автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Теоретическое обоснование и разработка принципиально нового способа локального отбеливания льносодержащих тканей

На правах рукописи

— л

к ' ¡J V i'i

| 3 ii 4 гО

ВЛАДИМИРЦЕВА Елена Львовна

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВОГО СПОСОБА ЛОКАЛЬНОГО ОТБЕЛИВАНИЯ ЛЬНОСОДЕРЖАЩИХ ТКАНЕЙ

Специальность 05.19.03 Технология текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново-1996 г.

Работа выполнена на кафедре химической технологии волокнистых материалов Ивановской государственной химико-технологической академии.

Научный руководитель -

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Б.Н. Мельников.

Научные консультанты -

кандидат технических наук, профессор И.Б. Блиничева, кандидат технических наук, доцент Л.В. Шарнина

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор А.П. Морыганов, кандидат технических наук, доцент А.Г. Ивлев

Ведущая организация - Акционерное общество

"Новая Ивановская мануфактура".

Защита состоится

в часов на заседании диссертационного совета К 063.11.02 при

Ивановской государственной химико-технологической академии по адресу: 153460, г.Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ИГХТА

Автореферат разослан" $

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук профессор

И.Б.Блиничева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В последние годы в мире значительно возросла популярность льняных текстильных материалов. В нашей стране этому в значительной мере способствовала чрезвычайно острая ситуация на рынке сырья, возникшая в связи с разрушением исторически сложившихся экономических связей между Россией и хлопкосеящими республиками Средней Азии. Непреходящий интерес к изделиям из льна во всем мире поддерживается ценнейшими качествами самого волокнистого материала и изделий на его основе.

Задача разработки низкозатратных ресурсо- и энергосберегающих технологий подготовки и отделки текстильных материалов, и в том числе, позволяющих сохранить природную красоту натурального льняного волокна всегда была и остается АКТУАЛЬНОЙ для льняного отделочного производства.

Одним из перспективных направлений совершенствования технологии льняного отделочного производства, как нам представляется, является применение низкотемпературной плазмы.

Применение плазменной активации при обработке льняных тканей сулит высокий экономический и технологический эффект. Особенности плазменного воздействия, носящего поверхностный характер и не затрагивающего объемных характеристик материала, позволяет выгодно использовать его при подготовке и отделке тканей из сурового льна и сохранить при этом природный цвет волокна.

Разработка нетрадиционных технологий декорирования изделий из серого льна позволит существенно повысить эффективность льняного производства и разнообразить ассортимент выпускаемой продукции.

Настоящее исследование проводилось в соответствии с планом НИР кафедры Химической технологии волокнистых материалов Ивановской государственной химико-технологической академии и - программой "Перспективные технологии, материалы и изделия легкой промышленности" по разделу "Русский лен".

ЦЕЛЬ РАБОТЫ заключалась в теоретическом обосновании и создании принципиально новой технологии получения узоров по серым льняным полотнам - не нанесением красителей на ткань, а локальным разрушением окрашенных примесей льняной целлюлозы при помощи составов, содержащих отбеливающие агенты. В задачи исследования входила также разработка малооперационной технологии подготовки природноокрашенных льносодержащих тканей, гарантирующей достижение высоких

потребительских свойств текстильных материалов и,вместе с тем, сохранение естественной окраски и фактуры льняного волокна.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В качестве объектов исследования были использованы текстильные материалы из природноокрашенных лубяных волокон (льняного и джутового) и из смеси их с химическими волокнами, отличающиеся по толщине, поверхностной плотности, степени засоренности, светлоте фона и бытовому назначению.

В качестве основных* отбеливающих агентов использовали пероксид водорода и бензилсульфохлорамид натрия (хлоамин Б). Экспериментальные исследования выполнены с применением современных методов физико-химического анализа (спектрофотометрический, УФ-спектроскопия, вискозиметический, титриметрический) и с использованием стандартных методик оценки качества текстильных материалов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

Впервые теоретически и экспериментально обоснована технология получения белых узоров по природноокрашенным льняным текстильным материалам методом печатания отбеливающими составами на основе пероксида водорода и бензилсульфохлорамида натрия.

Наиболее существенные теоретические результаты, полученные в работе:

- исследование белящей активности отбеливателей различной химической природы в условиях сверхскоростного нетрадиционного отбеливания сурового льна и тканей на его основе;

- изучение специфики воздействия пероксида водорода и бензилсульфохлорамида натрия на составляющие льняного волокна в экстремальных условиях узорного беления;

- изучение кинетических закономерностей основных технологических стадий процесса локального беления;

- исследование воздействия низкотемпературной плазмы тлеющего разряда на хромофорную структуру лигнина льна и цветовые характеристики природноокрашенного материала.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. На основании анализа полученных экспериментальных данных разработаны:

- технология подготовки тканей из серого льна под прямую печать, обеспечивающая придание материалам требуемой степени гидрофильное™ и вместе с тем гарантирующая сохранение природной окраски льняного волокна и его прочностных свойств;

- принципиально новая технология художественного оформления изделий из серого льна .

Разработанная технология позволяет:

- выпускать высокохудожественные текстильные изделия с сохранением естественной окраски и экологических достоинств природного льна;

- использовать суровую льняную ткань без традиционной подготовки;

- получать узорный рисунок без использования красителей;

-варьировать степень достигаемой белизны от светлоты фона ткани

до 80 %, за счет изменения концентраций отбеливателей в печатных составах и использования шаблонов с различным характером рисунка.

На разработанный способ получено положительное решение по заявке МКИ Д 06 I. 3/02 Д 06 О 1/02 N 93-034429 от 1.07.93. На кафедре ХТВМ ИГХТА под разработанную технологию создан производственный участок "КОЛОРИСТ", выпущены партии сувенирных и столовых комплектов из серого льна.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ: экспериментальное и теоретическое обоснование эффективности использования низкотемпературной плазмы тлеющего разряда для подготовки природноокрашенных льняных текстильных материалов;

выявленные особенности воздействия плазменной активации на хромофорную систему лигнина льна;

- выявленные закономерности отбеливающего действия пероксида водорода и бензилсульфохлорамида натрия в условиях процесса локального отбеливания;

- разработанную технологию узорного отбеливания текстильных материалов из серого льна.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ: Основные материалы диссертации изложены, обсуждены и получили положитепьную оценку:

- на I и II Конгрессах химиков-текстильщиков и колористов в 1994 и 1996 гг., гг.Москва, Иваново.

- на Международных научно-технических конференциях "Прогресс-93", "Прогресс-94" и "Прогресс-95", г. Иваново

- на Международной научно-технической конференции "Лен-94", г.Кострома.

- на научно-технических конференциях преподавателей и сотрудников ИГХТА, г.Иваново 1993, 1994, 1995 гг.

Изделия, произведенные по разработанной технологии, экспонировались и получили положительную оценку на выставках в гг. Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Кострома, Иваново.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

Диссертационная работа содержит: аннотацию, введение, литературный обзор, методическую часть, экспериментальную часть с обсуждение результатов, выводы, список использованной литературы (164 наименования) и приложение. Основная часть диссертационной работы изложена на 170 страницах машинописного текста, включает 25 рисунков и 19 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

ВВЕДЕНИЕ: Дается обоснование актуальности работы, сформулированы цели и задачи исследования, описаны элементы научной новизны и практической значимости работы.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

Содержит 6 разделов. Рассмотрены вопросы, касающиеся современных представлений о строении и свойствах льняных волокон; описаны физико-химические процессы, протекающие при подготовке и белении льняных текстильных материалов; приведены сведения о физической сущности низкотемпературной плазмы и дан обзор основных направлений использования плазмохимической технологии в текстильной промышленности; проанализированы проблемы расширения ассортимента и художественного оформления льняных текстильных материалов.

В заключении обзора дано обоснование целесообразности проведения работы.

2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Содержит характеристику объектов исследования; приведены методики проведения эксперимента и оценки качества подготовки, беления и печати льняных тканей

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. 3.1. Разработка рациональной технологии подготовки тканей из серого льна.

Оценена возможность использования низкотемпературной плазмы тлеющего разряда в качестве эффективного способа подготовки льносодержащих тканей из природноокрашенного волокна, в сравнении с другими способами подготовки ( кислотной и щелочной расшлихтовками и энзиматической обработкой). При этом впервые было изучено воздействие плазменной активации на лигнин сурового льна и доказано преимущество плазмохимических способов подготовки в плане сохранения природной серой окраски льняных текстильных материалов.

3.1.1. Эффективность влияния низкотемпертурной плазмы на деструкцию шлихтующих препаратов и гидрофильные характеристики льняного материала

Исходя из кинетики разрушения нанесенных на волокно шлихтующих препаратов определено оптимальное время экспозиции сурового льняного

текстильного материала в плазме тлеющего разряда. Установлено, что кратковременная (1-2 мин) плазменная обработка, деструктируя крахмал до низкомолекулярных фракций, облегчает его извлечение из материала в процессе последующей промывки. При этом с ткани удаляется до 60-90 % крахмальной шлихты. Капиллярность плазмоактивированных и промытых тканей составляет 80-130 мм/час (в зависимости от вида материала), что в ряде случаев превышает аналогичный показатель для традиционно обработанных материалов (см. табл.1).

3.1.2. Влияние низкотемпературной плазмы тлеющего разряда на лигнин льняного волокна и цветовые характеристики подготовленных тканей из серого льна.

Методом УФ-спектроскопии исследованы изменения, происходящие в хромофорных группировках лигнина при проведении плазменной подготовки серого льна, а также в процессах кислотной, щелочной расшлихтовок и энзиматической обработки.

Установлено, что традиционные виды подготовки заметно изменяют УФ-спектр лигнина по сравнению с исходным (Рис.1) В первую очередь это проявляется в снижении интенсивности поглощения во всем диапазоне длин волн и особенно в области 280 нм. Известно, что эта полоса образована за счет суммарного поглощения бензольных колец лигнина и сопряженных с ним функциональных групп (-ОН, -СНО,-ОСНз). Поэтому можно говорить о том, что в процессах расшлихтовки происходит разрушение ароматической системы лигнина и частичное удаление его из волокна. Чем жестче условия расшлихтовки, тем больше разрушается лигнин. Плазменная активация совмещенная с промывкой, как и обработка биопрепаратами, оказывают минимальное, по сравнению с кислотной или щелочной расшлихтовкой деструктирующее воздействие на структуру лигнина.

3.1.3. Оценка физико-механических и упруго-эластических свойств льняных текстильных материалов.

Проведен комплекс оценочных исследований физико-механических и упруго-эластических свойств текстильных материалов из природноокрашенного льняного волокна, подвергнутых активации низкотемпературной плазмой и промытых в горячей воде. Установлено, что плазмохимический способ подготовки льняных полотен не ухудшает их упруго-эластические свойства, способствует повышению прочности к действию истирающей и разрывной нагрузок и не оказывает деструктирующего действия на целлюлозу (Табл.2).

По результатам, полученным в ходе исследований, выбраны оптимальные технологические параметры малооперационного плазмохимического способа подготовки природноокрашенных льняных текстильных материалов, состоящего в обработке суровой ткани в воздушной плазме тлеющего разряда (давление воздуха 130-150 Па, ток разряда 250 мА, время обработки 1-2 мин.) и последующей промывки в горячей воде (температура воды 70-80°С, время промывки 15 мин. по периодическому способу или 2-3 мин по непрерывному). Способ обеспечивает высокую (до 8090 %) степень очистки льняных текстильных материалов от шлихтующих препаратов. Капиллярность тканей достигает 100-130 мм/час, что превышает норматив для полотен этого ассортимента. Прочностные свойства имеют тенденцию к улучшению. На основании полученных данных доказано более мягкое, не разрушающее природных хромофоров, воздействие низкотемпературной плазмы на лигнин сурового льна, по сравнению с традиционными видами подготовки. Это позволяет сохранить серый цвет волокна, чего невозможно достичь при кислотных или щелочных способах

Таблица 1

Гидрофильные характеристики льносодержащих тканей, подготовленных по разным технологическим режимам.

Артикул ткани, волокнистый состав Суровые образцы Плазменная обработка Плазменная обработка и промывка Энзимати- ческая обработка Кислотная расшлихтовка Щелочная расшлихтовка

К С В К С В К С В К С В К С В К С В

Арт.052240 Основа - хлопок Уток -ПЭТФ:джут 0 40 500 45 102 120 1 88 153 187 1 81 160 190 1 84 158 160 1-2 80 142 180 1 85

Артикул 07102 основа - лен уток - лен 34 36 600 42 66 81 1 44 84 90 1 42 85 91 1 42 82 90 1 43 83 94 1 48

Арт.№ 407 основа - лен уток - лен 30 30 330 106 100 105 1 106 132 131 1 105 133 134 1 105 130 129 1 106 128 127 1 107

Арт. 10522 основа - лен Уток - лен: капо.волокно 0 0 600 53 38 36 1-2 66 64 82 1-2 64 68 84 1 64 63 75 1-2 65 60 82 1 64

Обозначения: К-капилярность. мм/час; С - время смачивания, с; В - водопоглощение, %

Рис.1. УФ-СПЕКТРЫ ДИОКСАНОВЫХ ЭКСТРАКТОВ ЛИГНИНА ИЗ ТКАН АРТ.07114.

1- суровая ткань; 2- плазмоактивированная тк 3 - энзиматическая обработка; 4 - плазменная обработка и промывка; 5- щелочная расшлихт 6 - кислотная расшлихтовка

длина волны, нм

Табли!.

Изменение прочностных характеристик льняных тканей,

Ткань

№ Показатели арт.07102 № 407

суровая ткань плазма + промывка суровая ткань плазм промь

1. Устойчивость к истиранию, цикл 157 163 164 1

2. Разрывная нагрузка,кгс

основа 10.3* 11.6' 9.3* 11

уток 8.6' 8.9 6.2" с

3. Удельная вязкость медноаммиачного раствора целлюло-лозы, сП 2.4 2.4 2.4 2

* перед определением разрывной нагрузки суровую тклнь обрабатыв;

расшлихтовки. Основным же преимуществом плазмохимической технологии является резкое сокращение времени подготовки - до 15-20 мин., и отсутствие необходимости использования химических реагентов, экологическая чистота процесса.

3.2.Теоретическое обоснование и разработка способа локального отбеливания природноокрашенных льняных тканей.

3.2.1.Исследование белящей активности отбеливателей различной химической природы в условиях печатания.

Изучение возможности применения различных отбеливающих агентов, традиционно используемых в льняной промышленности (пероксида водорода, гипохлорита натрия, хлорита натрия, бензилсульфохлорамида натрия) для получения белых узоров на природноокрашенных льносодержащих тканях, и оценка их белящей активности в условиях печати.

На основании данных, полученных в ходе эксперимента, установлено, что в условиях кратковременной тепловой обработки заметное обесцвечивание природных красителей льняного волокна достигается только при использовании пероксида водорода и бензилсульфохлорамида натрия. Незначительное посветление серого фона при обработке хлоритом и гипохлоритом натрия фиксируется приборами, но не отмечается визуально -белящая активность этих препаратов в условиях печатания недостаточна для получения требуемой белизны в плоскости печатных фигур.

3.2.2. Влияние концентрации пероксида водорода и бензилсульфохлорамида натрия на степень белизны

текстильных материалов

Определены концентрации отбеливающего агента в печатном составе, позволяющие получать на тканях максимальный уровень белизны.

При печатании составом на основе бензилсульфохлорамида натрия установлено, что помимо всего прочего степень белизны во многом определяется исходными характеристиками обрабатываемых материалов: поверхностной плотностью, структурой, засоренностью, светлотой фона. Определены оптимальные концентрации хлорамина Б в составе - 200-300 г/кг ( в зависимости от вида материала).

При использовании состава на основе пероксида водорода влияние структурных характеристик и засоренности тканей в меньшей степени сказывается на уровне достигаемой белизны, чем при использовании хлорсодержащего состава. Практически для всех текстильных материалов при концентрации перекиси водорода 80-100 г/кг достигаются максимальные показатели белизны - 65-70 %. Причем разброс этих показателей для тканей различного ассортимента составляет всего 3-4 % .

3.2.3. Влияние активирующих и стабилизирующих добавок на эффективность узорного отбеливания.

Как активный белящий агент, хлорамин Б проявляет себя в кислой среде печатного состава при рН 5.0-5.5; в качестве активаторов беления использовали следующие кислоты: неорганические - серная и соляная; органические - уксусная, щавелевая и муравьиная.

В ходе проведенных исследований было установлено, что наиболее эффективно отбеливание происходит при введении в печатную композицию уксусной кислоты. Анализ полученных данных показал, что для наиболее эффективного проведения процесса беления составами с концентрацией отбеливающего агента 50-100 г/кг достаточно 5-7 г/кг активатора, а при

содержании хлорамина Б 250-300 г/кг, количество уксусной кислоты необходимо увеличивать до 10-15 г/кг. Значение рН составов равно 5 (Рис.2б).

( Для стабилизации перекисного отбеливателя целесообразно использовать силикат натрия (с1=1,43). Использование других стабилизирующих систем не обеспечивало требуемую устойчивость состава.

Выявлено, что оптимальным, с точки зрения наибольшей степени белизны и экономии расхода химических препаратов, является соотношение силиката натрия (с)=1.43) и 30 %-ной перекиси водорода 1:1 (Рис.2а).

3.2.4. Исследование закономерностей разрушения окрашенных примесей в процессе узорного беления.

На основании анализа кинетических зависимостей изменения белизны текстильного материала, содержания остаточного лигнина на ткани и убыли концентрации активного компонента печатного состава (активного хлора или активного кислорода), определены общие кинетические закономерности процесса "твердофазного" беления тканей из серого льна печатными композициями на основе пероксида водорода и бензилсульфохлорамида натрия . Исследованы закономерности разрушения окрашенных примесей в процессе узорного беления.

Установлено, что при печатании составом с пероксидом водорода, максимальный уровень белизны для всех концентраций отбеливателя достигается за очень короткое время (3-5 мин) влажно-тепловой обработки. При этом белизна узора возрастает в унисон с количеством прореагировавшего отбеливателя: за первые 3-5 мин влажно-тепловой обработки содержание активного кислорода, независимо от начальной концентрации отбеливателя в составе, уменьшается на 70-80 %.(Рис.3).

При использовании в качестве отбеливателя бензилсульфохлорамида натрия наблюдалась несколько иная картина. Максимальный уровень белизны при печатании с хлорсодержащими составами достигается за более длительное, по сравнению с перекисным составом, время - 8-11 мин., что связано с низкой растворимостью хлорамина Б в печатном составе. Этот факт подтвержден микроскопическими исследованиями напечатанных образцов. Уменьшение содержания на волокне остаточного лигнина при этом хорошо коррелирует с ростом концентрации хлорамина Б в составе (Рис.3).

В ходе проведенных исследований установлено, что, независимо от природы отбеливателя, даже при достижении высокого уровня белизны в волокне остается достаточно большое количество лигнина - 45-60 %, что способствует сохранению его прочности.

На основании УФ-спектров диоксановых экстрактов лигнина из льняного волокна до и после проведения процесса узорного беления, полученных в интервале длин волн от 250 до 400 нм (Рис.4),оценены изменения, происходящие с лигнином льна при действии на него пероксида водорода и бензилсульфохлорамида натрия.

Установлено, что отбеливающее действие как пероксида водорода, так и бензилсульфохлорамида натрия проявляется не только в удалении лигнина с волокна, но и в разрушении хромофорных группировок остаточного лигнина. Причем в случае хлорсодержащего отбеливателя в остаточном лигнине происходят более глубокие изменения, затрагивающие не только боковые цепи полимера, но также и его ароматическую структуру.

Исследована специфика воздействия белящих агентов на степень полимеризации целлюлозы льна, а также на содержание в волокне пектинов и воскообразных веществ и на нанесенную на материал крахмальную шлихту.

ис. 2. ОПТИМИЗАЦИЯ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЕЧАТНЫХ СОСТАВОВ НА ОСНОВЕ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА 30 %-ного (а.) И БЕНЗИЛСУЛЬФОХЛОРАМИДА НАТРИЯ (б.)

Рис.3. КИНЕТИКА ИЗМЕНЕНИЯ БЕЛИЗНЫ РИСУНКА И СОДЕРЖАНИЯ

АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА НА ВОЛОКНЕ В ПРОЦЕССЕ УЗОРНОГО БЕЛЕНИЯ СОСТАВАМИ НА ОСНОВЕ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА (а) И БЕНЗИЛСУЛЬФОХЛОРАМИДА НАТРИЯ (б)

а.)

б.)

время запаривания, мин. время запаривания, мин.

1; 2; 3 - концентрация отбеливателя в составе соответственно 250 г/кг, 150 г/кг; 50 г/кг

Рис. 4. УФ-СПЕКТРЫ ДИОКСАНОВЫХ ЭКСТРАКТОВ ЛИГНИНА ИЗ МАТЕРИАЛА, ОБРАБОТАННОГО СОСТАВАМИ НА ОСНОВЕ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА (а) И БЕНЗИЛСУЛЬФОХЛОР АМИДА НАТРИЯ (б).

240

300

длина волны, нм

350

400

1 - исходная ткань

2; 3; 4 - концентрация отбеливателя в состава 30 г/кг; 60 г/кг; 90 г/кг

240 зоо

длина волны, нм 1 - исходная ткань;

2;3;4- концентрация отбеливателя в составе 100 г/кг; 200 г/кг; 300 г/кг;

Установлено, что в процессе узорного беления под действием окислителей - пероксида водорода и бензилсульфохлорамида натрия -происходит частичное разрушение целлюлозной составляющей льняного волокна. Однако, степень повреждения целлюлозы в контуре рисунка не превышает допустимых значений (см.табл.З).Содержание пектиновых веществ в контуре рисунка значительно уменьшается (на 60-80 % от исходного). Степень удаления воскообразных веществ невелика, поскольку в технологии узорного беления не использованы эмульгаторы; в предложенных условиях извлечение восков происходит в первую очередь при промывке и запаривании напечатанных образцов.

Установлено, что при печатании отбеливающими составами в контуре рисунка происходит практически полное разрушение шлихтующего препарата (до 85-90%), а при использовании состава на основе бензилсульфохлорамида натрия происходит частичная деструкция крахмала и вне контура рисунка: с серого фона ткани удаляется до 45-50 % шлихтующего препарата.

3.2.5. Влияние технологических параметров на эффективность узорного беления

Изучено влияние условий промежуточной сушки напечатанных тканей на эффективность узорного беления.

Выявлено, что полное высушивание образцов, напечатанных составом с перекисным отбеливателем, приводит к разложению пероксида водорода и значительной потере активности нанесенного на ткань печатного состава перед процессом влажно-тепловой обработки. Вследствие этого заметно понижается уровень белизны в контуре рисунка, по сравнению с "мокрым" запариванием, при котором получены наивысшие результаты по степени белизны узора, но четкость контура рисунка ниже 0.5.

Установлено, что при печатании этой композицией оптимальным ,с точки зрения достижения высоких показателей белизны и требуемой четкости контура узора, является кратковременное подсушивание напечатанной ткани в интервале температур от 60 до 120°С. В этих условиях в печатном составе, нанесенном на материал, остается до 25 % влаги. Пероксид водорода сохраняет свою активность, что способствует получению хороших показателей белизны, а образование пленки загустителя по контуру рисунка позволяет избежать растечки при запаривании.

Обоснован вывод о том, что ткани, напечатанные перекисными составами, необходимо запаривать сразу же после операции сушки.

При получении белых узоров хлорсодержащими печатными составами высушивание тканей при температурах от 20 до 120°С практически не отражается на содержании активного хлора на волокне и белизне, получаемой в контуре рисунка после запаривания. Заметное уменьшение содержания активного компонента на волокне происходит при повышении температуры сушки до 140-160°С. Технологическим преимуществом печатных составов на основе хлорамина Б является возможность длительного хранения напечатанного и высушенного материала до момента зреления

Исследовано взаимное влияние отбеливателей и загущающих агентов в печатных композициях.

Установлено, что при растворении как пероксида водорода, так и бензилсульфохлорамида натрия в среде различных загустителей (крахмал, сольвитоза С-5, альгинат натрия, КМЦ и МЦ), содержание в препаратах активной составляющей (активный кислород, активный хлор) практически не меняется, а на уровень достигаемой белизны, кроме природы отбеливающих

Действие отбеливателей на составляющие льняного волокна.

Таблица 3

№ Ткань Составы Удаление пектиновых веществ, % от исходного Удаление воскообразных веществ, % от исходного Степень полимеризации целлюлозы Степень повреждения целлюлозы, %

1 № 416 Суровая ткань 0 0 6362 0

Состав 1 75 7 5482 0.34

Состав 2 63 5 5263 0.40

2 артикул 07114 Суровая ткань 0 0 6244 0

Состав 1 76 14 6228 0.01

Состав 2 68 17 6052 0.1

3 артикул 10252 Суровая ткань 0 0 4186 0

Состав 1 80 28 3154 0.9

Состав 2 75 30 2914 | 0.95

Состав 1 - на основе пероксида водорода

Состав 2 - на основе бензилсульфохлорамида натрия

агентов, значительное влияние оказывают реологические свойства печатных составов.

Рассчитаны основные показателей структурно-реологических свойств печатных составов: предел упругости (предельное динамическое напряжение сдвига), зависимость скорости сдвига от сдвигающего напряжения, динамическая устойчивость структуры (ДУС).

Большинство использованных в эксперименте загусток (кроме МЦ) дают хорошие результаты по четкости контура рисунка, белизне ткани, и устойчивости к действию окислителей и могут быть использованы в процессе узорного беления.

В ходе эксперимента была проведена оценка устойчивости во времени белящих свойств печатных композиций. Установлено, что составы как с пероксидом водорода, так и с хлорамином Б в течение 8 часов сохраняют свою белящую активность. Кроме того, хлорсодержащий состав является пригодным для печатания даже через сутки. Хорошая устойчивость печатных композиций дает возможность использования их как на малых производственных участках, так и в условиях крупных промышленных предприятий.

Оценено влияние на качество узорного беления исходных характеристик текстильных материалов; определены оптимальные параметры ведения процесса и выбраны рабочие концентрации отбеливателей и других компонентов печатного состава, обеспечивающие получение максимальной белизны и, вместе с тем, исключающие непроизводительный расход химических реактивов. Установлено, что в общем случае, с ростом засоренности и поверхностной плотности материала и снижением светлоты фона необходимо увеличивать концентрацию белящих агентов в составе и время влажно-тепловой обработки напечатанных образцов.

Для всех использованных в работе тканей, обработанных по новой технологии, проведены исследования степени повреждения целлюлозы льна и определены потери прочности, установлено, что узорное беление практически не ухудшает прочностные свойства льносодержащих текстильных материалов, а степень повреждения целлюлозы перевышает допустимые значения только на ткани арт. 10252, изготовленной из низкосортной пряжи.

ВЫВОДЫ:

1. Впервые в отечественной и зарубежной практике разработана технология узорного отбеливания тканей из природноокрашенного сурового льна. С этой целью выполнен комплекс теоретических и технологических разработок по созданию принципиально нового способа подготовке тканей из сурового льна и их локального "твердофазного" отбеливания.

2. Проведен поиск рациональной технологии подготовки текстильных материалов из сурового льна (кислотная расшлихтовка, щелочная расшлихтовка, энзиматическая промывка, плазмохимическая подготовка), гарантирующей сохранение природной окраски льняного волокна и обеспечивающей достижение высоких качественных показателей тканей бытового назначения.

Наилучшие результаты при решении поставленной задачи достигнуты за счет использовании разработанной малооперационной плазмохимической технологии подготовки природноокрашенных льняных текстильных материалов. Способ включает обработку суровой ткани в воздушной плазме тлеющего разряда с последующей промывкой в горячей воде. Технология обеспечивает придание льняным текстильным материалам хороших гидрофильных свойств (капиллярность 100-130 мм/час, моментальную смачиваемость), высокую (до 80-90 %) степень очистки от шлихтующих

препаратов, обеспечивает сохранение природного цвета льняного волокна и прочностных характеристик полотен, практически исключает использование химических препаратов на технологические нужды, существенно уменьшает промышленные выбросы, является экономичной и экологически чистой.

3. Впервые детально исследовано влияние различных способов подготовки на хромофорную структуру лигнина. Установлено, что кислотная и щелочная расшлихтовки вызывают наибольшие изменения в структуре хромофора лигнина, следствием которых является заметное, отмечаемое цаже визуально, изменение оттенка природноокрашенного льняного материала. В отличие от них, плазмохимическая подготовка, как и обработка биопрепаратами, оказывает щадящее действие на лигнин сурового льна, что способствует сохранению природного цвета подготовленного полотна. Представленные данные вызвали интерес зарубежных исследователей, по материалам работы опубликована статья в журнале "Fibres & Textiles in Eastern Europe".

4. Исследована белящая активность окислителей различной химической природы (гипохлорита и хлорита натрия, пероксида водорода и бензилсульфохлорамида натрия) в условиях сверхскоростного нетрадиционного отбеливания, выбраны препараты (пероксид водорода и бензилсульфохлорамид натрия), позволяющие получать методом печатания на сером фоне природноокрашенных льняных тканей белые и полубелые рисунки.

5.Изучено влияние стабилизатров и активаторов процесса на белящую активность пероксида водорода и бензилсульфохлорамида натрия, а также на эффективность и качество узорного беления. На основе полученных экспериментальных данных выбраны оптимальные составы и концентрационные параметры разработанных печатных композиций.

6. Исследована специфика воздействия белящих агентов в процессе узорного беления на целлюлозную составляющую льняного волокна и сопутствующие ей примеси, в первую очередь на лигнин. Оценены изменения, происходящие в структуре хромофоров лигнина льна под действием окислителей различной химической природы. Установлено, что при печатании составом на основе пероксида водорода степень удаления лигнина из льняного волокна на 10-15 % ниже, чем при использовании хлорсодержащего окислителя. В то же время достигается более высокая степень белизны узора, что объясняется, в основном, разрушением хромофорных группировок остаточного лигнина без деструкции его ароматических колец. При использовании в качестве отбеливателя бензилсульфохлорамида натрия происходит окисление и хлорирование лигнина, затрагивающее и его ароматическую структуру, содержание лигнина в волокне уменьшается в среднем на 60 %. На основе полученных данных предложен химизм процесса узорного беления льна отбеливателями различной химической природы.

7. Изучены кинетические закономерности основных технологических стадий процесса узорного отбеливания; определено изменение содержания активных белящих компонентов в печатных композициях (активного хлора и активного кислорода) на различных стадиях процесса. На основе полученных данных были оптимизированы временные параметры влажно-тепловой обработки текстильных материалов и обоснованно сдерживающее влияние на скорость беления низкой растворимости бензилсульфохлорамида в печатном составе. Выявлено, что увеличение времени запаривания в этом случае связано с плохой растворимостью бензилсульфохлорамида натрия в печатном составе - при его высоких концентрациях в первые 3 мин. влажно-тепловой обработки параллельно идут два процесса: дорастворение отбеливателя под

действием насыщенного водяного пара и его взаимодействие с волокном, что сказывается на кинетике отбеливания вцелом.

8. Впервые исследовано влияние температурно-временных параметров сушки напечатанных тканей на белящую активность бензилсульфохлорамида натрия и пероксида водорода,а также на качество узорного беления с точки зрения белизны и четкости контура рисунка. Отмечена низкая устойчивость пероксида в условиях удаления влаги с материала, в связи с чем рекомендовано лишь подсушивание (до влажности 25 %) напечатанного материала в течение 1-2 мин. в интервале температур от 60 до 120 °С, что обеспечивает высокий уровень белизны и хорошую четкость контура. В ходе работы установлено, что при печатании составами на основе бензилсульфохлорамида натрия параметры ведения процесса сушки при температуре до 140 °С, не оказывают существенного влияния на белящую активность препарата и качество получаемых узоров. Высушенные образцы могут хранится длительное время без ущерба для эффективности процесса узорного беления.

9.Впервые разработана технология попучения белых узоров по природноокрашенному льняному полотну, не имеющая аналогов в России и за рубежом. Технология включает следующие операции: нанесение на ткань белящего состава методом печатания через сетчатые шаблоны, промежуточную сушку, запаривание и промывку. Технология позволяет получать на полотне рисунки со степенью белизны от 40 до 80 % - в зависимости от цветовых характеристик льносодержащего материала и концентрации отбеливающих агентов в составе; предполагает применение типового печатного и вспомогательного оборудования и традиционных химических реактивов; позволяет использовать суровую ткань без предварительной подготовки; обеспечивает расширение ассортимента серых льняных текстильных материалов за счет выпуска высокохудожественных изделий с сохранением естественной окраски и экологических достоинств природного льна. Технология может быть реализована как в условиях малого производства, так и на крупных промышленных предприятиях. На предпоженный способ получено положительное решение по заявке МКИ Д 06 I 3/02 Д 06 О 1/02 N 93-034429 от 1.07.93. На кафедре ХТВМ ИГХТА под разработанную технологию создан поизводственный участок "КОЛОРИСТ", выпущены партии сувенирных и столовых комплектов.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Владимирцева Е.Л., Шарнина Л.В., Блини-ева И.Б., Мельников Б.Н. Применение низкотемпературной плазмы для улучшения качества набивных льносодержащих тканей.// Изв.вузов. Химия и химическая технология. - 1993.-т.36, N5. -с. 115-118.

2. Владимирцева Е.Л., Шарнина Л.В., Блиничева И.Б. Влияние плазменного воздействия и окислительных обработок на суровое льняное волокно.// Тез.докп. Научно-техн. конф. "Физика и механика композиционных материалов".-Гомель, 1993.-е. 36-37.

3. Владимирцева Е.Л., Шарнина Л.В., Блиничева И.Б. Использование низкотемпературной плазмы в процессах подготовки льняных тканей.// Текстильная химия. -1994,- N 2. -с.78-81.

4. Владимирцева Е.Л., Шарнина Л.В. Плазмохимическая малооперационная технология подготовки тканей из серого льна.// Информационный листок ЦНТИ N 107-94 .-Иваново.-1994.

льняных тканей.// Тез.докл. Междунар.научн.-техн. к;.....нции "Прогресс-94"

г.Иваново.- 1994.-c.99.

7. Владимирцева Е.Л., Шарнина Л.В., Блиничева И.Б., Мельников Б.Н. Действие окислителей на льняные ткани в процессах узорного беления. //Текстильная химия. - 1995 - N 2. -с.97-101.

8. Владимирцева Е.Л., Шарнина Л.В., Блиничева И.Б. Application of Low-Temperatura Plasma in Preparation Processes of Linens.// Fibres & Textiles in Eastern Europe.-1995.-Vol.3, N 2,- p. 30-31.

9. Владимирцева Е.Л., Шарнина Л.В., Блиничева И.Б. Сравнительная характеристика действия окислителей на составляющие льняного волокна. //Тез.докл. научн.-техн.конф. преподавателей и сотрудников ИГХТА,- 1995,-с.109.

10. Владимирцева Е.Л., Блиничева И.Б. Захарова Л.А. Взаимодействие N-хлорбензолсульфамида натрия и пероксида водорода с компонентами нативного льна.//Тез. докл. научн.-техн. конф. "Прогресс-95".- Иваново, 1995,-с.134-135.

11. Владимирцева Е.Л., Шарнина Л.В., Блиничева И.Б. Действие N-хлорбензолсульфамида натрия на серый лен в процессе совмещенного беления и печати.// Тез.докл. научн.-техн.конф. "Химия-96".-Иваново, 1996,- с. 184-185.

12. Владимирцева Е.Л., Шарнина Л.В., Блиничева И.Б., Мельников Б.Н. Исследование кинетики локального беления серого льна ./ Изв. вузов . Химия и химическая технологияю,- 1995 - т.38, вып.4-5.-с.65-68.

© Изготовлено Центром документации фирмы XEROX The Document Compamy г.Иваново, пр.Ленина, 33, 30 октября 1996 г. тел.(0932) - 30-07-33, факс: (0932)-41-13-16 тираж - 80 экз.