технологию эффективного и рационального колорирования текстильных материалов с камуфлирующей окраской в соответствии со специальными требованиями, по схеме:

а), крашение фона жидкими водорастворимыми формами восстановленных сернистых красителей (марки Дирезул),

б), печатание выбранными текстильными пигментами (марки Принтофикс) камуфляжного рисунка различных видов на различных субстратах.

Апробация работы.

Основные результаты работы доложены на:

- III Конгрессе химиков-текстильщиков и колористов в Москве, 2000,

- II Конгрессе химиков-текстильщиков и колористов в Иваново, 1996,

- Семинаре WIFI в Австрии, Вене, 1997,

- Симпозиуме "Текстильная печать сегодня с точки зрения практика",

1-я Московская Ситценабивная фабрика, 1996,

- Симпозиумах фирмы Клариант в Москве, 1998, в Иваново, 1999,

Санкт-Петербурге, 2000, в Сочи, 2001, в Ялте, 2002, в Алматы, 2003, в

Иваново, 2004.

Структура и обьем диссертационной работы.

Работа состоит из аннотации, введения, литературного обзора, методической части, экспериментальной части с обсуждением результатов, выводов, списка использованной литературы из 85 наименований и приложения со списком авторских публикаций и перечнем рисунков, таблиц и прилагаемых образцов.

Основное содержание работы.

Во введении предоставлены основные аспекты работы, позволяющие определить ее актуальность, цели и задачи, этапы и пути решения поставленных задач, обьекты и методы исследования, научную новизну, практическую значимость и реализацию результатов.

1. Аналитический обзор литературных источников содержит анализ публикаций в области разработки красителей и технологий для производства камуфлированных текстильных материалов со специальными требованиями. В обзоре рассмотрены комплексные требования, предъявляемые к специальным текстильным материалам с камуфлирующей окраской, с точки зрения как устойчивостей окраски и колористических показателей так и специальных требований по недешифруемости в приборах ночного видения. В обзоре также проанализированы способы выполнения данных требований. В обзоре источников представлены также разработки по созданию красителей и технологий, обеспечивающих получение недешифруемой окраски.

2. Методическая часть посвящена описанию объектов и методов исследования. В качестве объектов исследования выступают ткани различного волокнистого состава саржевого переплетения для производства камуфляжа специального назначения. Также объектом исследования являются красители, пигменты и ТВВ для текстильной печати. Рассмотрены методики определения показателей устойчивостей окраски камуфлированных текстильных материалов к мокрым обработкам, сухому и мокрому трению, поту. Также рассмотрены методики измерения показателей ремиссии (отражения) в ИК области спектра и визуальной оценки недешифруемости камуфлированного обьекта в приборах ночного видения.

3. Экспериментальная часть и обсуждение результатов состоит из 7

глав.

3. Экспериментальная часть н обсуждение результатов.

3.1. Анализ комплексных требований к текстильным материалам с камуфлирующей окраской и способов их выполнения.

3.1.1. Ремиссия текстильного материала в инфракрасной (ИК) области.

Анализ ИК-спектров природных обьектов, предметов и тел позволяет поставить задачу маскировки в ближней инфракрасной спектральной области, которая лежит в пределах от 700 до 1200 наннометров (в диапазоне

900-1000 нм работают современные приборы ночного видения). Все предметы и тела имеют в этой области определенный коэффициент отражения, или процент ремиссии. При ремиссии, близкой к 100%, тело ярко светится, при близкой к 0% - наоборот, выглядит "черной дырой". Коэффициенты отражения большинства природных объектов (стволов и листвы деревьев, почвы, камней, глади водоемов и т.д.) различаются между собой и лежат в пределах 10-80%. Ремиссия собственно текстильного материала зависит в основном от красителей, которыми он окрашен (так как все красители имеют свои характерные спектры в ИК-области). При ремиссии значительно выше 70% фигура человека ярко "горит" и легко обнаруживается приборами ночного видения. При ремиссии ниже 5-10% силуэт "проваливается" сквозь природный фон, выглядит четким черным пятном и также легко дешифруется (рис. 1).

После появления первых приборов ночного видения защитная одежда была гладкокрашеной специально подобранными (с низкой собственной ремиссией) красителями, обеспечивающими маскировку излучения человеческого тела. Такая маскировка не была совершенной, и следующим этапом была разработка пятнистого камуфляжа.

Задача колорирования недешифруемого камуфляжа заключается в следующем:

создании рисунка, стилизованно повторяющего характер определенной местности: леса, пустыни, гор, степи и т.д.,

- подборе красителей, обеспечивающих определенный уровень ремиссии для каждого цвета (обычно от трех до пяти), индивидуальный, но лежащий в пределах от 10 до 60% (например, в случае трехцветного типа "Флора": коричневый - 10-20%, темно-зеленый - 30-40%, оливковый (фон) -40-50%.

Задача маскировки в ИК-диапазоне считается выполненной, если фигура или предмет выглядят в приборе ночного видения "разбитыми" на части, по-разному отражающие в ИК-области спектра, то есть имеющие показатели ремиссии, характерные для данной местности.

3.1.2. Разработка камуфляжного рисунка. Первоочередной задачей при разработке камуфляжа является определение характеристик местности, для которой предназначается камуфляж, с целью создания адекватного маскирующего рисунка как в видимой области, так и в ИК-части спектра.

Для определения характеристик местности проводится фотографическая сьемка местности в различных масштабах, а также аэрофотосъемка местности, причем в двух диапазонах: видимом и инфракрасном (ИК). Камуфляжный рисунок состоит из пятен определенных форм, размер и цветов, а в качестве приложения к рисунку содержатся показатели ремиссии (с допусками) по каждому пятну, в виде кривых отражения в % в диапазоне от 700 до 1200 нм.

3.1.3. Анализ существующих технологий колорирования камуфляжа. Раздел посвящен критическому разбору существующих технологий крашения и печати камуфляжа. Анализ показал, что наиболее современной и

зона 900-1000 нм - область действия современных приборов ночного видения

оправданной с технологической, экономической и экологической гочск зрения является технология крашения фона жидкими восстановленными сернистыми красителями или (в случае крашения смешанных целлюложо-ПЭФ тканей, особенно в светлые и средние тона фона) пигментами с последующей в обоих случаях пигментной печатью.

3.1.4. Устойчивости окраски камуфлированного текстильного материала. При рассмотрении показателей устойчивости окрасок текстильного материала с камуфлирующей окраской необходимо принимап, во внимание, что они зависят не только от применяемых классов и марок-красителей, но и от качества применяемого волоконного сырья (хлопка, ПЭФ), качества подготовки текстильного материала, соблюдения технологического режима на предприятии, используемых ТВВ, в том числе их подбора для заключительной отделки, характеристик и степени плюса оборудования, технологических показателей пара и воды,

С учетом всех вышеприведенных параметров проводилась интегральная сравнительная оценка с точки зрения устойчивостей окраски, получаемых при крашении фона и печатании камуфляжного рисунка различными классами красителей. Результаты сравнительных производственных испытаний различными способами колорировапия, проведенных на АО "Кохма-Текстиль" и АО "Родники-Текстиль" па хлопчатобумажной камуфлированной сарже, приведены в табл. 1.

Табл. 1. Устойчивости окрасок хлопчатобумажной камуфлированной саржи, окрашенной и напечатанной различными классами красителей (баллы)

Вид устойчивости окраски Требования Крашение и печать кубовыми красителями Крашение сернистыми, печать кубовыми красителями Краи)енио Дире!у мчи. печать Принтофиксами Н

Стирка (.40° 4-5 4-5/5 5 <<

Стирка 3. 60° 4-5 4-5/5 5/5

Светостойкость 4-5 5-6/5-6/4 3/5-6/4 4-5/5-6/5-6

Сухое трение 3-4 4 4 4

Мокрое трение 2-3 2 -> 3

Вола 4-5 4-5 5 5

Пот шелочной 4-5 4/4-5 3-4/5 4-5/5

Химическая чистка 5 5 5 5

Анализ проведенных испытаний позволяет сделать вывод о том, что выбранный способ колорирования (крашение фона жидкими сернистыми красителями и печатание камуфляжного рисунка пигментами) позволяет получить все показатели устойчивости окраски в пределах предьявляемых

требований, на уровне кубовых или даже несколько выше, в особенности по мокрому трению.

3.2. Разработка рационального способа крашения фона камуфляжной ткани с ремиссионными требованиями с применением восстановленных жидких форм сернистых красителей.

Жидкие водорастворимые сернистые красители, восстановленные в процессе их производства, выпускаются в стабилизированной форме фирмой Клариант под маркой Дирезул и применяются во многих странах для колорирования гладкокрашенных камуфлированных тканей. Это объясняется не только высокими прочностными характеристиками данных красителей, но и известными возможностями достаточно широкого выбора из гаммы марок красителей, обладающих высокой степенью поглощения в ИК-диапазоне, соответственно, низкой ремиссией на уровне от 10% до 30%.

При переходе от гладкокрашенных текстильных камуфлирующих материалов к камуфляжу с защитным рисунком существуют три предпочтительных способа колорирования, позволяющих добиться необходимых ремиссионных показателей: а). 100% печать пигментами, б), печать пигментами по фону, окрашенному пигментами или в), печать пигментами по фону, окрашенному сернистыми красителями. В случаях а), и б), добиться необходимых ремиссионных показателей позволяет подход, изложенный в главе 3.3.

В случае в), сложность состоит в том, что нельзя использовать рекомендуемые из ассортимента для гладкокрашенного камуфляжа марки сернистых красителей, так как печать по окрашенному ими фону будет иметь коэффициенты ремиссии, не превышающие отражение фона. В то время как "пятнистый" камуфляж, как было показано выше, должен давать "разбивку" фигуры. Поэтому ремиссия фона должна быть на уровне самого высокого ремиссионного диапазона. Для камуфляжа российских силовых структур этот уровень составляет 40-50%.

Была поставлена задача и решена разработкой готовой смеси красителей (выпускаемой в жидкой восстановленной форме под названием Дирезул оливково-зеленый КБТ-3У8), обеспечивающей необходимые ремиссионные и колористические характеристики.

33. Исследование и выбор пигментов, пригодных для колорирования материалов с камуфлирующей окраской. Создание и применение базы данных по их колористическим и ремиссионным показателям.

3.3.1. Исследование и выбор пигментов для колорирования камуфляжных рисунков на основании их колористических прочностных и ремиссионных показателей.

Необходимым требованиям к пигментам и их выпускным формам отвечает гамма текстильных пигментов марки Принтофикс, с которыми проводилась вся дальнейшая работа. Для 20 марок пигментов были сделаны концентрационные серии и составлен график цветового охвата гаммы. С целью выбора марок, обеспечивающих необходимые требования по

ремиссии, были определены показатели отражения в ИК-области каждого пигмента в зависимости от концентрации.

В результате анализа колористических и ремиссионных показателей гаммы пигментов Принтофикс были выбраны для колорирования камуфлированных текстильных материалов четыре пигмента из исследованной гаммы Принтофикс: желтый H-RNC (CI Pigment Yellow 83), красный H-3BD (CI Pigment Red 210), синий H-BFC (CI Pigment Blue 15), черный H-TR (CI Pigment Black 7). Результаты измерения коэффициентов отражения в ИК-области (ремиссии) для выбранных марок представлены в табл. 2. Цветовой охват цветных марок позволяет с их помощью получать все камуфляжные оттенки, а с помощью черного возможна коррекция ремиссии.

Табл.2 Коэффициенты отражения образцов саржи, напечатанных пигментами марки Принтофнкс Н_

ПРИНТОФИКС н % Ремиссии

CK* Марка СЛ. Концентр 700 800 900 IOOO 1100

г/кг аиия HM HM HM HM MM

25 Желтый H-RNC Р Y 83 CK 88 90 90 90 92

1/19 87 89 89 89 92

30 Красный H-3BD PR2I0 CK 86 88 89 89 90

1/19 88 90 89 89 91

20 Синий H-BFC PBU5 CK б 38 83 86 82

1/19 35 82 88 88 90

40 Черный H-TR РВ1с7 CK 4 4 4 4 4

1/19 20 21 24 25 26

•ОС - стандартная концентрация, 1/19 - купюра 1/19

3 3 2. Изучение способа коррекции показателя отражения в ИК-области. Исследована концентрационная зависимость ремиссионных показателей пигмента Принтофикс черный Н-ТЯ (рис. 2). Показано, что с помощью пигмента Принтофикс черный H-TR может быть откорректирована (снижена) ремиссия окрасок до требуемых значений. Способ коррекции показан на рис. 3. Кривая 1 соответствует коэффициенту ремиссии образца, напечатанного по рецептуре, рассчитанной на базе колористических показателей триады выбранных пигментов и позволяющей получить заданный цвет. Кривая 2 соответствует коэффициенту ремиссии образца, напечатанного по исходной рецептуре с добавлением 2 г/кг Принтофикса черного Кривая 2 находится внутри заданного

ремиссионного допуска.

Разработанным способом - введения черного пигмента - могут быть откорректированы все рецептуры камуфляжных оттенков, так как среди них отсутствуют яркие, спектральные цвета. Кроме того, разработанный способ корректировки пригоден не только для печати, но и для пигментного крашения, так как для пигментов колористические и ремиссионные закономерности сохраняются неизменными и в печати, и в крашении.

Рис.2 Зависимость показателей ремиссии образца, напечатанного пигментом Принтофикс черный H-TR

% рсыисиш

700 800 900 1000 1100

Длина волны, нм

3.4. Разработка состава композиции для печатания тканей с камуфлирующей окраской пигментами и оптимизация рецептуры пигментной печати.

Повышенным требованиям к композиции, применяемой для печатания камуфляжных текстильных материалов, отвечает композиция марки Принтофикс. В результате проведенных исследований и испытаний разработана 4-компонентная композиция и рецептура для печатания камуфляжных рисунков на основе связующего биндер 77, загустителя Фердикер CN, закрепителя Фиксирер WB и мягчителя Вайхмахер HW, обеспечивающая необходимый уровень устойчивости окрасок к физико-механическим воздействиям, мокрым обработкам и светопогоде, а также обладающая хорошими показателями в производстве (такими, как легкость в приготовлении, стабильная вязкость и т.д.).

3.5. Применение методов математического моделирования для решения задачи цветовоспроизведения камуфлирующих окрасок тканей.

Для решения поставленной задачи разработки алгоритма был выбран наиболее распространенный в России и СНГ тип камуфляжных рисунков: лесной типа "Флора". В связи со сформулированным выше триединством

Рис.3 Способ коррекции показателя ремиссии с помощью

Приитофикса черного H-TR на образце зеленого цвета камуфляжного рисунка

% Ремиссии

i

20 '

I

I

Ю I

о I-

700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100

Длина волны, нм

1 - без приитофикса черного H-TR

2 - с 2 г/кг приитофикса черного H-TR

I I допуск

поставленной задачи, для каждого из цветов камуфляжного рисунка должны быть выполнены три основных требования:

1. Соответствие цвета заданному эталону в пределах допусков по ДЕ,

2. Соответствие ремиссии цвета в ближней ИК-области заданному спектральному интервалу с допусками 10%

3. Соответствие характеристик устойчивостей окраски заданным. При этом, если 1-е и 3-е требования обычно являются общими для всех

цветов разрабатываемого камуфляжа, то ремиссионный интервал задается для каждого цвета индивидуально.

В качестве исходных данных для каждого пигмента необходимы: базовые калибровочные серии, применяемые для компьютерных расчетов рецептур воспроизведения цвета, калибровочные данные по ремиссии в ближней ИК-области, данные по требуемым устойчивостям окраски.

Стандартный подход к компьютерному расчету рецептур предполагает перебор всевозможных триад красителей (пигментов), выявление среди них пригодных для получения заданного цвета и, собственно, расчет рецептур. При этом тем или иным способом решается система нелинейных уравнений следующего вида:

где С[3] - вектор концентраций красителей/пигментов; К[3] - вектор координат цвета (ХУ2 ИЛИ Ь*а*Ьф);

- заданные координаты камуфляжного цвета (фона или пятна).

Таким образом, каждой из возможных триад соответствует

фиксированная рецептура, которая имеет соответствующий спектр отражения в ближнем ИК. В настоящей работе сделана попытка формализации и алгоритмизации такого метода, который обеспечивал бы комплексное выполнение первых двух требований триединой задачи. Данная разработка реализована программно и протестирована с положительными результатами.

Прежде всего необходимо найти решение двух основных проблем: моделирование спектра отражения в ближней ИК-области и модификация системы (1) с целью учета в ней ремиссии моделируемого цвета.

Первая проблема решена путем распространения действия закона Ламберта-Бэра [1] на область ближнего ИК и моделирования зависимости спектра отражения от концентраций на этой основе. Для подтверждения этого был проведен анализ экспериментальных данных по ремиссии отражения в ИК-области отдельных марок пигментов (фактически калибровочные серии в ИК-области) и их смесей.

Для решения второй проблемы представляется целесообразным модифицировать систему уравнений (1) путем введения в нее четвертого, высокопоглощающего в ИК-области, пигмента (соответственно размерность вектора С увеличивается до 4). При этом четвертый краситель выбирается с заведомо низкой ИК-ремиссией (черный или некоторые марки зеленого), что позволяет варьировать этот показатель в смеси, изменяя концентрацию высокопоглощающего пигмента. Это приводит к переопределению системы (1), которое можно устранить одним из следующих способов:

- ввод дополнительной «координаты» (уравнения); в данном случае это может быть только жестко привязанное к длине волны значение требуемого коэффициента ремиссии в ИК-области,

- ввод целевой оптимизационной функции, при которой решение задачи обеспечивает требуемую ремиссию смесевой окраски по всей длине спектра ближнего ИК. Данный подход представляется более целесообразным, именно он реализован программно с возможностью выбора

любого числа спектральных точек от 1 до 5 из диапазона А.[М]=[700,800,900,1000,1100 нм]. В общем виде целевая функция имеет вид:

где X - длина волны ИК-области

И.х(С) - смоделированное значение ИК-ремиссии на определенной длине волны,

^ - среднее из пороговых (для заданного цвета) значений ИК-ремиссии на той же длине волны.

Исходя из вышеизложенного, алгоритм решения задачи цветовоспроизведения каждого из камуфляжных цветов, в общем случае состоит из следующей последовательности шагов:

1. Выбор первой триады, обеспечивающей воспроизведение заданного цвета.

2. Выбор дополнительного красителя из числа низкоремиссионных. Проверка цветовоспроизведения. Если он не годится, то п.6.

3. Определение максимума концентрации дополнительного красителя. Если при ней ИК-ремиссия выше заданного интервала, то п.6.

4. Решение оптимизационной задачи (1) с условием (2). Проверка по данным устойчивостей окраски. Если устойчивости не удовлетворяют, то п.6.

5. Оформление результатов для их дальнейшей оптимизации.

6. Если есть еще дополнительные пигменты, то выбор следующего и п.З.

7. Если есть еще допустимые триады, то выбор и п.2.

8. Вывод и оптимизация результатов.

При расчете рецептур крашения фона используются обычные калибровочные серии, и расчет ведется по базовому субстрату. При расчете рецептур печатания камуфляжных рисунков используются базовые серии пигментов, но данные субстрата заменяются на к^ фона.

Изложенный подход, в принципе, является универсальным и может быть применен не только для расчета рецептур печати, но и крашения фона. 3.6. Экономические и экологические аспекты технологии оптимального колорирования камуфляжных текстильных материалов.

Практическим опытом предприятий Ивановской области (ЗАО Шуйские Ситцы, Красный Октябрь, Родники-Текстиль, подтверждено, что в результате перехода на крашение фона жидкими восстановленными сернистыми красителями и печатание пигментами, повысилась сортность: количество ткани, выпускаемой первым сортом, увеличилось на 15-20%.

Расчет эффективности внедрения разработанного алгоритма решения задачи колорирования камуфлированных тканей в соответствии с требованиями силовых структур показывает, что время на разработку нового рисунка сокращается в 7-8 раз, а количество связанных с этим производственных затрат (расход ткани, электроэнергии, пара, воды, загрузка оборудования) - на 85%.

3.7. Аппаратурное оформление процесса и результаты производственных испытаний.

В зависимости от субстрата и имеющегося парка машин на текстильном предприятии, технология рационального колорирования камуфлированных текстильных материалов может быть реализована 4 способами, показанными на рис. 4.

Рис.4 Технологическая схема колорирования хлопчатобумажных и смешанных тканей с камуфлирующей окраской

Общие выводы по работе

Итогом работы является теоретическое обоснование и решение научно-практической проблемы разработки химической технологии колорирования текстильных материалов с камуфлирующей окраской в соответствии с требованиями силовых структур.

1. На основе анализа литературных источников определены комплексные требования, предъявляемые к специальным текстильным материалам с камуфлирующей окраской, с точки зрения как устойчивостей окраски и колористических показателей, так и специальных требований по недешифруемости в приборах ночного видения. Также проанализированы способы выполнения данных требований.

2. Анализ литературных источников показал, что не класс в целом, а только специально отобранные марки кубовых красителей отвечают специальным требованиям по поглощению в ИК-области.

3. Анализ литературных источников показал, а практика текстильных предприятий подтвердила возможность использования отдельных марок

современных сернистых красителей нового поколения (в жидкой восстановленной форме) для достижения необходимых требований по устойчивостям окраски для гладкокрашенного камуфляжа.

4. Выбраны три параметра, определяющие качество текстильного материала с камуфлирующей окраской, общие для всех видов камуфляжа: цвет, устойчивости окраски и ремиссия в ИК-области. Между данными параметрами выявлена взаимосвязь и сформулирована на количественном уровне для создания математической модели.

5. Разработана концепция рационального колорирования текстильных материалов с камуфлирующей окраской, которая обеспечивает выполнение всех предъявляемых силовыми структурами требований и не нуждается в дополнительном аппаратурном оформлении.

6. Разработанный способ выполнения триады требований "цвет -устойчивости окраски - ремиссия" основан на "методе треугольника", заключающемся в последовательном выполнении стоящих в вершине треугольника требований, с последующей поэтапной коррекцией "от вершины к вершине", вплоть до достижения необходимых результатов.

7. С применением методов математического моделирования создан алгоритм решения задачи колорирования. тканей с камуфлирующей окраской и создана программа расчета рецептур крашения и печати с учетом комплекса требований по цветовым, прочностным характеристикам и ремиссионным показателям.

8. Разработанный алгоритм решения задачи колорирования тканей с камуфлирующей окраской в соответствии со специальными требованиями силовых структур позволяет быстро и надежно проводить расчет рецептур крашения и печати с учетом комплекса требований по цветовым и прочностным характеристикам и ремиссионным показателям.

9. Предложена рациональная технология колорировании 100% хлопчатобумажных текстильных материалов (а также материалов с вложением ПЭФ не более 20%), состоящая из крашения фона камуфляжа жидкими сернистыми красителями в восстановленной форме марки Дирезул с последующим печатанием текстильными пигментами на основе композиции из акрилатных сополимеров марки Принтофикс.

10. При колорировании смешанных тканей из целлюлозно-полиэфирных волокон с долей ПЭФ, составляющей более 20%, крашение фона может проводиться специально подобранными дисперсными и активными красителями либо, что более экономично - пигментами, с последующим печатанием пигментами.

11. Показано, что наиболее удобными и надежными в работе являются готовые смесовые выпускные формы красителей как для крашения фона, так и для печатания рисунка (созданные и внедренные при непосредственном участии автора).

Авторские публикации по теме работы:

1. Разуваев А.В., Колорирование армейского камуфляжа. Сборн. тез. Пленарных и стендовых докладов Ш Конгресса химиков-текстильщиков и колористов. М., РСХТК, 2000, с. 41-46.

2. Разуваев А.В. Практическое колорирование армейского камуфляжа. Материалы Ш Конгресса химиков-текстильщиков и колористов. Текстильная химия, 2000, No. 2 (18), с. 100-112.

3. Разуваев А.В. Оптиколор: концепция оптимального колорирования целлюлозных материалов и их смесей в России. Материалы II Конгресса химиков-текстильщиков и колористов. Текстильная химия, 1997, No. 1 (10), с. 63-67.

4. Разуваев А.В. Особенности колорирования камуфляжа по технологии фирмы Клариант в соответствии с предьявляемыми МО требованиями. Материалы Симпозиума ф. Клариант "Текстильная печать сегодня с точки зрения практика" на 1-й Московской ситценабивной фабрике, 16.10.1996.

5. Razuvaev A. Método de tintura aplicado con el fin de consequir la coloracion adecuada del camuflaje según el procedimiento y la tecnología de ta firma Clariant, en correspondencia con las exigencies del Ministerio de Defensa de la Federación Rusa. Clariant-Iberica, Textil Espania, 1997, No.l, p. 2-24.

6. Razouvaev A. Camouflage - Kolorierung nach der Technologie der Firma Clariant den Anforderungen des Verteidigungsministeriums entsprechend, Symposium WIFI Wien, 29613/07-6,14.01.1997, S. 12-22.

7. Разуваев А.В. Унгер X. Колорирование армейского камуфляжа. Материалы Симпозиума "Текстильная печать-2000", С-Петербург, 2223.03.2000, с. 52-81.

8. Razouvaev A. Russia. Textile Industry: General Situation. Sulphur Dyes Bulletin Marketing No.5, Clariant Productos SA., 1998,109-113.

РосЗИТЛП Заказ ЗбО , Тираж экз.

№13592

ф АННОТАЦИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ.

1.1. Камуфлирующая окраска в природе, предпосылки и история появления камуфлированных тканей.

1.2. Понятие и принцип маскировки в дневное и в ночное время. Дешифровка.

1.3. Проблема ИК-маскировки и спектральные требования, предъявляемые к камуфляжу в ближней ИК-области спектра.

1.3.1. Современные полевые инфракрасные приборы ночного видения.

1.3.2. Характеристики инфракрасного отражения объектов окружающей среды.

1.3.3. Требования по устойчивостям окраски камуфляжных текстильных изделий.

1.4. Специальные красители, разработанные для колорирования текстильных материалов с камуфлирующими свойствами.

1.4.1. Красители для крашения и печатания целлюлозных текстильных материалов с камуфлирующей окраской.

1.4.2. Красители для колорирования камуфляжных текстильных материалов из синтетических волокон.

1.4.3. Специальные красители, обладающие свойством инфракрасной флуоресценции.

1.5. Колорирование пигментами камуфляжных текстильных материалов.

1.6. Современные исследования в области крашения, печатания и заключительной отделки текстильных материалов с камуфлирующей окраской.

2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Объекты исследования.

2.1.1. Текстильные материалы.

2.1.2. Красители, используемые для колорирования текстильных материалов с камуфлирующей окраской.

2.1.3. Текстильно-вспомогательные вещества, применяемые в печатании пигментами.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Методика снятия спектров отражения в видимой и ближней ИК-области.

2.2.2. Методика контроля качества маскировки в ИК-области.

2.2.3. Методика приготовления стандартной печатной краски для определения устойчивостей окраски пигментами.

2.2.4. Методика приготовления пигментной печатной краски для печатания в производственных условиях.

2.2.5. Методика определения устойчивости окраски к трению.

2.2.6. Методика определения устойчивости окраски к стиркам.

2.2.7 Методика определения устойчивости окраски к поту.

2.2.8. Методика определения устойчивости окраски к дистиллированной воде.

2.2.9. Методика определения устойчивостей окраски к свету.

2.2.10. Методика ускоренного испытания устойчивостей окраски к свету в условиях искусственного освещения ксеноновой лампой.

2.2.11. Методика определения устойчивостей окраски к свету и погоде.

2.2.12. Методика ускоренного испытания устойчивостей окраски к свету и погоде в условиях искусственного освещения ксеноновой лампой.

2.2.13. Методика определения термоустойчивости пигментов.

2.2.14. Методика определения устойчивости к химической чистке.

2.2.15. Методика определения устойчивости к хлорированной воде.

2.2.16. Методика проведения опытной носки полевых костюмов с камуфлирующей окраской и оценки результатов.

2.2.17. Методика определения количества свободного формальдегида на текстильном материале.

2.2.18. Методика расчета ошибки эксперимента.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

3.1. Анализ комплексных требований к текстильным материалам с камуфлирующей окраской и способов их выполнения. Выбор оптимального способа колорирования.

3.1.1. Ремиссия текстильного материала в инфракрасной (ИК) области.

3.1.2. Разработка и разновидности камуфляжных рисунков.

3.1.3. Устойчивости окраски камуфлированного текстильного материала.

3.1.4. Анализ существующих технологий колорирования камуфляжа.

3.1.5. Выбор оптимального способа колорирования текстильных материалов с камуфлирующей окраской.

3.2. Разработка рационального способа крашения фона камуфлированной ткани с ремиссионными требованиями с применением восстановленных жидких форм сернистых красителей.

3.3. Исследование и выбор пигментов и пигментной композиции, пригодных для колорирования материалов с камуфлирующей окраской. Создание и применение базы данных по их колористическим и ремиссионным показателям выбранных пигментов.

3.3.1. Исследование и выбор пигментов для колорирования камуфляжных рисунков на основании их колористических, прочностных и ремиссионных показателей.

3.3.2. Разработка способа коррекции показателя отражения в ИК-области.

3.3.3. Разработка состава композиции для печатания тканей с камуфлирующей окраской пигментами и оптимизация рецептуры пигментной печати.

3.4. Применение методов математического моделирования для решения задачи воспроизведения спектральных характеристик камуфлирующих окрасок.

3.4.1. Моделирование зависимости спектра отражения в ИК-области от концентраций пигментов.

3.4.2. Алгоритм оптимизации расчетных рецептур цветовоспроизведения камуфляжа.

3.4.3. Тестовые расчеты. Выводы и рекомендации.

3.5. Экономические и экологические аспекты технологии рационального колорирования камуфляжных текстильных материалов. Дополнительные требования к камуфляжу.

3.5.1. Заключительная отделка камуфлированных текстильных материалов.

3.6. Аппаратурное оформление процесса и результаты производственных и полевых испытаний.

4. ВЫВОДЫ.

Во введении представлены основные аспекты работы, позволяющие определить актуальность решаемой проблемы, цели и задачи, объекты и методы исследования, научную новизну, практическую значимость и реализацию результатов.

Аналитический обзор литературных источников содержит анализ публикаций в области разработки красителей и технологий для производства камуфлированных текстильных материалов со специальными требованиями. В обзоре рассмотрены комплексные требования, предъявляемые к специальным текстильным материалам с камуфлирующей окраской, с точки Щ', зрения как устойчивостей окраски и колористических показателей, так и специальных требований по недешифруемости в приборах ночного видения. В обзоре также проанализированы способы выполнения данных требований. В обзоре источников представлены также разработки по созданию красителей и технологий, обеспечивающих получение недешифруемой окраски.

Методическая часть посвящена описанию объектов и методов исследования. В качестве объектов исследования выступают ткани различного волокнистого состава саржевого переплетения для производства камуфляжа специального назначения. Также объектом исследования являются красители, пигменты и ТВВ для текстильной печати.

Рассмотрены методики определения показателей устойчивостей окраски камуфлированных текстильных материалов к мокрым обработкам, сухому и мокрому трению, поту. Также рассмотрены методики измерения показателей ремиссии (отражения) в ИК-области спектра и визуальной оценки недешифруемости камуфлированного объекта в приборах ночного видения.

В экспериментальной части сделан анализ комплексных требований к текстильным материалам с камуфлирующей окраской и способов их выполнения. Разработан рациональный способ крашения фона камуфляжной ткани с ремиссионными требованиями с применением восстановленных жидких форм сернистых красителей. Исследованы и выбраны пигменты, пригодные для колорирования материалов с камуфлирующей окраской. Созданы базы данных пигментов по их колористическим и ремиссионным показателям. Изучен способ коррекции показателя отражения в ИК-области. Разработан состав композиции для печатания тканей с камуфлирующей окраской пигментами. С применением методов математического моделирования создан алгоритм решения задачи колорирования недешифруемого камуфляжного текстильного материала и цветовоспроизведения камуфлирующих окрасок тканей. Рассмотрены экономические и экологические аспекты технологии. В заключении изложены основные выводы, касающиеся решения научно-практической проблемы разработки химической технологии рационального колорирования текстильных материалов с камуфлирующей окраской в соответствии с требованиями силовых структур.

Диссертационная работа состоит из 225 страниц, включает 15 таблиц, 29 рисунков, 17 приложений. Список использованной литературы содержит 94 наименования.

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Рубеж XX и XXI веков ознаменовался резким обострением политического и вооруженного противостояния, причем не в одном регионе и даже не на одном континенте, а в мире в целом, с многочисленными очагами локальных конфликтов. Потому актуальность темы, к сожалению, продиктована самой жизнью и ситуацией в мире. Глобализация сейчас затрагивает не только экономику и политику, но и оборонные усилия государств, борющихся с агрессией, также глобальной.

В связи с этим перед нами, химиками-текстильщиками разных стран, особенно остро встала достаточно новая задача - разработка эффективных технологий производства защитной одежды - камуфляжа. На протяжение тысячелетий одежда давала человеку тепло, удобство и эстетическое удовольствие, сейчас одежда призвана еще и защищать (маскировать) своего владельца.

Камуфляж - в переводе с французского - означает маскировка. Таким образом, назначение специальной ткани с камуфлирующей окраской -замаскировать, скрыть объект как в видимой, так и в ИК-области путем разбивки его силуэта на пятна различной формы и окраски (в ИК-области -различной интенсивности), выглядящие естественно для данной местности и, таким образом, сливающиеся с окружающей средой.

Поэтому первоочередной задачей является определение характеристик местности, для которой предназначается камуфляж, с целью создания: адекватного маскирующего рисунка как в видимой области, так и в ближнем ИК-диапазоне спектра (ок. 900-1100 наннометров - зоне действия современных приборов ночного видения).

Для определения характеристик местности проводится фотографическая съемка местности в различных масштабах, а также аэрофотосъемка местности, причем в двух диапазонах: видимом и инфракрасном (ИК). Потом результаты этих съемок должны быть переработаны в рисунки, а затем в текстильные кроки с соответствующими раппортами для печатных валов или шаблонов (кроки, как правило, патентуются разработчиками). Камуфляжный рисунок состоит из пятен определенных форм, размер и цветов, а в качестве приложения к рисунку содержатся показатели ремиссии (с допусками 10%) по каждому пятну, в виде кривых с длинами волн или цифр (в % отражения, как правило, в диапазоне от 900 до 1100 нм).

Камуфляж подразделяется на множество видов, в зависимости от:

1. Назначения,

2. Сырьевого состава ткани или трикотажа,

3. Региона (географии) применения.

Более детально подразделение по видам выглядит следующим образом:

1. По назначению камуфлирующие материалы делятся на следующие группы:

- ткани для верхней одежды (полевых костюмов - летних и зимних),

- трикотаж для нижнего белья, а также верхний летний трикотаж,

- палаточные и тентовые ткани,

- маскировочные ткани и сетки, в том числе для техники и маскхалатов,

- материалы медицинского назначения (бинты, повязки).

2. По сырьевому составу камуфляжные материалы могут состоять из следующих волокон и их смесей:

- 100% хлопок или 80/20% хлопок/ПЭФ (ткани для летних полевых костюмов, нижнее трикотажное белье, подкладка для зимних костюмов, бинты),

- 50/50% ПЭФ/хлопок или вискоза (для верха зимних полевых костюмов),

-100% ПАМ (для верха костюмов летчиков и танкистов),

- 100% ПЭФ (для верха костюмов, маскировочных материалов, палаток и тентов),

- материалы из модифицированных полимеров и сополимеров различной природы специального назначения (термостойкие, пуленепробиваемые, негорючие), а также микроволокон.

3. По регионам применения (в зависимости от географического положения и вида местности):

- "лес" (для России - соответствует средней полосе европейской части, типа "флора") - трех-четырехцветный, с насыщенными зелеными и коричневыми пятнами,

- "горный", черно-белый, с пятнами различных оттенков серого,

- "скалистый", черно-зеленый,

- "буря в пустыне", светло-бежевые и песочные оттенки,

- "болото", размытых зеленых и черно-коричневых оттенков,

- "город", из набора серых, коричневато-кирпичных и черных полос и пятен,

- "вода-воздух", с серо- и сине-жемчужными пятнами,

- "степной", с мелким "каменистым" рисунком пыльных коричневых и полынных цветов,

Здесь приведены только основные разновидности камуфляжных рисунков с общеупотребительными названиями, которых, разумеется, в десятки раз больше. Разумеется также, что требования по ремиссии будут очень сильно различаться между собой для различных видов камуфляжа.

Единственно общее, что объединяет все виды камуфляжа специального назначения (!) - его пятна должны обеспечивать маскировку, "разбивку фигуры" как в дневное, так и в ночное время.

Задача колорирования материалов с камуфлирующей окраской является составляющей задачи производства камуфляжа, включающей, в том числе, такие этапы, как подготовка и заключительная отделка. Эти два этапа рассматриваются в работе кратко, вне рамок основного эксперимента. Так же отдельно в работе рассматриваются требования к композициям для печати. Это вызвано необходимостью схематизировать задачу колорирования и оптимизировать процесс, для этого оставив в рамках эксперимента максимально значимые параметры. К тому же, в зависимости от сырьевого состава и назначения камуфляжа, для химика-технолога не составляет большого труда классифицировать и распределить выпускаемую продукцию по необходимым видам подготовки и заключительной отделки. Как относительно легкие в разработке, гладкокрашенные маскирующие ткани остались за рамками данной работы.

Что касается решения задачи крашения с последующей печатью с целью придания камуфлирующей окраски в ИК- и видимой областях - здесь решение очень сложное и трудоемкое, требующее большого опыта. Для предприятия, начинающего выпускать камуфляжные материалы, без посторонней помощи, такая задача вообще непосильна. Потому актуальность данной работы состоит в необходимости создания "инструмента", позволяющего максимально упростить и ускорить процесс разработки типовых проводок и рецептур крашения и печатания материалов с камуфлирующей окраской, с безусловным соблюдением всех специальных требований, предъявляемых к камуфляжу для силовых структур.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧА РАБОТЫ

Задача по колорированию камуфлированных тканей должна выполняться в соответствии с тремя, определяемыми заказчиками (силовыми структурами), требованиями:

- колористика (цвет и рисунок пятен),,

- устойчивости окраски,

- ремиссия (показатели отражения в ИК-области).

Цель данной работы - разработка методологии (алгоритма) решения задачи крашения и последующего печатания тканей, обладающих маскирующими свойствами в дневное и ночное время, а также имеющих необходимый уровень устойчивостей окраски.

До сих пор преобладает эмпирический способ решения задачи колорирования камуфляжа, то есть создание новых камуфляжных рисунков (частично или полностью с другими требованиями) на основе предшествующих наработок по другим видам. Задача данной работы состоит в разработке принципиально другого, системного подхода к проблеме и созданию четкого, последовательного алгоритма решения задачи колорирования камуфляжа со специальными требованиями силовых структур.

Поставленную триединую задачу колорирования предлагается решать "методом треугольника" (МТ), в вершинах которого находятся требования, а путь достижения их строго определен и последователен. Для того, чтобы пользоваться МТ, необходимо иметь в распоряжении (либо специально создать) базу данных по ассортименту из отобранных классов красителей для крашения фона и печати пятен рисунка со следующими характеристиками:

- колористическими,

- прочностными,

- данными по ремиссии.

Решение задачи колорирования армейского камуфляжа МТ для каждого цвета рисунка состоит из следующих этапов:

- выбор из базы данных триады красителей, обеспечивающих необходимый цветовой охват для получения заданного цвета, а также с близкими к требуемым показателям по устойчивостям окраски и ремиссии (и те, и другие зависят от концентрации каждого красителя в триаде),

- расчет рецептуры и лабораторное крашение под цветовой эталон с необходимыми допусками ("вилку"). На данном этапе не имеет смысла делать точную подгонку цвета,

- проверка устойчивостей окраски образца выбранными красителями в расчетных концентрациях. Если все в порядке - следующий этап,

- измерение показателей ремиссии и сравнение с заданными параметрами. Коррекция рецептуры (путем изменения соотношения красителей в триаде, замены одного из элементов триады и/или введением вспомогательного "ремиссионного" красителя) с целью приблизиться к заданным значениям ремиссии,

- измерение цветовых характеристик образца с полученными показателями ремиссии. Коррекция цвета под эталон.

Далее - повтор алгоритма строго в заданной последовательности, начиная со второго этапа, до тех пор, пока в результате не будут получены все показатели, удовлетворяющие требованиям "треугольника".

Задача состоит в разработке рациональной технологии колорирования, в том числе создании математической модели, выявляющей взаимосвязь между требованиями и способами их выполнения, и разработки на основе данной модели программы по расчету рецептур колорирования камуфляжных рисунков с учетом ремиссионных требований.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

Впервые задача колорирования текстильных материалов с камуфлирующей окраской в соответствии с требованиями силовых структур решается не эмпирическим путем, а на основе системного подхода с созданием четкого алгоритма.

1. Выбраны параметры, определяющие качество текстильного материала с камуфлирующей окраской, общие для всех видов камуфляжа: цвет, устойчивости окраски и ремиссия в ИК-области. Между данными параметрами выявлена взаимосвязь и сформулирована на количественном уровне для создания математической модели.

2. Разработана концепция рационального колорирования камуфлированных тканей с учетом предъявляемых к текстильным материалам с камуфлирующей окраской специальных требований силовых структур. На основе концепции разработана химическая технология колорирования камуфлированных тканей, состоящая из крашения фона водорастворимыми восстановленными сернистыми красителями и последующего печатания пигментами.

3. Разработан способ решения триединой задачи "цвет - устойчивости окраски - ремиссия", основанный на "методе треугольника" — "МТ", заключающемся в последовательном выполнении стоящих в вершинах треугольника требований, с последующей поэтапной коррекцией "от вершины к вершине", вплоть до достижения необходимых результатов.

4. Впервые с применением методов математического моделирования создан алгоритм решения задачи колорирования тканей с камуфлирующей окраской и создана программа расчета рецептур крашения и печати с учетом комплекса требований по цветовым, прочностным характеристикам и ремиссионным показателям.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

1. Разработаны теоретически обоснованные и экспериментально подтвержденные рекомендации для предприятий по крашению и печатанию тканей с камуфлирующей окраской в соответствии с требованиями силовых структур.

2. Разработанная технология рационального колорирования тканей с камуфлирующей окраской внедрена и применяется в России с 1996 года. По данной технологии в России и СНГ выпускается в настоящее время от 20 до 30 млн. кв. метров камуфлированных тканей в год.

Практическое внедрение в конкретных производственных условиях предприятий России осуществлено на таких ведущих предприятиях, как: ОАО Шуйские Ситцы (Иван, обл.), ЗАО Орентекс (Оренбург), АО Родники-Текстиль (Иван, обл.), Кохма-Текстиль (Иван, обл.), 1-я Московская Ситценабивная фабрика, Славия (Щелково Моск. обл.), Красный Октябрь (Каменка Иван. обл.).

3. Результаты, полученные в ходе исследования, вошли в каталоги, проспекты и техническую информацию фирмы Клариант, а также в технологические регламенты вышеперечисленных текстильных предприятий.

4. В соответствии с требованиями, предъявляемыми к камуфлированным текстильным материалам в России, выпускаются три готовые смесовые марки красителей: жидкий сернистый краситель Дирезул оливково-зеленый RDT-3YS для крашения камуфляжного фона (выпуск - от 500 до 550 тонн/год) и две марки текстильных пигментов для печати пятен рисунка: Принтофикс зеленый Н-СА (15 т/г) и коричневый Н-СА — (12 т/г).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные результаты работы доложены на:

- III Конгрессе химиков-текстильщиков и колористов в Москве, 2000;

- II Конгрессе химиков-текстильщиков и колористов в Иваново, 1996;

- Семинаре WIFI в Австрии, Вене, 1997;

- Симпозиуме "Текстильная печать сегодня с точки зрения практика", 1-я Московская Ситценабивная фабрика, 1996;

- Симпозиумах фирмы Клариант в Москве, 1998, в Иваново, 1999, Санкт-Петербурге, 2000, в Сочи, 2001, в Ялте, 2002, в Алматы, 2003.

По теме исследований опубликовано 8 научных работ (см. приложение 1).

4. ВЫВОДЫ

Итогом работы является теоретическое обоснование и решение научно-практической проблемы разработки химической технологии колорирования текстильных материалов с камуфлирующей окраской в соответствии с требованиями силовых структур.

1. На основе анализа литературных источников определены комплексные требования, предъявляемые к специальным текстильным материалам с камуфлирующей окраской, с точки зрения как устойчивостей окраски и колористических показателей, так и специальных требований по недешифруемости в приборах ночного видения. Также проанализированы способы выполнения данных требований.

2. Анализ литературных источников показал, что не класс в целом, а только специально отобранные марки кубовых красителей отвечают специальным требованиям по поглощению в ИК-области.

3. Анализ литературных источников показал, а практика текстильных предприятий подтвердила возможность использования отдельных марок современных сернистых красителей нового поколения (в жидкой восстановленной форме) для достижения необходимых требований по устойчивостям окраски для гладкокрашенного камуфляжа.

4. Выбраны три параметра, определяющие качество текстильного материала с камуфлирующей окраской, общие для всех видов камуфляжа: цвет, устойчивости окраски и ремиссия в ИК-области. Между данными параметрами выявлена взаимосвязь и сформулирована на количественном уровне для создания математической модели.

5. Разработана концепция рационального колорирования текстильных материалов с камуфлирующей окраской, которая обеспечивает выполнение всех предъявляемых силовыми структурами требований и не нуждается в дополнительном аппаратурном оформлении.

6. Разработанный способ выполнения триады требований "цвет -устойчивости окраски - ремиссия" основан на "методе треугольника", заключающемся в последовательном выполнении стоящих в вершине треугольника требований, с последующей поэтапной коррекцией "от вершины к вершине", вплоть до достижения необходимых результатов.

7. С применением методов математического моделирования создан алгоритм решения задачи колорирования тканей с камуфлирующей окраской и создана программа расчета рецептур крашения и печати с учетом комплекса требований по цветовым, прочностным характеристикам и ремиссионным показателям.

8. Разработанный алгоритм решения задачи колорирования тканей с камуфлирующей окраской в соответствии со специальными требованиями силовых структур позволяет быстро и надежно проводить расчет рецептур крашения и печати с учетом комплекса требований по цветовым и прочностным характеристикам и ремиссионным показателям.

9. Предложена рациональная технология колорировании 100% хлопчатобумажных текстильных материалов (а также материалов с вложением ПЭФ не более 20%), состоящая из крашения фона камуфляжа жидкими сернистыми красителями в восстановленной форме марки Дирезул с последующим печатанием текстильными пигментами на основе композиции из акрилатных сополимеров марки Принтофикс.

10. При колорировании смешанных тканей из целлюлозно-полиэфирных волокон с долей ПЭФ, составляющей более 20%, крашение фона может проводиться специально подобранными дисперсными и активными красителями либо, что более экономично — пигментами, с последующим печатанием пигментами.

11. Показано, что наиболее удобными и надежными в работе являются готовые смесовые выпускные формы красителей как для крашения фона, так и для печатания рисунка.

1. Хренов М.М. и др. Военная одежда русской армии. М., Военное изд-во, 1994, -371.

2. Иванов И.А., Тяпкин Б.В., Инфракрасная техника в военном деле. М., МО, 1963.

3. Ivanov Y.A., Tyapkin В.V. Infrared technology in military matters. Air Forse Systems Command, Wright-Patterson Air Forse Base, OH, USA.

4. Степанов Б.Н., Введение в химию и технологию органических красителей. М., Химия, 1997, С. 37-44.

5. Бородкин В.Ф. Химия красителей. М., Химия, 1981, С. 327-330.

6. Кричевский Г.Е. Химическая технология текстильных материалов. Т 2, М., РЗИТЛП, 2001.

7. Мельников Б.Н. и др. Отделка хлопчатобумажных тканей. Иваново, Талка, 2003.

8. Гордеева Н.В., Романова М.Г., Ратновская Е.Д., Кубовые красители в текстильной промышленности, М., Легпромбытиздат, 1979, С. 55-59.

9. Hoechst, Textile Printing, Textile Information No.4, DF0042E.

10. Clariant, Printofix H. Pigments for textile printing. Clariant Iberica SA, Technical information/pattern card No. 04/95.

11. Falch A. Camouflage printing on polyamide, cotton and polyester/cotton. Clariant. Info Textiles, 02.09.1996, p. 4.

12. Maina J.K.H. Camouflage printing. Clariant. Info Textiles, 30.06.1999, p.5.

13. Петрова O.B., Шебан Г.В., Трехденова М.И. Текстильные изделия специального назначения особенности производства. Текстиль бытовой, технический, специальный, 2003, No. 2(4), с. 25-27.

14. Burkinshaw S.M., Hallas G., Towns A.D. Infrared camouflage. Rev. Prog. Coloration, Volume 26, 1996, pp. 47-52.

15. Surveilliance and Target Acquision Systems, Brassey's Battlefield Weapons System, Technical Volume VII, 1982.

16. Courtaulds, Courtaulds Countersurveillance System, Broshure FSM9216c/9.

17. Unit Battlefield Counter Surveilliance, A/26/GS Traning Publications/3213, revised 1979, MOD Code 70753,1974.

18. Supcoe R.F., Greenberg M. US patent 4289677,1981.

19. PulshG. British patent 1605131, 1981.

20. Supcoe R.F. US patent 4311623, 1982.

21. Calvert R.I., Gagliardi J.A., McLachlan A.D. Surface Coating for Low Emittance in the Thermal Surveilliance Band, Report MRL-R-037 (AD-A152257), Materials Research Laboratory, Melbourne, Australia, 1984.

22. Herberts GmbH, European patent 065207, 1985.

23. Hugo G., European patent 246342, 1987.

24. Wake L.V., Brady R.F., Formulations Infrared Coatings for Defence Applications, Report MTL-RR-1-93 (AD-A267555), Materials Research Laboratory, Ascot Vale, Australia, 1993, Chem. Abs., 123, 289699a.

25. Tissus Technique Ferrari, French patent 2608646, 1988.

26. Lode W., Melliand Textilberichte, 35; 1954, 68.

27. Unger H. Printing-work-shop, Austria, Vienna, 20-24.08.2001.

28. Унгер X. Печатание целлюлозных и смешанных материалов с точки зрения практика. Материалы Симпозиума ф. Клариант на 1-й Московской Ситценабивной ф-ке 16.10.1996, с.1-18.

29. Унгер X. Текстильная Печать-2000. Материалы Симпозиума ф. Клариант, С-Петербург, 22-23.03.2000.

30. Ciba, Dyes for Infrared Camouflage, Ciba Ltd., Basel, Schweiz.

31. Филачев A. M., Фотоприемники и фотоприемные устройства для УФ, видимой и ИК-областей спектра. ГУП "НПО "Орион" //www.vimi.ru.

32. Fabian J., Nakazumi Н., Matsuoka М., Chem. Rev., 92, 1992,1197.

33. Hoffmann К., Melliand Techtilberichte, 35, 1954,258.

34. Pipoly R., polymer Paint Col. J., 179, 1992, 357.

35. Олехнович И.А. Разработка эффективной технологии колорирования и гидрофобизации камуфляжных тканей из смеси целлюлозных и полиэфирных волокон. Дисс. на соиск. степ, ктн., М., РЗИТЛП, 2002.

36. Clariant, Printofix Н. pigmente flier den Textildruck. Clariant. Musterkarte, 01/2003.

37. Clariant, Empfehlungen fuer den Textildruck, Clariant International AG, CH

38. Griffiths J., in Advances in Colour Chemistry Series Volume 3 Modern Colorants: Synthesis and Structure, ed. Peters A.T., Freeman H.S., Glasgow: Blackie, 1995, chapter 2.

39. Hoechst, British patent 1501370,1978.

40. American Cyanamid, US patent 3604029, 1961.

41. Калонтаров И.Я. Устойчивость окрасок текстильных материалов к физико-химическим воздействиям. М., Легпромбытиздат, 1989.

42. American Cyanamid, US patent 2993901, 1961.

43. Badische, US patent 995936, 1909.

44. American Cyanamid, US patent 3027369, 1962.

45. American Cyanamid, US patent 3027376, 1962.

46. Clariant, Diresul. Sulphur dyestuffs for dyeing cellulosic fibres. Clariant Iberica SA. Technical information/pattern card No. 07/2000, 4132, Muttenz, No. 06666.00.97, 1997.

47. Razouvaev A. Russia. CIS. Baltics. Suphur Dyes: General Situation. Sandoz, Sulphur Dyes Bulletin Marketing No.3, Sandoz Productos Quimicos SA, 1994, 101-104.

48. Razouvaev A. Russia. CIS. Baltics. Textile Industry. Sulphur Dyes. Sulphur Dyes Bulletin Marketing No.5, Clariant Productos SA., 1998, 109-113.

49. Разуваев А.В. Практическое колорирование армейского камуфляжа. Материалы III Конгресса химиков-текстильщиков и колористов. Текстильная химия, 2000, No. 2 (18), с. 100-112.

50. Санчес М., Винолз Д. Новое поколение сернистых красителей: концепция минимизации воздействия на окружающую среду. Текстильная химия, 1998, No. 2(14).

51. Sandoz AG, Diresul Farbstoffe, Basel,, Schweiz, 1986.

52. American Cyanamid, US patent 3027373, 1962.

53. GAP Corporation, US patent 3879397,1975.

54. Волхонская H.C. Основные тенденции в использовании пигментных композиций в текстильной промышленности. Текстильная химия, 1996, с.38.

55. Wigger Н. Aktueller Pigmentdruck. Textil Praxis International, 1998, Bd. 43, N.l.

56. Унгер X. Текстильная Печать XXI века. Материалы Симпозиума ф. Клариант, Сочи, 15-17.05.2001.

57. Шпитцнер К. Печатание текстильных материалов. М., Легкая и пищевая пром-ть, 1984.

58. Унгер X., Пигменты Кларианта: именно Ваша печать, именно Ваше крашение. Алматинская Текстильная конференция, Алматы, 6-9.10.2003.

59. Унгер X. Напечатанному верить! Материалы Симпозиума ф. Клариант, Иваново, 7.06.2004.

60. Унгер X., Разуваев А.В. Текстильная печать-2002: опыт успехи -достижения в странах СНГ. Специальные эффекты в печати. Непрерывное крашение пигментами. Материалы Симпозиума ф. Клариант "Ялтинская Текстильная Конференция", 21-25.05.2002.

61. Razouvaev A. Pigmentdruckkonzept. Clariant. Info-Textiles, 23.06.2003, р.З.

62. Кричевский Г.Е. Химическая технология текстильных материалов. Т 1, М., РЗИТЛП, 2000, с.

63. Разуваев А.В. Производство армейского камуфляжа. Материалы Симпозиума ф. Клариант, Алматы, 6-9.10.2003.

64. Разуваев А.В. Практические рекомендации по пигментной печати текстильных материалов. Метод, пособие ф. Клариант, Москва, 2003, сс.12.

65. Разуваев А.В. Оптиколор: концепция оптимального колорирования целлюлозных материалов и их смесей в России. Материалы II Конгресса химиков-текстильщиков и колористов. Текстильная химия, 1997, No. 1 (10), с. 63-67.

66. Разуваев A.B., Унгер X., Льорт А. Технология производства камуфлированных тканей в соответствии с требованиями Министерства обороны. Материалы Семинара Клариант и МО РФ, Москва, 22.04.1998.

67. Razouvaev A. Camouflage Kolorierung nach der Technologie der Firma Clariant den Anforderungen des Verteidigungsministeriums entsprechend, Symposium WIFI Wien, 29613/07-6,14.01.1997, S. 12-22.

68. Разуваев А.В. , Унгер X. Колорирование армейского камуфляжа. Материалы Симпозиума "Текстильная печать-2000", С-Петербург, 2223.03.2000, с. 52-81.

69. Разуваев А.В. Природная маскировка и армейский камуфляж. Специальные красители ф. Клариант для камуфляжа армий СНГ. Материалы Симпозиума "Клариант и текстиль: всегда вместе", Сочи, 15-17.05.2001.

70. Санчес М. Сернистые красители марки Дирезул. Материалы Симпозиума "Клариант и текстиль: всегда вместе", Сочи, 15-17.05.2001.

71. Льорт А. Пигменты марки Принтофикс. Материалы Симпозиума "Клариант и текстиль: всегда вместе", Сочи, 15-17.05.2001.

72. Index to Textile Auxiliaries, 18th Edition. World Textile Publications, Bradford, UK, 2002.

73. Textilhilfsmittelkatalog International, Konradin Verlag Vertrieb NHK, Leinfelden, Deutschland, 1994.

74. Кричевский и др. Методы исследования в текстильной химии. М., Легпромбытиздат, 1993.

75. Каталог красителей, пигментов и текстильных вспомогательных веществ. Под ред. Кричевского Г.Е., М., РСХТК, 1997.

76. Sandoz AG, Farbmetrik. Sandoz AG, Basel, Schweiz, 2389.00.89.

77. Кириллов E. А. Цветоведение. M., Легпромбытиздат, 1987.

78. McLaren K. The colour science of dyes and pigments. Bristol, adam Hilger, 1983.

79. Кричевский Т.Е. Химическая технология текстильных материалов. Т 3, М., РЗИТЛП, 2001.

80. Sandoz AG, Echtheitsnormen. Sandoz AG, Basel, Schweiz, 2311.00.89.

81. Лабораторный практикум по химической технологии волокнистых материалов, под ред. Г. Е. Кричевского, М., РСХТК, 1995.

82. Кричевский Г. Е. Проблема формальдегида в текстильной промышленности. Методы определения. Предельно допустимые нормы. М, РЗИТЛП, 1997.

83. ГОСТ 9733.6-2000. Материалы текстильные. Методы определения устойчивости окраски к действию пота.

84. ГОСТ 9733.5-2000. Материалы текстильные. Методы определения устойчивости окраски к действию дистиллированной воды.

85. ГОСТ 9733.13-2000. Материалы текстильные. Методы определения устойчивости окраски к действию органических растворителей.

86. ГОСТ 9733.2-83. Материалы текстильные. Метод испытания устойчивости окраски к свету и погоде.

87. ГОСТ 9733.4-83. Материалы текстильные. Метод испытания устойчивости окраски к стиркам.

88. ГОСТ 9733.27-83. Материалы текстильные. Метод испытания устойчивости окраски к трению.

89. Техническое описание ТО РФ 17-77-304-00 к ТУ 17-77-5-00 "Ткани плащевые и курточные из химических волокон и нитей в основе и всех видов пряжи в утке", Балашов, 2000.

90. Техническое описание ТО РФ 17-77-262-98 к ГОСТ 29222-91 "Ткани плащевые из химических волокон и смешанные. Общие технические условия". Балашов, 2000.

91. Костюм зимний для военнослужащих, ТУ ЦВУ МО РФ, No. 858-5354-95, М„ 1995.

92. ГОСТ 23433-79. Ткани и штучные изделия из химических волокон. Нормы устойчивости окраски и методы ее определения, М., Изд-во стандартов, 1979.

93. Авторские публикации по теме работы:

94. Разуваев А.В., Колорирование армейского камуфляжа. Сборн. тез. Пленарных и стендовых докладов III Конгресса химиков-текстильщиков и колористов. М., РСХТК, 2000, с. 41-46.

95. Разуваев А.В. Практическое колорирование армейского камуфляжа. Материалы III Конгресса химиков-текстильщиков и колористов. Текстильная химия, 2000, No. 2 (18), с. 100-112.

96. Разуваев А.В. Оптиколор: концепция оптимального колорирования целлюлозных материалов и их смесей в России. Материалы II Конгресса химиков-текстильщиков и колористов. Текстильная химия, 1997, No. 1 (10), с. 63-67.

97. Razouvaev A. Camouflage Kolorierung nach der Technologie der Firma Clariant den Anforderungen des Verteidigungsministeriums entsprechend, Symposium WIFI Wien, 29613/07-6, 14.01.1997, S. 12-22.

98. Разуваев А.В. , Унгер X. Колорирование армейского камуфляжа. Материалы Симпозиума "Текстильная печать-2000", С-Петербург, 2223.03.2000, с. 52-81.

99. Razouvaev A. Russia. CIS. Baltics. Textile Industry. Sulphur Dyes. Sulphur Dyes Bulletin Marketing No.5, Clariant Productos SA., 1998,109-113.

100. Примеры маскировки в живой природе

101. Примеры некоторых видов камуфляжных рисунковгоъ1. Дирезул

102. S. YELLOW 22 L.S. BROWN 26 L.S. YELLOW 21 L.S.ORANGE 1 L.S. 16

103. Ночной бинокль БН-2 ( шифр "Реликвия", индекс 1ПН50)

104. Предназначен для наблюдения за полем боя, ориентирования на местности и ведения ризведки в ночных условиях.

105. Технические характеристики1 .Дальности, опознавания цели типа "танк", м 6002 .Дальность опознавания цели типа "солдат", м 3003.Увеличение, крат -2,44.ГТоле зрения, град 11

106. Масса в боевом положении, кг 1,8

107. Масса в ппхпдном положении, кг 5

108. Чсточник пи гания АКБ 5Д-0,55С или РЦ83Х - 5 шт.

109. Hand IR-Viewcr PNC-W4-321U1. Main Jcthiliritl dutti

110. Field gl'vioY, ile^r JVIiа у n iПсаtfon

111. Spcctral ram^C) nni Kocusinu пище, m

112. Diоj»Ict- atjjiiь(11u^nt ran^c, tlp<r

113. Viewing distance with illuminator in fulldarkness, m1. Power supply, V

114. Qvi-сяII dimensions(vvjtjioiit handle), mm WgjgM (without handle), g40±51,2from 0,4 up to 1,2. .1.5 0.25. ±420 .502,5 . 3130x38x55300

115. Результаты испытания светостойкости окраскиу i bb^ziaia' Директор КЦ "Полисерт" при ИХФ РАН, проф.1.'-S!J Е> С?1. В. Б. Изаноз1996 г.о проведении испытаний светостойкости окраски камуфляжных тканей

116. Светостойкость образцов определяли с помощью 8-балльной шкалы синих.эталонов, которая экспонировалась одновременно с образцами.-Результаты испытаний представлены в таблице.

117. N обр. Описание Светостойкость, баллы

118. Печать кубовыми по сернистым1.Фон 32.Зеленый 5-63.Коричневый 4

119. Крашение кубовыми, цвет "хаки" 5-6

120. Печать пигментами по дирезулам1.Фон 4-52.Зеленый 5-6 с3.Коричневый 5-6с во время испытаний появляется синий оттенок.1. Д. х. н. В. М. Анисимов1.♦ У twu

121. Кривые ИК-отраження образца, окрашенного и напечатанного кубовыми красителями (вариант 1)1. OLIV BRAUN1. D*GflUEN1L 1L 1L100 1 ' Т' 1 -—I-f I I-1-r — -J |i—■—■—*—i—г2410.967001. B00900 nm 1000 • 1100 1160