автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Влияние новых видов специальной отделки хлопчатобумажных тканей на формирование их свойств

¡/^КТ-ГфДЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ' ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА

1 О Ф£В да

На правах рукописи

КАЛИНА Лариса Александровна

ВЛИЯНИЕ НОВЫХ видов СПЕЦИАЛЬНОЙ ОТДЕЛКИ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ТКАНЕЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ ИХ СВОЙСТВ

Специальность 05.19.01 - Материаловедение (текстильное, кожевенно-меховое, обувное, швейное)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1997

Работа выполнена на кафедре экспертизы потребительских товаров Санкт-Петербургского торгово-экономического института

Научный руководитель: доктор технических наук профессор Ермилова И.А.

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки и техники доктор

технических наук профессор Перепелкин К.Е.

кандидат технических наук доцент Жиряева Е.В.

Ведущая организация: АО «Северный текстиль»

Защита состоится "Ж" 199^ г. в. ¿г часов на заседании

диссертационного советаД/0бЗг67.011ри Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна по адресу: 191065, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 18, ауд. 241

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан 1992^г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н.

'Рудин А.Е..

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Хлопчатобумажные ткани традиционно занимают большой удельный вес на рынке текстильной продукции благодаря ряду ценных свойств, особым преимуществом являются их гигиенические свойства. Однако в силу присущих этим тканям сминаемостй, усадочности, недостаточной устойчивости к износу актуальной остается их специальная отделка, которая придает изделиям комфортность в течение всего процесса эксплуатации, обеспечивает разнообразие ассортимента текстильных материалов, их конкурентоспособность. Наиболее перспективным направлением отделки тканей из хлопка является высококачественное аппретирование с использованием мало-формальдегидных препаратов. С точки зрения ухода-за текстильными изделиями отделка достигла в настоящее время такого уровня, что дальнейшее улучшение свойств представляется нецелесообразным из экономических соображений. Однако недостаточная химическая стабильность некоторых соединений, используемых при производстве материалов для одежды, способствует миграции во внешнюю среду летучих веществ и тем самым представляет потенциальную угрозу для окружающей среды и здоровья человека. Экологические требования также требуют изменения всего ассортимента используемых отделочных препаратов.

Текстильно-вспомогательные вещества (ТВВ) для отделки хлопчатобумажных тканей насчитывают 300-400 отечественных видов, и этот ряд активно пополняется импортными препаратами. Отсутствие полной информации о строении и свойствах новых химических соединений, представляющих "know-how" фирм-производителей, осложняет задачу определения степени экологической безопасности как самих продуктов, так и отделанных ими материалов. В связи с этим встает насущная проблема разработки надежных экспресс-методов оценки экологичности химически обработанных текстильных изделий. Необходимость в объективных и вместе с тем доступных методах определения экологической безопасности обусловлена также современными требованиями сертификации продукции.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось изучение комплекса свойств хлопчатобумажных тканей платьевого ассортимента, в т. ч. их экологической безопасности и биостойкости, от вида обработки новыми малоформальдегидными препаратами, применяемой в современном хлопчатобумажном отделочном производстве.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- исследовать возможность применения для хлопчатобумажных тканей платьевого ассортимента отделок с использованием новых мапоформальдегидных препаратов с целью получения эффекта высококачественной отделки материалов;

- выявить изменение потребительских свойств отделанных хлопчатобумажных тканей: формоустойчивости, прочностных и гигиенических свойств в результате влияние различных отделочных препаратов на изменение структуры волокна хлопка;

- исследовать влияние модификации хлопкового волокна на его повреждаемость различными микрооганизмами в зависимости от вида отделки;

- разработать методику оценки экологичности текстильных материалов, обработанных отделочными препаратами;

- оценить экологическую безопасность тканей, отделанных формапьдегидсо-держащими препаратами;

- определить влияние основных факторов эксплуатации на изменение комплекса свойств хлопчатобумажных тканей в зависимости от вида их отделки.

Научная новизна. В работе исследованы результаты применения новых г/.алоформапьдегидных препаратов для высококачественной отделки хлопчатобумажных тканей, как с точки зрения их влияния на эксплуатационные свойства, гак и с точки зрения взаимного влияния отделанных тканей и микроорганизмов.

Установлена взаимосвязь между изменениями некоторых параметров тонкой структуры волокон, вследствие особенностей взаимодействия отделочных препаратов с целлюлозой хлопка, и свойств готовых тканей. Изучено злипние основных факторов износа на свойства исследуемых текстильных материалов.

Проведено комплексное исследование влияния отделки на микробиологическую повреждаемость тканей из хлопка на всех стадиях жизненного цикла текстильных материалов; в процессе формирования, эксплуатации, а также длительного хранения.

На основе проведенных исследований и новых подходов с применением биоиндикации к оценке безвредности отделанных тканей разработана методика определения степени их экологической безопасности.

Проведенные исследования могут послужить основой разработки новой типовой номенклатуры свойств текстильных материалов с учетом современных

перспективных требований потребителей.

Практическая значимость, разработана и аттестована методика оценки экологической безопасности хлопчатобумажных тканей, обработанных фор-мальдегидсодержащими препаратами. Тестирование текстильных материалов с использованием микроорганизмов открывает возможность осуществлять выбор экологичных отделочных препаратов.

Результаты исследования используются в учебном процессе на кафедре экспертизы потребительских товаров Санкт-Петербургского торгово-экономического института, атакже при изучениидисциплины "Сертификация и безопасность товаров" в Санкт-Петербургском им. В. Б. Бобкова филиале Российской Таможенной Академии. Методика экспресс-оценки экологической безопасности получила применение в Ботаническом институте РАН им. В. Л. Комарова.

На основе проведенных исследований разработаны рекомендации отечественным производителям хлопчатобумажных тканей по выбору новых отделочных препаратов в целях совершенствования отделки тканей платьевого ассортимента на основе соблюдения экологических требований и с учетом биологической поврежденное™ исходного сырья. Данные проведенных в работе испытаний использованы на АО "Северный текстиль" при разработке новых рецептур отделки тканей.

Апробация работы: Основные положения работы доложены на конференции «Биологические проблемы экологического материаловедения» (Пенза, 1995 г.), назаседании Санкт-Петербургского отделения Научного Совета АН РФ по проблемам биоповреждений (май 1996 г.) и на Втором международном симпозиуме « Хроматография и спектроскопия в анализе объектов окружающей среды и токсикологии» (С-Пб. 18-21 июня 1996 г.). Работа обсуждена на заседании кафедры экспертизы потребительских товаров СПбТЭИ и заседании кафедры материаловедения СПбГУТД и получила одобрение.

Публикации: По теме работы опубликовано 5 статей.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка литературы и приложений. Материал изложен на 168 страницах печатного текста и содержит 43 таблицы и 10 рисунков, список литературы включает 135 источников, объем основного приложения 44 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее научная значимость.

Первая глава содержит анализ литературных данных о вопросах совершенствования потребительских свойств хлопчатобумажных тканей в процессе высококачественной отделки смолами. Рассмотрен современный ассортимент отделочных препаратов, применяемых в целях придания устойчивости структуры тканям. Учитывая, что использование бесформальдегидных препаратов не достигает необходимого эффекта и является весьма дорогостоящим, наиболее перспективными признаются малоформальдегидные препараты. Несмотря на то, что большинство исследователей уделяют внимание проблеме выделения свободного формальдегида, ограничено число публикаций о влиянии отделанных тканей на живой организм. Практически отсутствуют работы, содержащие конкретные методы оценки степени безвредности изделий для здоровья человека.

Обзор литературных источников по вопросу влияния отделочных препаратов на свойства текстильных материалов свидетельствует о наибольшей изученности прочностных свойств и формоустойчивости тканей в результате отделки. Меньшее внимание обращено на гигиенические свойства и экологические характеристики. Отмечено отсутствие работ, в которых проведено комплексное исследование изменения потребительских свойств текстильных материалов в результате высококачественной отделки. Ограничены литературные сведения, посвященные анализу влияния факторов износа на структуру волокон и свойства отделанных тканей, важных для потребителя.

Сформулированы задачи исследования.

Во второй главе дано обоснование объектов и методов исследования. Анализ современного ассортимента текстильных материалов свидетельствует о преобладающей доле хлопчатобумажных тканей как наиболее доступных для основной массы потребителей. В связи с этим для исследования нами были

выбраны ткани платьевого назначения, выработанные из чисто хлопчатобумажной пряжи, поверхностной плотности от 113 до 259 г/м2, полотняного и саржевого переплетений, пестротканые, гладкокрашеные и набивные.

В настоящее время наиболее широко используются заключительные отделки на основе препаратов зарубежных производителей, придающих малосминае-мость и мапоусадочность, обеспечивающих легкий уход. Ассортимент импортных ТВВ для отделки тканей из хлопка широк и постоянно обновляется, однако в большинстве случаев это (^-метилольные (формальдегидсодержащие) препараты. Обработка тканей подобными соединениями приводит к постепенному выделению свободного формальдегида, что представляет угрозу экологическому благополучию.

Для исследования использованы хлопчатобумажные ткани платьевого ассортимента, обработанные аппретами на основе новых импортных мапоформаль-дегидных препаратов, полученных за счет модификации диметилдигидроксиэ-тиленмочевины (ДМДГЭМ): ХоеТ 3544 ("Хехст") - образцы ткани № 3 и N2 3*; книттексРЮ ("Хемише Фабрик Пферзее") - образцы ткани № 4, а также композицией в составе отечественного малоформальдегидного препарата У-2 и поливинилацетатной (ПВАЭ) и полиэтиленовой (ПЭЭ) эмульсий - образцы ткани № 1 и N9 2.

Отделка тканей проводилась в производственных условиях АО "Северный текстиль" в соответствии с типовыми технологическими режимами. Износ моделировали, используя многократную стирку, контроль тестируемых показателей исследуемых тканей проводили после первого и пятого циклов мокрой обработки.

Методологической и научной основой диссертационной работы явились труды отечественных и зарубежных исследователей в области влияния отделки тканей из хлопка на их свойства. В изучении особенностей взаимодействия новых отделочных препаратов с волокном были использованы современные методы: инфракрасная (ИК) спектроскопия для анализа изменений структуры волокон на молекулярном и надмолекулярном уровнях, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) для оценки характера изменения структуры поверхности волокон, метод дифференциального термического анализа (ДТА) для исследований физико-химических процессов, происходящих в волокне в условиях программированного изменения температуры (структурные изменения волокна в результате различных обработок, а также деструкции при хранении оценивали по экстремальным точкам кривых ДТА и ДТСЗ и по потере массы образца), световой микроскопии для оценки и количественного учета микробных повреждений макроструктуры волокон и измерения структурных характеристик нитей, другие физико-механические методы. При оценке показателей качества потребительских свойств исследуемых тканей использованы стандартные и отдельные нетрадиционные методики текстильных испытаний, в частности, методика релаксации напряжений исследуемых тканей на универсальной испытательной установке "АРОМ". Выполнено исследование биологических свойств текстильных материалов с применением микробиологических методов:

метода оценки общего микробного числа, методов испытания волокон на биостойкость в лабораторных условиях с использованием чистой культуры Aspergillus fumigatus (Asp. fumigatus) и набора микромицетов.

Методическая часть содержит также обоснование выбора метода учета чувствительности микроорганизмов в соответствии с основной задачей исследования, применительно ктканям с химическими отделками. Для тестирования чувствительности микроорганизмов использована модификация "чашечного" метода. Чувствительность микроорганизмов к исследуемым тканям оценивали по непосредственному воздействию дисков тканей на рост живых клеток. Количественной характеристикой зоны отсутствия , угнетения или стимуляции роста бактерии тканью служила величина ее диаметра.

Обработка результатов испытаний проведена на основе методов математической статистики с применением ПВЭМ.

Третья глава посвящена исследованию экологической безопасности отделанных тканей. Высококачественное аппретирование хлопчатобумажных тканей предполагает их обработку формальдегидсодержащими препаратами, которые блокируют гидроксильные группы и образуют сшивки между макромолекулами целлюлозы. Однако в процессе реакции остаются свободные группы N-CH2OH, которые не вступили во взаимодействие с целлюлозой. Эти группы способны гидролизоваться и являются источником выделения свободного формальдегида с аппретированных тканей в процессе их эксплуатации в окружающую среду, что представляет потенциальную угрозу для здоровья человека.

Проведенный анализ количества свободного формальдегида в тканях с разными видами отделки показал, что в большинстве случаев значения показателя не превышали предельно допустимой концентрации (ПДК), установленной для второй группы текстильных материалов - тканей для изделий платьевого ассортимента. Стирка способствует уменьшению содержания свободного формальдегида. Во всех образцах значительно снизилось количество формальдегида уже после первого цикла стандартной мокрой обработки. У тканей № 1 и 2, отделанных аппретом, содержащим закрепитель У-2, формальдегид практически не удалось определить стандартным методом. Пять циклов стирки способствовали полному удалению свободного формальдегида с ткани № 3*, отделанной препаратом Хое Т 3544 (60 г/л). Однако при хранении тканей вновь возникла проблема выделения свободного формальдегида. Наиболее значительное накопление за шесть месяцев отмечено у тканей, обработанных композицией, содержащей малоформальдегидный препарат У-2.

Практически сложно установить непосредственное влияние химически отделанного текстиля на такую сложную биологическую систему, как организм человека. Поэтому представляется важным оценить действие тканей с разными видами отделки на относительно простые биологические объекты - бактерии. Причем важное значение приобретает выбор тест-культур бактерий, чувствительных к различным факторам, обусловленным влиянием тканей.

Известно, что пары формальдегида оказывают токсическое действие на

бактерии. Однако анализ влияния текстильных материалов, отделанных фор-мальдегидсодержащими препаратами, на аналогичные биологические объекты свидетельствует о значительном различии чувствительности тест-культур бактерий. На первом этапе для исследования былиотобраны культуры бактерий Erwinia herbicola (Erw. herbicola) и Bacillus subtilis (Вас. subtilis). Их выбор обусловлен повышенной адаптивностью и жизнеспособностью. Хорошо известно, что эти бактерии вызывают повреждения различных текстильных волокон. Влияния отделанных тканей на тест-культуры носит локальный характер, проявляющийся лишь при непосредственном контакте. Большая чувствительность к хлопчатобумажным тканям с различными видами аппретов характерна для неспоровой культуры Erw. herbicola по сравнению со споровой культурой Вас. subtilis. Однако несмотря на выявленную зависимость роста культур от вида отделки, чувствительность бактерий-деструкторов полимерных материалов к исследуемым тканям была невысокой. Продолжала существовать необходимость поиска более высокочуствительной культуры.

Кожные покровы человека населяет множество различных микробов. Escherihia coli (Е. coli) постоянно обитает в организме человека и относится к условно-патогенным. Кроме того, эта культура широко используется при тестировании медикаментозных средств, пищевых продуктов. Е. coli применяют для моделирования транзиторной микрофлоры рук. Тестированием установлена наиболее высокая чувствительность культуры бактерии Е. coli по сравнению культурами, испытанными на первом этапе, к отделанным тканям. Влияние большинства исследуемых тканей на рост этой культуры под дисками близко к их влиянию на неспоровую бактерию Erw. herbicola ( рост культуры Е. coli полностью отсутствовал). Кроме того, вокруг дисков тканей были отмечены зоны угнетения роста Е. coli. Диаметр этих зон составил 21 - 23 мм. Максимальный диаметр зоны угнетения роста бактерий выявлен у тканей № 3, обработанных препаратом Хое Т 3544 (50г/л).

Результаты эксперимента свидетельствуют о влиянии стирки отделанных тканей на рост тест-культур. Для большинства исследованных образцов характерно нивелирование влияния отделки на развитие микроорганизмов по мере возрастания количества циклов мокрой обработки. С увеличением числа стирок ингибирующее влияние отделки тканей на тест-культуры исчезает. Стиранные ткани, обработанные различными аппретами, оказывают практически одинаковое влияние на развитие бактерий. Характер влияния тканей, подвергнутых мокрой обработке, зависит, главным образом, от вида микроорганизмов.

Причем, наименьшее влияние мокрой обработки тканей установлено для культуры Е. coli, что также служит подтверждением высокой чувствительности культуры к исследуемым отделкам. Влияние стиранных тканей с обработками препаратами на основе формальдегидсодержащихсмол на рост этой культуры под дисками исследуемых тканей аналогичен нестиранным образцам. Однако зоны угнетения роста бактерий вокруг таких дисков после мокрой обработки тканей в отдельных случаях исчезают.

Таблица 1

Взаимосвязь количества свободного формальдегида в тканях и их влияния на рост Е. coli

Вариант ткани Данные испытаний по методике Данные испытаний по ГОСТ

Рост культуры Е. coli Количество свободного формальдегида, мкг/г

под диском вокруг диска

(диаметр, мм)

после отделки

1 - - (21,1) 154

2 - - (22,3) 187

3 - - (23,4) 560

3* - - (20,8) 183

4 - - (21,0) 191

после первого цикла стирки

1 + + 0

2 + + 0

3 - - (22,3) 94

3* - + 16

4 - + 22

после пятого цикла стирки

1 + + 0

2 + + 0

3 - -(21,1) 84

3* - + 0

Выбор тест-культуры бактерий обусловлен чувствительностьютого или иного вида бактерий к действию отделанных тканей. Анализ чувствительности микроорганизмов показал, что бактерии-деструкторы полимерных материалов достаточно устойчивы к тканям, обработанным формальдегидсодержащими препаратами. Это свидетельствует о том, что такие ткани являются для указанных культур бактерий потенциально приемлемым источником энергии и питания. Наибольшая чувствительность выявлена к исследуемым тканям у условно-патогенной Е. coli. Анализ содержания в тканях свободного формальдегида, проведенный параллельно с тестированием роста культуры Е. coli, позволяет заключить о их взаимосвязи (табл. 1), Отмечено угнетение развития микроорганизмов тканями, в которых количество свободного формальдегида превышает 22 мкг/г. Е. coli может быть признана чувствительным анализатором свободного формальдегида в тканях и использована в качестве тест-культуры для оценки экологической безопасности текстильных материалов из хлопка, обработанных формальдегидсодержащими препаратами.

Четвертая глава содержит анализ результатов биологической поврежден-ности тканей на разных стадиях их жизненного цикла, начиная от суровья, поступившего в отделочное производство. Отмечена изначальная поврежден-ность волокон суровых тканей. Биологическая деструкция волокон в тканях на

промежуточных этапах отделочного производства самая низкая. Наибольшей способностью к повреждению под действием микроорганизмов отличаются готовые ткани. Выявлена зависимость повреждаемости исследуемых тканей как от вида отделки тканей, так и от вида воздействующей микрофлоры.

Более высокой биостойкостью отличаются ткани, обработанные составом,-содержащим препарат Хое Т 3544, напротив, наиболее низкая устойчивость -у тканей, отделанных поверхностно-активными эмульсиями, которые являются достаточно благоприяным источником питания микроорганизмов. Влияние многократной мокрой обработки на способность тканей повреждаться под действием спонтанной микрофлоры также зависит от отделки ткани. Показатели биодеструкции волокон тканей, обработанных препаратом ХоеТ3544, в силу особенностей химического состава и механизма взаимодействия препарата с целлюлозой, после мокрых обработок отличались более низкими значениями, по сравнению с обработанными другими исследованными аппретами (рис. 1).

Исследования, проведенные на основе стандартных методов, выявили зависимость устойчивости тканей к действию микромицетов от вида отделочного препарата. В дополнение к стандартному набору грибов была использована чистая культура Asp. fumigatus, при этом наибольшая биостойкость установлена у тканей, отделанных препаратами Хое Т 3544 и книттекс FLC. С целью более глубокого изучения деструктивных процессов, происходящих в волокнах тканей, инокулированных микромицетами, был проведен контроль показателя биодеструкции. В отличие от тканей, отделанных композицией эмульсий, наименьшая поврежденность выявлена при аппретировании тканей препаратами на основе модификации ДМДГЭМ, что полностью совпадает с результатами исследования по стандартной методике.

отделанные ткани

№ 4 N9 1

24% 15%

13% №3 27%

21%

ткани после первого цикла мокрой обработки

№4 21%

№ 1 25%

№ 319%

№ 3 14%

2 21%

ткани после пяти

циклов мокрой

обработки

N1 3' № 1

19%

№ 3S1

14%^®

№2

3«%

4

Рис1. Условная доля показателя биоповреждения волокон исходных тканей

Деструктивные процессы любого материала, в том числе текстильного, протекают вследствие жизнедеятельности микроорганизмов. В связи с этим важна оценка количества именно живых микроорганизмов, то есть активных или потенциально активных. Наиболее низкая обсемененность характерна для тканей с отделкой препаратом Хое Т3544, что может служить косвенным объяснением низких значений показателя биодеструкции исходных образцов.

отделанные ткани

№ 4 № 1

134 21%

№ 35%-"«иа^ 2 N1 3 21%

ткани после первого цикла мокрой обработки

№ 4 25%

№ 1

15%

ткани после пяти

циклов мокрой

обработки

N9 3' N9 1

19% 12% № 2

№ 3

51%

Рис. 2.Условная доля биоповреждения волокон тканей после хранения в условиях повышенных влажности и температуры

Активизация деятельности микроорганизмов в условиях повышенной температуры (30 - 35°С) и относительной влажности воздуха (около 100%) - оптимальных факторах развития микробов на текстильных субстратах - позволяла оценить деструкцию волокон, их способность к биологическому повреждению, определяющую возможность естественной утилизации тканей. Длительное хранение тканей в указанных условиях способствует активному развитию разнообразной микрофлоры, в т. ч. бактерий, способных разрушать целлюлозные волокна. За период шестимесячного хранения число жизнеспособных клеток на исследуемых образцах превысило контрольные показатели в 6 - 50 раз. При этом выявлена зависимость значений общего числа живых клеток микробов от вида отделки тканей. Максимальное развитие микроорганизмов при хранении выявлено у тканей, обработанных аппретами, содержащими поверхностно-активные эмульсии. Наиболее низкий прирост числа жизнеспособных клеток микроорганизмов был отмечен у тканей с отделкой книттексом

Рост микроорганизмов оказал деструктивное влияние на структуру волокон исследованных тканей, что подтверждено различными методами. Установлено наличие спор, обрастание микромицетами волокон хранившихся тканей, в то время, как на контрольных образцах роста микроорганизмов практически не обнаружено. Электронномикроскопические исследования позволили выявить увеличение неоднородности, рыхлости поверхности волокон, появление дефектов в виде трещин, борозд, разрывов и раковин. Зафиксирована деструкция микрофибрилл и образование более мелких структурных элементов. Наиболее сильный характер повреждения выявлен в волоконах тканей, обработанных препаратом ХоеТ 3544 (рис.2).

Отмечена значительная биодеструкция в процессе хранения отделанных тканей, подвергнутых мокрым обработкам. Максимальное усиление биодеструкции волокон стиранных тканей также отмечено при отделке препаратом Хое Т 3544 (рис. 3; 4).

обработки 0-,1;5

Рис. 3. Повреждение волокон основных нитей тканей № 3 ( Хое Т 3544)

0; 1; 5

Рис. 4. Повреждение волокон уточных нитей тканей № 3 ( Хое Т 3544)

Анализ биологических свойств позволил выявить, что ткани с отделкой препаратом Хое Т3544 с экологической точки зрения обладают преимуществом по сравнению с другими исследованными тканями, поскольку будучи устойчивыми к повреждению под действием микроорганизмов разнообразного видового состава в нормальных условиях, они способны достаточно быстро и полно разлагаться при повышенных температуре и влажности воздуха в результате деятельности микроорганизмов, разрушающих целлюлозу. Наибольшее снижение значений убыли массы при дифференциальном термическом методе анализа подтверждает более высокую степень структурных изменений хлопковых волокон в тканях с отделкой препаратом Хое Т 3544 под воздействием микроорганизмов. Изменение глубины пика кривой ДТв поврежденных образцов после девяти месяцев хранения свидетельствует о структурных нарушениях, увеличении дефектности структуры волокна, повышении доли простых структурных образований, на разрушение которых расходуется значительно

меньшая энергия по сравнению с контрольными неповрежденными образцами, а также с образцами, обработанными поверхностно-активными эмульсиями.

В пятой главе представлен анализ основных потребительских свойств исследуемых тканей в результате изменения структуры волокон вследствие отделки аппретирующими препаратами. Показано также влияние стирки на свойства хлопчатобумажных тканей, обработанных новыми видами отделочных препаратов.

Проведено изучение комплекса показателей гигиенических свойств, представляющих важное значение для материалов платьево-сорочечного ассортимента. Критериями являлись воздухопроницаемость, капиллярность и гироско-пичность (табл. 2).

Исследованные ткани, обработанные с использованием малоформальдегид-ных препаратов, обладают высокими показателями гигроскопичности, капиллярности и воздухопроницаемости. Показаназависимость гигиенических свойств от модификации структуры хлопкового волокна отделочными препаратами. Обработка отделочными аппретами способствовала образованию более ровного, гладкого характера поверхности волокна хлопка. Благодаря формированию более стабильной структуры отделанные ткани отличались высокой воздухопроницаемостью. Обработка препаратом Хое Т 3544 привела к повышению гигроскопичности отделанных тканей. Ткани с отделкой препаратом Хое Т 3544 характеризуются лучшими гигиеническими свойствами по сравнению с тканями, аппретированными ПВА- и ПЭэмульсиями, образующими водонераствори-мую пленку на поверхности волокна, и препаратом книттекс Р1_С, образующим более толстую пленку смолы на поверхности волокна. При этом у тканей с отделкой Хое Т 3544 высокие значения воздухопроницаемости, капиллярности и гигроскопичности сохраняются в процессе многократной стирки.

Отделку хлопчатобумажных тканей препаратами на основе формальдегидсо-держащих препаратов применяют для повышения формоустойчивости, облегчения ухода за изделиями в процессе эксплуатации. В качестве критериев оценки формоустойчивости были использованы показатели сминаемости, усадки, а также деформационные характеристики при малом нагружении.

В результате модификации тканей аппретирующими препаратами и образования сшивок установлено значительное повышение несминаемости тканей, обработанных малоформальдегидным препаратом книттекс Р1_С (табл. 3). Наилучшая способность сохранять эффект отделки в процессе эксплуатации характерна для тканей, аппретированных препаратом Хое Т 3544. В наименьшей степени изменилась структура тканей с отделкой композицией, включающей малоформальдегидныйУ-2. Стабилизация структуры в результате отделки тканей определила уменьшение усадки. Наиболее низкие значения изменения размеров после мокрой обработки у тканей, аппретированных препаратами на основе модификации ДМДГЭМ.

Анализ релаксациии напряжений при малом нагружении свидетельствует о более высокой фиксации структуры обработанных тканей, особенно с отделкой препаратом ХоеТ 3544. В результате аппретирования жесткость тканей увели-

чилась как в основном, так и в уточном направлении. Исследуемые ткани, отделанные аппретами на основе ДМДГЭМ, способны быстрее возвращаться в исходное состояние, что является следствием высокой доли упругой деформации.

Таблица 2

Показатели гигиенических свойств исследуемых тканей

Вариант Основной Количество Воздухопро- Капилляр- Гигроско-

ткани отделочный циклов ницаемость, ность, пичность,

препарат стирки дм3/м2 с мм/час %

№ 1 до отделки 330 80,0 10,9

ПВАЭ, 0 531 55,0 11,6

ПЭЭ, У-2 1 350 80,0 11,5

5 370 87,5 11,3

№ 2 до отделки 156 60,0 9,6

ПВАЭ, 0 205 40,0 10,0

ПЭЭ, У-2 1 145 62,5 9,3

5 184 62,5 9,3

№ 3 до отделки 235 47,5 8,8

Хое Т 3544 0 500 60,0 11,1

50 г/л 1 428 92,5 16,8

5 461 130,0 14,8

№3* ХосТ 3544 0 317 80,0 8,8

00 г/л 1 257 107,5 11.7

5 221 127,5 11,6

№ 4 до отделки 31 135,0 9,8

книттекс 0 27 135,0 11,0

ИХ 1 26 140,0 11,1

Оценка физико-механических свойств исследуемых тканей была проведена на основе анализа разрывной нагрузки и удлинения при разрыве (табл. 3). Эффекты высококачественной отделки сопровождались ухудшением прочностных свойств отделанных тканей.

Наибольшее снижение показателей отмечено у тканей, обработанных препаратом книттекс FLC. В результате сшивки произошло сильное разрыхление структуры волокна. В наименьшей степени изменение надмолекулярной структуры за счет межмолекулярных сшивокустановлено в волокнахтканей, отделанных композицией ПВАЭ, ПЭЭ и У-2. Минимальное снижение разрывных характеристик характерно для тканей, отделанных препаратом Хое Т 3544. Вследствие прочного закрепления препарата на волокне, указанные ткани более устойчивы к влиянию многократных стирок.

Таблица 3

Показатели формоустойчивости и прочностных свойств исследуемых тканей

Вариант ткани Основной отделочный препарат Количество циклов стирки СУРС*, град. Усадка после стирки, % Разрывная нагрузка, Н Удлинение, %

основа уток основа уток основа уток

N4 1 до отделки 102 3,5 2,8 519,4 317,5 6 29,8

ПВАЭ, ПЭЭ, У-2 0 158 350,2 249,6 5,7 22

1 " 138 2,6 2 332,2 240,1 6,5 22,8

5 128 3,2 2,7 368,2 230,3 10 15,5

№2 до отделки 93 3 2,5 610,4 321,7 6,5 28,4

ПВАЭ. ПЭЭ, У-2 0 142 349,9 287,4 6,7 19,3

1 134 2,2 1,7 300,1 318,5 6,9 20

5 130 3 2,2 273,3 338,6 7,3 23,5

N23 до отделки 101 3,5 2,5 672,9 318,5 7,2 28

ХоеТ 3544 50 г/л 0 132 491,6 336,9 7,3 20,8

1 125 1,6 1 443,7 312,4 6,3 26,5

5 127 1,9 1,4 419,8 327,1 11 23,3

№3' ХоеТ 3544 60 г/л 0 145 532,5 286,7 7,2 13,8

1 145 1,7 0,7 470,4 309,9 9,5 19

5 138 1,9 1 460,3 284,2 7,5 16

№4 до отделки 92 3 2,2 1407,9 706,8 9,1 14,9

книттекс Р1.С 0 186 802 452 9,3 9,5

1 177 1,4 0,3 800,3 472,9 9,5 9,7

СУРС - суммарный угол раскрытия складки

выводы

1. Выявлено влияние обработки новыми малоформальдегидными препаратами на свойства хлопчатобумажных тканей за счет изменения структуры хлопкового волокна при их отделке. Особенности взаимодействия отделочных аппретов с целлюлозой хлопка исследованных тканей показали более прочное закрепление препаратов книтгекс FLC и Хое Т 3544 за счет химической сшивки путем образования смолы и ее взаимодействия с целлюлозой; аппретирование ПВА и ПЭ эмульсиями вследствие адгезии к целлюлозе и частичного взаимодействия закрепителя с волокном обеспечило более слабую фиксацию.

2. Использование новых малоформальдегидных препаратов для высококачественной отделки тканей из хлопка обеспечило достижение высокого уровня формоустойчивости материалов при незначительном снижении прочностных свойств. Несминаемость тканей с обработкой препаратом книттекс FLC увеличилась на 90°. Устойчивость эффекта высококачественной отделки к многократным стиркам характерно для тканей, аппретированных препаратом Хое Т 3544. При этом отмечено снижение усадки отделанных тканей более чем в 2 раза. В результате образования стабильной структуры волокна вследствие "сшивки" его макромолекул препаратом Хое Т 3544 разрывная нагрузка снизилась всего на 7-12%.

3. Установлено, что ткани с обработкой аппретами на основе малоформальдегидных препаратов, отличаются высокими гигиеническими свойствами. Отделка хлопчатобумажных тканей препаратом Хое Т 3544 в результате стабилизации их струтуры и образования специфической пленки на волокне за счет отложения полимера способствовала повышению воздухопроницаемости на 28-35% и гигроскопических свойств, в т. ч. капиллярности до 67%, сохраняющихся в процессе многократных стирок.

4. Содержание свободного формальдегида в тканях с отделкой малоформальдегидными препаратами в большинстве случаев не превысилоустановлен-ной для данной группы текстильных материалов ПДК. Выявлено накопление свободного формальдегида при хранении тканей и его зависимость от вида отделки тканей. Наименьшие темпы накопления характерны для тканей с аппретом Хое Т 3544 (бОг/л). Использование при отделке закрепителя У-2 способствовало большему накоплению свободного формальдегида.

5. Отмечено влияние тканей, обработанных малоформальдегидными препаратами, на развитие микроорганизмов. Выявлена высокая чувствительность культуры бактерии Escherichia, coli к содержанию свободного формальдегида в отделанных тканях.

6. Разработан экспресс-метод оценки экологической безопасности тканей, обработанных формальдегидсодержащими препаратами на основе применения биоиндикации. В качестве тест-анализатора предложено использовать культуру бактерии Escherichia, coli.

7. Показано изменение и получены зависимости показателя биологической деструкции волокон в тканях на разных этапах их отделки и эксплуатации во времени. Кинетику показателя биодеструкции большинства тканей описывают

эмпирическим уравнением второго порядка:

у = ах2+Ьх + с

Для тканей с разными отделками вычислены константы а, Ь, с, позволяющие прогнозировать скорость деструкции волокна в целях оптимального сыбора отделочного препарата с учетом поврежденное™ исходного волокна.

С. О становлена зависимость микробиологической повреждаемости хлопчатобумажных тканэй от вида отделки. Выявлено, что ткани, обработанные препаратом Хое Т 3544, обладают наилучшей по сравнению с другими иссле-допакными тканями устойчивостью к действию микромицетов и бактерий, что '.-.мает особую значимость в условиях реальной эксплуатации.

9. Показано слияние вида отделки на развитие микрофлоры тканей в епти: .апьных условиях ее развития (температура 30 - 35°С и повышенная слох: ость). В процессе хранения выявлен рост микроорганизмов, споссбству-ои.Ж! сильной деструкции волокон, обработанных препаратом Хое Т 3544, что в с кслогическом аспзкте можно рассматривать как одно из преимуществ указанной отделкл.

10. Ачапиз результатов прозеденных исследований позволяетзаклю-м -ть, что ср;:д'. : ьсех исследованных тканей наибольшими преимуществами обладают об, а;ц!л, отделанные Хое Т 3544 (60 г/л). Указанный препарат способствует формированию тканей с лучшими показателями гигиеничности, формоустойчивости, прочностных свойств, устойчивости к микробиологическому погреждв-я;яо с условиях гхсплуатации, а также зкологичаской безопасности, спреде-ляимлй доступностью для естественной утилизации микроорганизмами и минимальной зоной угнетения роста культуры бактерий, обитающих с организме к'лезека.

11. Результаты исследования используются в учебном процессе на клфедре экспертизы потребительских товаров Санкт-Петербургского торгово-экономического института и Санкт-Петербургского филиала Российской таможенной Академии. Разработанная экспресс-методика оценки экологической безопасности текстильных материалов применяется Ботаническом институте им. В. Л. Комарова Российской Акадамии Наук. Результаты исследований внедрэны на АО "Свперный текстиль" при разработке новых рецептур отделки тканей.

Основные положения диссертации опубликозаны в следующих работах:

Ермилова И. А., Калина Л. А., КудиновВ. В. О безопасности хлопчатобумажных тканей // Сборник науч. трудов. - С-Пб.: СПбТЭИ, 1995. - С. 54 - 57.

2. Калина Л. А., Ермилова И. А. Влияние биоповреждений хлопковых волокон на изменение их структуры и свойств в процессе физико-химической обработки тканей // Материалы конференции «Биологические проблемы экологического материаловедения». - Пенза, 1995.--- С. 48 - 51.

3. Ермилова И. А,, Калина Л. А., Кудинов В. В. Влияние химической отделки хлопчатобумажных тканей на их биостойкость//Текстильная промышленность. - 1356. - № 4. - С. 27 - 28.

4. Ермилова И. А., Устюгова Е. Г., Калина Л. А., Кудинов В. В. Инфракрасная слеетрескопия в исследовании процессов микробиологической деструкции

текстильных волокон //Тезисы докладов 15СЗЕ96 международный симпозиум « Хроматография и спектроскопия в анализе объектов окружающей среды и токсикологии». - Россия, С-Пб. 18-21 июня 1996. - С. 55 - 56.

5. Калина Л. А., Ермилова И. А. Зависимость некоторых свойств хлопчатобумажных тканей от обработки малосминаемыми аппретами новых видов // Материал в печати. Сборник науч. трудов. - С-Пб.: СПбТЭИ, 1996. - С. 64 - 66.

Подписано в печать 8.09.97 г. Зак. N2 65. Тир. 100 экз. Объем 1,0 п. л. Формат 60 х 84/16. Печать офсетная.

Типография ТЭИ 194021, Санкт-Петербург, Новороссийская ул., 50.