автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.08, диссертация на тему:Влияние сырьевого состава и специальной отделки плащевых тканей на формирование их свойств

На правах рукописи

Р Г Б ОД

Кудинов Виталий Владимирович у ^

Влияние сырьевого состава и специальной отделки плащевых тканей на формирование их свойств

Специальность 05.19.08.

товароведение промышленных товаров и сырья легкой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1999

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

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор И.А. Ермилова

кандидат технических наук доцент Г.П. Капица

доктор химических наук профессор Ю.Л. Овчинников

кандидат технических наук профессор Ю.В. Додонкин

Ведущая организация: ОАО "Северный текстиль"

Защита состоится " 28 " сентября 1998 г. в 14 часов на заседание диссертационного совета Д148.01.02 Московского университет? потребительской кооперации по адресу: 141000, Московская область г. Мытищи, ул. Веры Волошиной 12, корпус 1, зал заседаний ученогс совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской университета потребительской кооперации

Автореферат разослан " 25 " августа 1999 г.

Ученый секретарь диссертационно] совета, д.б.н. профессор

А.Д. Гололобов

Л/З-ЩО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ "

Актуальность работы. Диссертационная работа посвящена исследованию потребительских свойств плащевых тканей в зависимости от вида химической отделки и сырьевого состава. Благодаря ряду ценных свойств и доступности для большинства категорий потребителей эти ткани занимают большую долю рынка текстильной продукции. Сырьевой состав и заключительная отделка являются факторами, оказывающими решающее влияние на формирование всего комплекса потребительских свойств готовых плащевых тканей, на их конкурентоспособность.

Влияние новых видов отделочных препаратов на формирование водоупорности в сочетании с другими потребительскими свойствами в литературных источниках практически не отражено.

С це^ью расширения, углубления и детализации исследований влияния заключительной отделки на свойства плащевых тканей необходимо более глубокое изучение свойств безопасности специально обработанных тканей. Необходимо учесть, что в настоящее время использование большого количества химических препаратов в текстильном производстве вызывает как за рубежом, так и у нас в стране озабоченность широких слоев потребителей.

В этой связи исследование влияния различных видов заключительной отделки на формирование комплекса потребительских свойств плащевых тканей является весьма актуальным как для определения новых свойств тканей, так и для наиболее приемлемых видов препаратов.

С учетом сказанного выше была сформулирована цель настоящей диссертационной работы.

Целью настоящей работы явилось изучение комплекса свойств плащевых тканей, отделанных нетоксичным фторкарбоновым препаратом, в сравнении с другими высококачественными препаратами для заключительной отделки.

В соответствии с целью работы поставлены следующие задачи:

1. Установить возможность применения фторкарбоновых препаратов для придания плащевым тканям водоотталкивающих свойств;

2. Выявить влияние фторкарбоновых препаратов на потребительские свойства плащевых тканей в сравнении с традиционными препаратами, используемыми для заключительной отделки плащевых тканей;

3. Определить зависимость потребительских свойств плащевых тканей от их волокнистого состава;

4. Оценить микробиологические свойства и свойства безопасности химически обработанных плащевых тканей;

з

5. Определить основные закономерности изнашивания плащевых тканей, обработанных различными препаратами, в процессе моделирования износа

6. Апробировать рекомендации в условиях производства по использованию фторкарбоновых препаратов в процессе обработки плащевых тканей с получением устойчивых эффектов высококачественной отделки.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые проведено комплексное определение потребительских свойств плащевой ткани, обработанной препаратом рукогуард АРБ (фирма Хехст, Германия) для водоотталкивающей отделки. Проведено определение возможности использования плащевых тканей с мало-сминаемой отделкой для спортивного и костюмного назначения как нового направления развития ассортимента плащевых тканей. С помощью микроорганизмов проведена оценка свойств безопасности и безвредности химически обработанных плащевых тканей.

Практическая значимость работы. На основании полученных данных препарат для водоотталкивающей отделки рукогуард АРБ рекомендован для отделочного производства ОАО "Северный текстиль". В результате комплексного анализа свойств плащевых тканей различного сырьевого состава установлена возможность расширения ассортимента данной группы товаров. Плащевые ткани с малосминаемой отделкой могут быть использованы как ткани спортивного и костюмного назначения. Определено влияние вида заключительной отделки плащевых тканей на жизнедеятельность микроорганизмов, что позволяет рекомендовать этот метод для оценки безвредности и безопасности текстильных материалов.

В работе использованы современные методы исследования потребительски) свойств плащевых тканей: сканирующей электронной микроскопии, инфракрасной спектроскопии, метод дифференциально-термического анализа.

Апробация. Основные положения работы доложены и одобрены на конференции "Биологические проблемы экологического материаловедения" (Пензг 1995г.); на кафедре экспертизы потребительских товаров Санкт-Петербургског< торгово-экономического института (декабрь 1996г., май 1997г.); двух заседания) "Русского биологического общества" при РАН (октябрь 1996г., январь 1998г.); н< Втором международном симпозиуме "Хроматография и спектроскопия в анализе объектов окружающей среды и токсикологии" (С-Пб. 18-21 июня 1996г.); научно! студенческо-аспирантской конференции в СПбТЭИ (апрель 1996г.); на заседа нии химической лаборатории ОАО "Северный текстиль" (май 1996 г.); на Треть ем международном симпозиуме "Хроматография и Спектроскопия в Анализ! Объектов Окружающей среды и Токсикологии" (С-Пб, 1997г.).

Диссертация обсуждена на кафедре экспертизы потребительских товара СПбТЭИ (30 июня 1998г., протокол № 11) и рекомендована к защите.

Публикации. Основные результаты проведенных исследований опубликова-ы в 12 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора итературы, экспериментальной части (3 главы), выводов и рекомендаций, спи-ка литературы и приложений. Диссертация изложена на страницах печатно-э текста, содержит таблиц, рисунков и приложений. Список литературы ключает 151 источник, в том числе 37 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование темы и цель работы.

В обзоре литературы дан анализ опубликованных материалов по факторам, [гормирующим свойства плащевых тканей. Рассмотрены сырьевые материалы и ¡труктурные характеристики плащевых тканей. Проведен анализ видов отде-ючных препаратов, используемых в производстве плащевых тканей. Определе-ia перспективная группа фторкабоновых препаратов для заключительной отделки. Установлено, что данный вид отделочных препаратов имеет преимущества по отношению к другим препаратам и в станах Западной Европы использу-гтся для водоотталкивающей отделки плащевых тканей. В нашей стране данный вид отделочных препаратов еще не нашел достаточно широкого применения для водоотталкивающей отделки, а используется лишь дпя маслоотталки-зающей. На основе анализа литературных данных было выбрано направление работы и поставлены задачи исследований.

Далее в диссертационной работе дана характеристика объектов и методов исследований, а также представлены результаты эксперимента, выводы и рекомендации.

Объекты исследований. В соответствии с целью и задачами работы обоснован выбор отделочного препарата для придания плащевым тканям традиционного вида отделки - водоотталкивающей. Для этого по стандартной методике была оценена водоупорность плащевых тканей, обработанных импортными препаратами по соответствующим технологиям для придания тканям водоотталкивающих свойств. В качестве высококачественных препаратов для придания плащевым тканям свойств водоупорности были использованы Плувион ВРП (фирма "Боме", Швеция), Олеофобол С (фирма "Сиба", Швейцария), Танувал F (фирма "Танатекс", Голландия), а также Hyba ISN и Рукогуард AFS (фирма "Хехст", Германия) (табл. 1).

s

Таблица 1

Результаты испытаний водоупорности плащевых тканей

Препарат, фирма производитель Сырьевой состав тканей, % Номер рецепта отделки Водоупорность, мм вод CT

Плувион ВРП, Боме Хлопок 100% I II 115 110

Олеофобол С, Сиба Хлопок 100% I II III 210 180 180

Танувал F, Танатекс Хлопок 100% I II 95 185

Hyba ISN, Хехст Хлопок 100% I 220

Рукогуард AFS, Хехст Хлопок 100% I 240

На основании полученных результатов в качестве объекта исследований была выбрана плащевая ткань арт. 0-15, обработанная препаратом рукогуард АРЗ (водоотталкивающая отделка). Для сравнительного анализа с помощью социологического и экспертного методов исследования был обоснован выбор плащевых тканей и комплекс их потребительских свойств. Для проведения эксперимента было выбрано пять образцов плащевых тканей. Первые три ткани являются хлопчатобумажными. Они отличаются друг от друга видом заключительной отделки. Использование чисто хлопковых тканей для проведения эксперименте объясняется желанием большинства опрошенных эксплуатировать ткани из натуральных волокон. Кроме того, плащевые ткани из натуральных волокон обладают более высокими гигиеническими свойствами.

Для определения влияния сырьевого состава на потребительские свойств* были взяты для исследования хлопколавсановая плащевая ткань артикула Р 120 (хлопок 50%, лавсан 50%) и вискозолавсановая ткань артикула А-3 (вискоз; 30%, лавсан 70%). Они обработаны препаратом карбамол ЦЭМ - малосминае мая отделка.

Таким образом, при выборе объектов исследования мы постарались охватит/ весь ассортимент плащевых тканей, как по сырьевому составу, так и по виду за ключительной отделки. При этом в работе рассматриваются, как традиционна! для плащевых тканей водоотталкивающая отделка, так и перспективные видь обработок.

Методы исследований. Для комплексной оценки потребительских свойст плащевых тканей использовались физико-химические, органолептические I микробиологические методы исследований.

В соответствии с требованиями типовой номенклатурой показателей качеств текстильных материалов был определен стандартный набор показателе

б

свойств. Кроме того, по существующим стандартным методикам были оценены грибостойкость, проведена мокрая обработка плащевых тканей и определено содержание свободного формальдегида на поверхности плащевых тканей.

Микробиологическая деструкция волокон плащевых тканей определялась по методу профессора И.А. Ершловой.

Для определения свойств безопасности и безвредности использовалась модификация "чашечного" метода или метода агаровых пластин.

Для моделирования процесса износа плащевых тканей были использованы универсальная, испытательная установка "Аром", инсоляция образцов плащевых тканей проводилась с помощью ксеноновой лампы на установке "Свет".

Надмолекулярная структура исследуемых тканей определялась методами сканирующей электронной микроскопии и методом дифференциально-термического анализа. Для сканирующей электронной микроскопии за основу был взят метод Black I.T., 1974. Термографические исследования проводились на дериватографе системы Ф. Паулик, Д. Паулик, Л. Эрдей Q-1000.

Изменения в молекулярной структуре образцов исследовались с помощью метода инфракрасной спектроскопии на двухлучевом сканирующем ИК-спектрофотометре "Specorcf 751 R".

Достоверность результатов обеспечивалась достаточной повторностью проведения эксперимента и оценивалась с помощью методов математической статистики с привлечением современных программных средств. Расчеты, построения графиков, их описание осуществлялись с помощью прикладных программ из пакета Microsoft Office 97 Word 7.0 м Excel 7.0 для Windows 95.Результаты экспериментов обрабатывались с использованием персонального компьютера и приложений Exsel и MatCad для математической обработки данных с привлечением основных положений математической статистики.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В работе сделана попытка установить взаимодействие отделочных препаратов с волокнами плащевых тканей на молекулярном и молекулярном уровнях. Методом сканирующей электронной микроскопии установлено, что поверхность плащевых тканей до заключительной обработки неоднородна, волокна расположены разнонаправленно. Поверхность отдельного хлопкового волокна представляет собой систему приблизительно параллельных бороздок и желобков, образующих спирали под углом около 30' к оси волокна.

Волокна в тканях, подвергнутых заключительной отделке, существенно отличаются от образцов до заключительной обработки. После отделки волокна ровные, однородные по тонине, имеют гладкую поверхность. Все они покрыты

плотным слоем отделочного препарата. Если у плащевых тканей до заключительной отделки можно легко отличить вид волокна, то после отделки это сложно. Все это доказывает, что отделочный препарат не только заполняет лоры, пустоты и неровности, но и целиком обволакивает волокна, создавая новую поверхность, что в свою очередь может влиять на свойства плащевых тканей.

С помощью инфракрасной спектроскопии исследовались изменения химической структуры волокон плащевых тканей, что фиксируется появлением полос поглощения в области 520 - 2920 см"1 и изменением числовых значений параметров О^оЮгэго. ^и5а/О900, О11еа/О9ао, О1070/Оэ00. Установлено, что в процессе заключительной отделки структура волокон всех плащевых тканей уплотняется.

Для выявления влияния сырьевого состава и вида заключительной отделки на потребительские свойства плащевых тканей был проведен сравнительный анализ показателей функциональных, физико-механических, гигиенических и эстетических свойств.

Установлено, что отделочный препарат карбамол ЦЭМ не придает плащевым тканям свойств водоупорности и поэтому не рекомендуется для использования при заключительной отделки плащевых тканей самостоятельно, а лишь в сочетании с водоотталкивающими препаратами для придания плащевым тканям комплексной отделки - водоотталкивающая + малосминаемая. Отделочный препарат рукогуард АРв придает плащевым тканям достаточно высокие водоотталкивающие свойства, обеспечивает мягкое, приятное туше, блестящую поверхность. Это позволяет рекомендовать рукогуард АРБ в качестве одного из препаратов для придания плащевым тканям основного функционального свойства - водоупорности.

Установлено, что в процессе заключительной отделки происходит снижение показателей физико-механических свойств плащевых тканей. Это хорошо согласуется с данными сканирующей электронной микроскопии и инфракрасной спек. троскопии. В процессе заключительной обработки на поверхности волокон плащевых тканей образуется новая поверхность. О химическом взаимодействии карбамола ЦЭМ с хлопковым волокном свидетельствует увеличение числового значения параметра Оиво/Овоо-

Основные показатели гигиенических свойств плащевых тканей после заключительной отделки снижаются: воздухопроницаемость в 2,8 - 7,0 раз, гигроскопичность на 10,9 - 57,1%. Влияние вида заключительной отделки на капиллярность для всех тканей определить не удалось из-за наличия гидрофобных веществ на их поверхности. Однако выявлено, что наибольшее значение показателя капиллярность имеет визкозо-лавсановая ткань артикула А-3.

Наибольшее снижение значения показателя воздухопроницаемость наблюдается у плащевых тканей, содержащих в своем составе химические волокна,

наименьшее у хлопчатобумажных тканей. Значения показателя гигроскопичность наименьшим образом снижается у вискозо-лавсановой ткани артикула А-3 и хлопко-лавсановой ткани артикула Р-120, обработанных карбамолом ЦЭМ, а наибольшим образом у хлопчатобумажных плащевых тканей. Необходимо отметить, что наибольшее снижение значения показателя гигроскопичность отмечено у плащевой ткани артикула Р-147, обработанной препаратом карбамол ЦЭМ. Таким образом, на основании сказанного выше установлено, что все виды отделочных аппретов снижают гигиенические свойства плащевых тканей не зависимо от вида сырьевого состава. Это объясняется тем, что они создают на поверхности плащевых тканей новую поверхность, которая снижает воздухопроницаемость, гигроскопичность и капиллярность плащевых тканей.

Отделочные препараты рукогуард АРЭ и ПВАЭ оказывают незначительное влияние на несминаемость плащевых тканей. Так несминаемость у плащевых тканей артикулов 0-15 и 0-6, обработанных данными препаратами, увеличилась в направлении основы на 5,1% и 1,4%, а в направлении утка снизилась на 0,9% и 1,2%. Поэтому с целью придания плащевым тканям несминаемости целесообразно наличие в их составе синтетических волокон, а также использование кар-бамола ЦЭМ совместно с водоотталкивающей пропиткой.

Комплексная оценка уровня качества исследуемых тканей проводилась с помощью метода квалиметрии. В качестве базовых показателей для получения коэффициентов эффективности важнейших свойств были взяты предельные значения этих свойств: для позитивных показателей - максимальные, для негативных - минимальные.

Таблица 2

Общий комплексный показатель качества плащевых тканей

Ткани Комплексный показатель свойств Общий комплекс-

Функцио- Надеж- Гигие- Безо- Эстети- ный показатель

нальных ности ниче- пасно- ческих

ских сти

0-15 1,200 0,822 0,739 1,000* 0,914 0,934

0-6 _0,925 0,793 1,046 1,000* 0,797 0,899

Р-147 — 0,775 1,000 0,769 0,736 0,821

Р-120 — 1,906 0,607 0,834 1,103 1,064

А-3 — 3,245 0,565 0,869 1,208 1,428

* - отсутствие свободного формальдегида и подавления роста тест-культур позволило взять значение показателя за единицу

Оценка качества плащевых тканей по групповым показателям свойств первого уровня и общего комплексного показателя представлены в табл. 2. Полученные данные позволили установить, что плащевые хлопчатобумажные ткани превосходят смешанные и шелковые плащевые ткани по гигиеническим свойствам и свойствам безопасности. Среди них наибольшее значение комплексного показателя имеет плащевая ткань артикула 0-15, обработанная препаратом рукогуард АРБ. Однако общий уровень качества последних уступает смешанным и шелковым тканям за счет показателей надежности и эстетических свойств.

В работе установлено, что в процессе мокрой обработки на волокнах плащевых тканей происходит изменение массовой доли аппрета (табл. 3).

Таблица 3

Процентное содержание аппрета на волокнах плащевых тканей

Артикул ткани Сырьевой состав Отделочный препарат, вид отделки Содержание аппрета на тканях, % Еап %

0-6 до мокрой обработки после мокрой обработки хв 100% ПВАЭ отделка МА 3,2 1,0 1,9 2,3

Р-147до мокрой обработки после мокрой обработки хв 100% Карбамол ЦЭМ отделка МС 3,1 1,4 1,3 3,3

Р-120до мокрой обработки после мокрой обработки хв 50% пзф 50% Карбамол ЦЭМ отделка МС 2,7 1,1 2,4 1,7

А-3 до мокрой обработки вис 30% пэф 70% Карбамол ЦЭМ отделка МС 0,7 1,8

после мокрой обработки 0,3 2,9

Примечание: Е - относительная погрешность

Мокрая обработка значительно снижает содержание аппрета на плащевых тканях. Однако смывание препаратов для заключительной отделки с волокон происходит не одинаково, что обусловлено химической структурой препаратов и механизмом взаимодействия отделочного препарата с волокнами плащевых тканей. Так, снижение массовой доли препарата для отделки малосмываемым аппретом - ПВАЭ в результате мокрой обработки происходит примерно в 3 раза, а препаратом для малосминаемой отделки карбамол ЦЭМ - в 2 раза (табл. 3). Кроме того, на вымывание отделочного препарата существенное влияние оказывает сырьевой состав тканей. Гладкая поверхность волокна лавсан, а также отсутствие прочных химических связей слабее удерживает отделочный препарат на своей поверхности.

Полученные данные по изменению содержания аппретов на плащевых тканях после мокрой обработки хорошо согласуются с результатами электронной микроскопии волокон этих тканей. В процессе мокрой обработки поверхность волокон стала менее ровной и однородной. Она более напоминает волокна тканей

ю

до заключительной отделки, нежели обработанные. Четко видны характерные для хлопковых волокон трещины, бороздки и желобки. Все это приводит к значительному нарушению структуры волокна.

Полученные с помощью метода ИК спектроскопии данные позволяют установить, что у всех волокон плащевых тканей в процессе мокрой обработки происходят изменения в структуре. Однако изменения параметров О^оЮдое, О^еоГОода, О11}70Ю<}00 не всегда можно четко интерпретировать. Таким образом, учитывая сказанное выше, некоторые тенденции, происходящие в структуре волокон в процессе мокрой обработки тканей, удалось установить. Однако четкая направленность изменения числового значения исследуемых параметров проявляется не у всех волокон и не по всем показателям, кроме четко выраженного увеличения количества связанной воды (увеличение значения параметра Б^бо/Огэго). что достаточно хорошо объяснимо для тканей, подвергнутых мокрой обработки.

Далее в работе рассматривается влияние мокрой обработки на показатели потребительских свойств плащевых тканей. Так функциональные свойства плащевых тканей в процессе мокрой обработки снижаются у всех образцов плащевых тканей. Тенденции в изменении показателей, характеризующих физико-механические свойства плащевых тканей, совпадают с направлениями развития процессов, происходящих с волокнами плащевых тканей в результате мокрой обработки. Об этом свидетельствует повышение значения показателя разрывной нагрузки по основе у всех тканей кроме хлопко-лавсановой артикула Р-120 (повышение значения показателя по утку) и снижение его по утку у хлопчатобумажных тканей артикулов 0-15 и Р-147.

Анализ изменения значения показателей, характеризующих гигиенические свойства позволил установить, что в процессе мокрой обработки в большинстве случаев происходит частичное восстановление исходных свойств плащевых тканей. Полученные данные хорошо объясняются с помощью результатов электронной микроскопии.

Несминаемость плащевых тканей в процессе мокрой обработки снижается. Это объясняется вымыванием с поверхности волокон отделочного препарата карбамол ЦЭМ, который придает плащевым тканям свойства несминаемости, а также старением волокон в процессе мокрой обработки у плащевых тканей с другими видами аппретов.

Таким образом, на основании сказанного выше можно предположить, что в процессе мокрой обработки наблюдаются два основных процесса:

1. вымывание отделочного препарата, что приводит к частичному восстановлению первоначальных свойств плащевых тканей;

и

2. нарушение в структуре волокон, что позволяет отнести мокрую обработку к факторам износа плащевых тканей.

Таблица 4

Показатели свойств плащевых тканей, влияющих на их срок службы,

Артикул ткани Сырьевой состав вид аппрета Модуль упругости Мпа Ем % Напряжение МПа Ен % Механические потери, % Еп %

0-15 до инсоляции основа уток хлопок 100% рукогуард АРБ 314.5 209.6 2,6 3,1 8,4 4,0 1,5 2,8 12,6 19,4 1,6 2,6

после инсоляции основа Уток 554,3 228,6 3,2 1,8 10,8 4,3 1,7 2,3 12,4 18,8 3,6 2,3

0-6 до инсоляции основа уток хлопок 100% ПВАЭ 414.7 195.8 1,9 2,8 8,1 3,7 2,7 1,3 12,6 17,8 1.4 2.5

после инсоляции основа уток 491.3 245.4 2.7 1.8 9.6 4.7 1,9 2,6 10,7 14,1 3.8 1.9

Р-147 до инсоляции основа уток хлопок 10 0% карбамол ЦЭМ 671.6 170.7 1,7 2,4 13,3 3,2 3,8 2,6 8,5 19,6 1,8 3,5

после инсоляции основа уток 670,5 220,9 1,7 2,4 . 8,9 4,2 2,4 1,8 12,1 20,7 2,7 1,6

Р-120 до инсоляции основа уток хлопок 50% лавсан 50% карбамол ЦЭМ 540,9 224,0 3,7 1,7 10,6 4,4 1,6 2,8 11.7 15.8 1,8 2,4

после инсоляции основа уток 568,5 284,9 2,8 1,8 11,1 5,5 2,8 1,4 11,9 16,5 3,1 1,6

Е - относительная погрешность

Влияние комплексного воздействия факторов износа на потребительские свойства плащевых тканей рассматривалось как влияние инсоляции в сочетании с малыми механическими напряжениями. Изменение показателей, влияющих на срок службы тканей, после комплексного действия факторов износа приведены в табл. 4, из которой следует, что механические потери изменяются в пределах от 1,6 до 29,8%. Причем наибольшие механические потери отмечены у плащевой хлопчатобумажной ткани артикула Р-147, обработанной препаратом карбамол ЦЭМ (МС отделка). Наименьшее увеличение числового значения показателя механические потери отмечено у плащевой хлопчатобумажной ткани артикула 0-15, обработанной препаратом рукогуард АРЭ (ВО отделка).

В процессе инсоляции жесткость нитей у всех образцов тканей возрастает и ;ак следствие возрастает напряжение в них, кроме нитей основы ткани артикула э-147, обработанной препаратом карбамол ЦЭМ (МС отделка). Судя по измене-мю параметров: напряжение снижается на 47,8%; механические потери возрастают на 42,4%; модуль упругости практически не изменился (снижение на 0,2%), ложно предположить, что у ткани артикула Р-147 снижение прочностных свойств з направлении нитей основы происходит под действием светового воздействия.

Таким образом, наиболее устойчивой плащевой тканью к комплексному действию факторов износа является плащевая хлопчатобумажная ткань артикула Э-15, обработанная препаратом рукогуард АРБ (ВО отделка).

Значения общего комплексного показателя качества плащевых тканей после мокрой обработки и групповых показателей свойств первого уровня представлены в табл. 5. Полученные данные позволили установить, что наибольшее значение комплексного показателя имеет плащевая ткань артикула 0-15, обработанная препаратом рукогуард АРЭ.

Таблица 5

Общий комплексный показатель качества плащевых тканей после воздействия факторов износа

Ткани Комплексный показатель свойств Общий ком-

Функцио- Надеж- Гигиени- Безо- Эстети- плексный по-

нальных ности ческих пасности ческих казатель

0-15 0,938 1,010 1,610 1,000" 0,787 1,044

0-6 0,608 1,132 0,796 1,000" 0,990 0,846

Р-147 — 0,906 0,635 0,945 0,739 0,792

Р-120 — 0,918 1,289 0,962 0,859 1,002

А-3 — 1,064 1,154 0,971 0,896

* - отсутствие свободного формальдегида и подавления роста тест-культур позволило взять значение показателя за единицу

С учетом полученных значений комплексного показателя качества плащевых тканей, после воздействия факторов износа, приводится расчег экономической эффективности по общепринятой методике РАН.

Использование препарата рукогуард АРЭ для водоотталкивающей отделки плащевых тканей придает им высокую устойчивость к факторам износа, что дает экономический эффект в размере 8,01 руб. с одного погонного метра ткани.

Оценка безопасности химически обработанных плащевых тканей проводилась с помощью стандартных и оригинальных методик. Одним из распространенных стандартных методов является определение содержания свободного формальдегида в плащевых тканях, обработанных термореактивными препаратами. Установлено, что содержание свободного формальдегида в испытуемых тканях не превышает значений ПДК для тканей пальтово-костюмного ассортимента.

Для определения свойств безопасности и безвредности текстильных химически отделанных плащевых тканей необходимы более чувствительные методы исследования микроколичеств вредных для живых организмов веществ. Для этой цели пригодны микроорганизмы, особо чувствительные даже к микродозам вредных веществ. В следующем разделе данной работы мы использовали бактерии как тест-объекты при определении безвредности отделочных препаратов плащевых тканей для живых организмов (рис. 1).

30' 25

S £

320

|15 й

чю 5 О

24

ООО 0 0

ВА-3

Erwlnla herblcota Bacillus

mesentericus

Escherlcha coli

Erwinia Bacillus Escherichia hetbioola mesntericus coli

а) 6)

Рис.1 Подавление роста микроорганизмов плащевыми тканями до (а) и пост (б) мокрой обработки

В результате проведения эксперимента, полученные данные позволяют еде лать следующие выводы:

1. В условиях, когда свободный формальдегид не обнаружен стандартны! методом, наблюдается подавление роста микроорганизмов. Следовательнс данный метод подтверждает выделение микроколичеств формальдегида, коте рые отрицательно влияют на живые организмы;

2. Обработка препаратом рукогуард АРБ не оказывает отрицательного во: действия на рост и развитие живых организмов. Об этом свидетельствует рос бактерий не только по поверхности чашек, но и под дисками тканей. Это позв< ляет рекомендовать препарат рукогуард АРБ дпя использования в отделочно производстве как экологически чистый и безопасный дпя здоровья;

3. Выявлена высокая чувствительность культуры бактерии Escherichia coli к содержанию свободного формальдегида на волокнах отделанных тканей;

4. Обработка препаратом для малосминаемой отделки карбамол ЦЭМ отри-дательно влияет на развитие живых организмов. Об этом свидетельствует подавление роста бактерий не только под дисками тканей, но и по всей поверхности чашки Петри. Поэтому ткани с отделкой карбамол ЦЭМ целесообразно использовать в ограниченном количестве и только для верхней одежды;

5. Подавление роста микроорганизмов плащевых тканей происходит и после m мокрой обработки. Особую важность имеет подавляющее действие тканей с обработкой карбамолом ЦЭМ на бактерию Escherichia coli, присущую организму человека. Таким образом, присутствие формальдегида даже в микроколичествах оказывает отрицательное действие на живые организмы. Метод и тест-культуры микроорганизмов, использованные в данной работе могут служить эффективным способом определения вредных для живых организмов веществ на текстильных материалах.

Критерием оценки безвредности и безопасности плащевых тканей для живых организмов может служит также их биостойкость. Исследование биостойкости химически отделанных плащевых тканей было начато с оценки грибостойкоста плащевых тканей. Для оценки грибостойкости был взят стандартный набор грибов и для сравнения выбран Aspergilus fumigatus как наиболее активный разрушитель полимерных материалов, присутствующий и на хлопковых волокнах. Оценка грибостойкости проводилась по стандартной методике в баллах (табл. 6). Полученные данные позволяют установить, что вид заключительной отделки и сырьевой состав существенно влияют на грибостойкость плащевых тканей. Хлопчатобумажные ткани, обработанные ПВАЭ и рукогуардом AFS наиболее подвержены воздействию микромицетов.

Таблица 6

Поврежденность плащевых тканей грибами

Артикул Поврежденность образца, баллы

ткани контрольный набором грибов по ГОСТу Aspergilus fumigsfus

1. 0-6-91 4 5 5

2. 0-15-93 4 5 5

3. Р-147 1 4 4

4. Р-120-90 1 3 3

5. А-3-93 2 3 3

Плащевые ткани, обработанные формальдегидсодержащим препаратом кар-

бамол ЦЭМ, имеют меньшую поврежденность волокон микромицетами. Сырьевой состав оказывает существенное влияние на развитие микроскопических грибов. Ткани из смеси волокон, обработанные карбамолом ЦЭМ, имеют незначительную поврежденность. Это можно объяснить наличием в их сырьевом составе искусственного вискозного волокна и полиэфирного волокна лавсан. Характерен и более интенсивный рост микромицетов на волокнах хлопчатобумажной ткани, обработанной аналогичным препаратом.

Для выявления зависимости биоповреждения плащевых тканей от вида заключительной отделки и сырьевого состава в процессе хранения были определены характеристики деструкции химически отделанных плащевых тканей. Полученные данные показывают, что аппреты для заключительной отделки также по-разному влияют на развитие микрофлоры плащевых тканей (рис.2,3,4). На начальных этапах для тканей, обработанных препаратом карбамол ЦЭМ (МС отделка), характерны наибольшие значения показателя биодеструк ции волокон.

350 3 00 250 200 150 100 50 0

—о—А основа —а—А уток —В основа —К— В угок —¡К— N основа —Ыуток

^—к

г

//

"Г -

•V ч,*

—©— А основа —в—А уток —Л—В основа —X— В уток —N основа Мугок

а) б)

Рис. 2 Временная зависимость повреждений волокон плащевых тканей с водоотталкивающей отделкой (а) и с отделкой малосмываемым аппретом (б)

Однако после 6-ти месяцев хранения лидирующее место по показателю биодеструкции занимает хлопчатобумажная ткань, обработанная препаратом рукогуард АРБ (ВО отделка). Ей лишь немного уступает хлопко-лавсановая ткань, обработанная препаратом карба-мол ЦЭМ (МС отделка). После 9-™ месяцев хранения отмечена противоположная картина: значения по казателя биодеструкции волом»

ел 350 300 250 200 150 100 50 0

—83— А уГОК —&—В основа —X— В угок ——N основа —©—Куток

от

V, _-, -В

п*

Рис. 3 Временная зависимость повреждений волокон плащевой ткани с мало-сминаемой отделкой

хлопко-лавсановой ткани, обработанной карбамолои ЦЭМ (МС отделка), доминируют. У хлопчатобумажных тканей, обработанных препаратами ПВАЗ и кар-дамоп ЦЭМ (отделки МА и МС), значения исследуемого показателя меньше, -1ем у названных выше.

ед 120

100 во 60 40 20 0

I

—£г— В основа

д утр* —N основа : —3— N утек

... „ \

3) б)

Рис. 4 Временная зависимость повреждений волокон хлопка (а) и лавсана (б) / плащевой ткани с малосминаемой отделкой

Плащевые ткани в процессе эксплуатации подвержены влиянию различных факторов, вызывающих их износ. К одному из основных относится мокрая обработка. Однако влияние микроорганизмов - деструкторов волокон на плащевые гкани после воздействия мокрой обработки исследовано недостаточно. В работе проведено определение, изменений значений показателя биодеструкции плащевых тканей с различными видами заключительных отделок и ргзличного сырьевого состава после воздействия мокрой обработка.

Полученные данные свидетельствуют, что все плащевые ткани подвержены воздействию микроорганизмов как до, так и после мокрой обработки, несмотря на наличие формальдегидсодержащего отделочного препарата карбамол ЦЭМ, з также наличие химических волокон в своем составе. Тенденции а процессе протекания биологической деструкции аналогичны у тканей как до, так и после мокрой обработки.

Для подтверждения данных световой микроскопии и характеристики деструкции на надмолекулярном уровне использовались метод сканирующей электронной микроскопии и дифференциальный термический анализ.

С помощью метода сканирующей электронной микроскопии установлено, что наиболее сильно повреждена поверхность волокон у хлопчатобумажных тканей, обработанной препаратом рукогуард АР5 (ВО отделка) и обработанной препа-

ратом ПВАЭ (МА отделка), что косвенно свидетельствует об безвредности и безопасности данных отделочных препаратов. Результаты электронно-микроскопических исследований повреждений поверхности обработанных волокон полностью согласуются с результатами оценки их деструкции, полученные методами количественной оценки поврежденности волокна. Степень деструкции зависит от вида препарата, использованного для аппретирования и сырьевого состава плащевых тканей.

Таблица 7

Результаты дериватографических исследований плащевых тканей

Артикул ткани, вид обработки Сырьевой состав, отделочный препарат Дериватографические параметры Суммарное изме нение массы, %

Первый эфе тепловой зекг второй 1 эфе епповой 1ект Третий эфе епповой )еет

Температура^ Изменение массы, % Температура °с Изменение массы, % Температура "С Изменение массы, %

Р-120 отделанный хлопок50% лавсан 50% карбамол ЦЭМ 50±5 3,1±0,3 290±5 68,8±0,3 398±6 21,9±1,9 93,8

Р-120 подверженного воздействию микроорганизмов хлопок50% лавсан 50% карбомол ЦЭМ 70±5 5,5± 0,3 305±5 68,3±0,3 416±5 23,9±0,2 99,7

Р-147 отделанный хлопок 100% карбамол ЦЭМ 60±5 2,9± 0,2 290±5 63,1±0,2 455±5 28,6±1,7 94,6

Р-147 подверженный воздействию микроорганизмов хлопок 100% ■ карбамол ЦЭМ 55±5 4,9± 0,3 280±5 65,4±0,3 455±5 2В,0±0,3 98,3

0-15 отделанный хлопок 100% рукогуард АРЭ 67±5 2,5±0,2 300±5 63,9±0,2 66,4

0-15 подверженный воздействию микроорганизмов хлопок 100% рукогуард АРЗ 57±5 2,5±0,2 280±5 295±5 61,4±0,3 397±5 4,5±0,2 68,4

О-В отделанный хлопок 100% ПВАЭ 60±5 2,3±0,2 29А±5 65,6±0,3 455±5 16,4±0,2 84,3

О-б подверженный воздействию микроорганизмов хлопок 100% ПВАЭ 58±5 3,6±0,2 287±5 64,4±0,2 432±5 13,3±0,2 81,3

В результате определения деструкции методом дифференциального терми ческого анализа (табл. 7) установлено, что деструктивные изменения в волокна: плащевых тканей, вызванные действием микроорганизмов, могут быть опреде лены по суммарному изменению массы ткани. Причем суммарное изменена массы ткани находится в зависимости от механизма взаимодействия аппрета ( макромолекулами волокон. Суммарное изменение массы под воздействием

микроорганизмов увеличивается у плащевых хлопчатобумажных тканей, обра-ютанных термореактивными препаратами и уменьшается у обработанных термопластичными.

На молекулярном уровне накопление биомассы в волокнах исследуемых тка-)ей фиксировалось с помощью метода ИК спектроскопии. Анализ данных обсче--а ИК спектров плащевых хлопчатобумажных тканей, подвергнутых воздействию мкрооргзнтмов, свидетельствует, что на образцах фиксируется накопление эелковой массы по наличию полос поглощения в виде "плеч" в области 1520 -1740см"1. Однако у плащевой ткани артикула Р-147, обработанной карбамолом 4ЭМ, образуется меньшее число "плеч" в исследуемой области. Это свидетельствует о накоплении биомассы в меньшей степени, чем в волокнах других тканей, что хорошо объясняется наличием формальдегида, который отрицательно зоздействует на живые организмы.

Все указанные выше данные хорошо согласуются друг с другом. Наиболее подвержены биологической деструкции волокна плащевых тканей, обработанные препаратами рукогуард АРБ (ВО отделка) и ПВАЭ (МА отделка), что свидетельствует об их безопасности и безвредности для живых организмов.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выявлен характер взаимодействия препаратов, применяемых для высококачественной заключительной отделки плащевых тканей, с хлопковым волокном. Инфракрасная спектроскопия и сканирующая электронная микроскопия показали, что термореактивные препараты (рукогуард АРЭ и карбамол ЦЭМ) взаимодействуют с химически активными группами макромолекул целлюлозы, а термопластичные препараты (ПВАЭ) не вступают в химическое взаимодействие с макромолекулами целлюлозы. При этом аппреты в процессе заключительной отделки образуют на поверхности тканей новую поверхность, которая частично разрушается в результате мокрой обработки.

2. Показано, что фторкарбоновый препарат рукогуард АРБ придает хлопчатобумажным плащевым тканям высокие свойства водоупорности в сравнении с другими исследуемыми препаратами и придает им свойства безопасности и безвредности. Заключительная отделка испытуемым препаратом приводит к снижению разрывной нагрузки на 8,4% по основе и на 11,1% по утю,', гигроскопичности на 35,7% и воздухопроницаемости в 5,1 раза. В процессе заключительной обработки происходит незначительное увеличение несминаемости в направлении нитей основы на 5,1%, а в направлении нитей утка снижение данного показателя на 0,9%.

3. Заключительная отделка препаратом ПВАЭ придает плащевым хлопчатобумажным тканям недостаточно высокие свойства водоупорности и обуславливает наибольшее снижение разрывной нагрузки на 31,1 - 40,0%, а также гигроскопичности на 28,7%, воздухопроницаемости в 2,8 раз и не способствует повышению несминаемости. Ткань безопасна и безвредна.

4. Применение карбамол ЦЭМ при отделке плащевых тканей значительно повышает их несминаемость (на 8,3 - 14,5%), но в меньшей степени, чем ПВАЭ приводит к понижению разрывной нагрузки (на 6,2 - 26,0%), гигироскопичности (на 10,9 - 19,2%), воздухопроницаемости (в 2,9 - 7,0 раз), однако данный аппрет не придает тканям свойств водоупорности. Поэтому карбамол ЦЭМ целесообразно использовать для отделки плащевых тканей только в сочетании с другими водоотталкивающими препаратами для улучшения эстетических свойств тканей.

5. В процессе мокрой обработки испытуемых плащевых тканей происходит частичное вымывание аппрета. Причем наибольшее вымывание аппрета характерно для плащевых тканей, имеющих в своем составе химические волокна (вискозное и лавсановое), а также у плащевой хлопчатобумажной ткани, обработанной ПВАЭ. Наиболее устойчивым к вымыванию является карбамол ЦЭМ.

6. В процессе мокрой обработки функциональные свойства всех плащевых тканей снижаются. Показатели физико-механических свойств изменяются в разной степени. Разрывная нагрузка возрастает в направлении основы у всех тканей кроме хлопко-лавсановой, обработанной карбамолом ЦЭМ и в направлении утка у всех тканей кроме хлопчатобумажных, обработанных карбамолом ЦЭМ и рукогуард АРБ. После мокрой обработки улучшаются показатели гигиенических свойств. Гигроскопичность увеличивается от 11,9% до 33,4%, капиллярность от 9,4% до 63,6%, воздухопроницаемость возрастает от 37,1% до 141,8%, кроме хлопчатобумажных тканей обработанных ПВАЭ и карбамол ЦЭМ.

- 7. Мокрая обработка плащевых тканей обуславливает некоторое снижение несминаемости. В наименьшей степени снижается несминаемость у ткани, обработанной ПВАЭ, в наибольшей у ткани, обработанной рукогуардом АРБ. Плащевые ткани, обработанные карбамолом ЦЭМ, достаточно хорошо сохраняют несминаемость в процессе мокрой обработки.

8. Установлено, что наиболее устойчивой плащевой тканью к действию факторов износа как мокрая обработка, инсоляции, так и комплексного (инсоляция + малые напряжения) является плащевая хлопчатобумажная ткань артикула 0-15, обработанная препаратом рукогуард АРЭ (ВО отделка), что и подтверждается наибольшим значением комплексного показателя оценки свойств плащевой ткани.

9. На плащевых тканях с формальдегидсодержащим препаратом карбамол ЗМ, свободного формальдегида стандартным методом не обнаружено. Одна), установлено угнетающее действие этих тканей на развитие шкроорганиз-ов. Выявлена высокая чувствительность культуры бактерии Escherichia coli фисущей организму человека) к содержанию свободного формальдегида на гделанных тканях.

10. В качестве метода оценки безвредности и безопасности плащевых тканей работе использован метод определения биодеструкции волокон. Выявлено,

то волокна ткани, обработанной карбамолом ЦЭМ имеют наибольшую устой-ивость к воздействию микроорганизмов. Плащевые ткани, обработанные пре-аратами рукогуард AFS и ПВАЭ, имеют наибольшую степень повреждения сво-х волокон микроорганизмами. Об этом свидетельствуют данные световой и лектронной микроскопии, а также большее количество полос поглощения в ви-,е "плеч" в области 1500- 1740см"1.

11. Поскольку препарат рукогуард AFS (ВО отделка) обеспечивает плащевым каням высокие функциональные свойства, хорошую сохраняемость их в про-\ecce моделирования износа, безвредность и дает экономический эффект 8,01 »уб. с одного погонного метра ткани, это позволяет рекомендовать новый пре-¡арат рукогуард AFS для заключительной, высококачественной отделки плаще-¡ых тканей в отделочном производстве ОАО "Северный текстиль".

12. Препарат карбамол ЦЭМ целесообразно применять при отделке плаще-¡ых тканей шелковых и смешанных в сочетании с водоотталкивающими препа-затами для придания высокой несминаемости. Это позволяет расширить группу члащевых тканей за счет их использования для спортивного, костюмного назна-

ЮН1АЯ.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. И.А. Ермилова, В.В. Кудинов. Влияние специальных видов заключитель-

-гай отделки плащевых хлопчатобумажных тканей на микроорганизмы // Материалы конференции "Биологические проблемы экологического материаловедения" - Пенза, 1995. - С. 48 - 51.

2. И.А. Ермилова, В.В. Кудинов, Л.А. Калина. О безопасности хлопчатобумажных тканей II Сборник научно исследовательских трудов. СПб.: ТЭИ, 1995-С. 54-57.

3. И.А. Ермилова, В.В. Кудинов. Влияние малосминаемой отделки на прочность плащевых тканей // Сборник научно-исследовательских трудов. СПб.: ТЭИ, 1996.-С. 61 -63.

4. И.А. Ермилова, B.B. Кудинов, Л.А. Калина. Влияние химической отделки хлопчатобумажных тканей на их биостойкость II Текстильная промышленность. -1996. - №4.-С. 27-28.

5. И.А. Ермилова, В.В. Кудинов, Л.А. Калина, Е,Г. Устгогова. Инфракрасная спектроскопия в исследовании процессов микробиологической деструкции текстильных волокон // Второй Международный симпозиум "Хроматография v Спектроскопия в Анализе Объектов Окружающей среды и Токсикологии" - СПб 1996.-С. 82-83.

6. И.А. Ермилова, В.В. Кудинов. Влияние новых видов водоотталкивающей отделки на свойства плащевых тканей II Материалы конференции СНО института "Проблемы торговли и общественного питания в условиях становления рыночных отношений и прикладные исследования научных школ на кафедрах института". - 1996. - С. 56 - 57.

7. И.А. Ермилова, В.В. Кудинов, Л.А. Калина. Влияние видов заключительное отделки на гигиенические свойства плащевых хлопчатобумажных тканей /, Сборник научно-исследовательских трудов. СПб.: ТЭИ, 1997. - С. 12 -13.

8. И.А. Ермилова, В.В. Кудинов, Л.А. Калина. Влияние новых видов фторсо держащих отделок на свойства хлопчатобумажных тканей // Третий Междуна родный симпозиум "Хроматография и Спектроскопия в Анализе Объектов Окру жающей среды и Токсикологии" - СПб, 1997. - С. 118 -119.

9. И.А. Ермилова, В.В. Кудинов, Л.А. Калина. Зависимость грибостойкост! хлопчатобумажных тканей от вида химической отделки II Микология i фитопатология. - 1999,- том 33. вып. 2 - С. 134.

10. А. В. Барсуков, И. А. Ермилова, В. В. Кудинов. Деривотографические ис следования микробиологической деструкции волокон в плащевых хлопчатобу мажных тканях // Микология и фитопатология. -1999.- том 33. вып 2 - С. 135.

11. А. В. Барсуков, И. А. Ермилова, В. В. Кудинов, ЛАКалина. Деривотогре фические исследования хлопчатобумажных тканей II Сборник научно исследовательских трудов. СПб.: ТЭИ, 1998. - С. 119 -122.

12. В.В. Кудинов. Влияние сырьевого состава на свойства плащевых тканеъ обработанных кремнийорганической эмульсией // Сборник научнс исследовательских трудов. СПб.: ТЭИ, 1998. - С. 142 -144.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ТОРГОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ

ИНСТИТУТ

На правах рукописи

Кули нов Виталий Владимирович

Влияние сырьевого состава т специальной отделки плащевых тканей на формирование их свойств

05.19.08 - товароведение промышленных товаров и сырья легкой промышленности

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических нар

Научные руководители:

доктор технических наук профессор И.А. Ермилова

кандидат технических нар доцент Г.П. Капица

г. Санкт-Петербург 1999 г.

Содержание

Стр.

Введение ........... ...........................................5

глава 1. Аналитический обзор литературы.........................9

1.1 Факторы, формирующие качество плащевых тканей..............9

1.1.1 Виды используемого сырья............ ...................................9

1.1.2 Виды препаратов и технология отделки плащевых тканей .... 10

1.2 Структурные характеристики и ассортимент плащевых тканей . . 23

1.3 Потребительские свойства плащевых тканей ........................25

1.4 Выводы но литературному обзору и задачи исследования ...... 33

глава 2. Характеристика объектов и методов исследования ..... 35

2.1 Обоснование выбора объектов исследования ..................35

2.2 Обоснование выбора препарата для водоотталкивающей отделки 38

2.3 Обоснование выбора методов исследования....................................40

2.4 Статистическая обработка результатов...........................49

глава 3. Влияние вида отделки и сырьевого состава на потребительские свойства плащевых тканей ........

. . ...............50

3.1. Анализ характера взаимодействия отделочных препаратов с

волокнами плащевых тканей ..........................................50

5.1.2. Определение антимикробного действия плащевых тканей .... 90

5.2 Оценка микробиологической устойчивости волокон в тканях ... 95

5.2.1. Оценка грибостойкости ....................................................95

5.2.2. Оценка степени деструкции волокон в тканях............................97

5.2.3. Определение деструкции волокон на макро- и микроуровнях . 104

Основные результаты и выводы...............................................115

Список использованной литературы...................................118

Приложения .........................................................133

Введение

Плащевые ткани занимают особое место в группе текстильных товаров. Их ассортимент представлен тканями различного сырьевого состава. Однако в настоящее время, наибольшее распространение получили хлопчатобумажные ткани. Ассортимент хлопчатобумажных плащевых тканей разнообразен и включает в себя как чисто хлопчатобумажные, так и ткани из смеси хлопка с другими видами волокон.

К факторам, формирующим свойства плащевых тканей, помимо их сырьевого состава, относят и вид заключительной отделки. Для отделки хлопчатобумажных плащевых тканей используют различные химические препараты. Они разнообразны, но всех их можно объединить в группы, исходя из механизма их взаимодействия с волокнами тканей:

1) термореактивные смолы, глубоко проникающие в ткани и реагирующие с химически активными группами волокон;

2) термопластичные смолы, образующие на поверхности тканей лишь пленку, без образования прочных химических связей.

В настоящее время для получения гидрофобного эффекта стали широко использовать фторкарбоновые препараты. Чаще всего это импортные препараты. Их химическая формула является "ноу-хау" фирм производителей. Однако, зная высокую химическую активность фтора, можно предположить, что они вступают в химическое взаимодействие с макромолекулами волокон, что позволяет их отнести к термореактивным смолам. Одной из положительных черт фторкарбоновых препаратов является отсутствие в их составе формаль-дегидсодержащих соединений, которые отрицательно влияют на организм человека.

В отечественных литературных источниках имеются лишь ограниченные сведения о применении фторкарбоновых препаратов для водоотталкивающей отделки. В основном данный вид отделочных препаратов используется для придания тканям маслооттал кивающих свойств. О потребительских

свойствах плащевых тканей, обработанных аппретами на основе фторкарбо-новых соединений, придающих плащевым тканям водоотталкивающие свойства, стали упоминать лишь недавно и таких сведений очень мало.

Развитие ассортимента хлопчатобумажных плащевых тканей включает в себя использование, помимо водоотталкивающей, малосмываемую и мало-сминаемую отделки. Это позволит расширить применение плащевых тканей для изделий различного назначения (платьевого, спортивного и т.п.). Применение различных видов отделочных препаратов влечет за собой проблему -безопасности и безвредности заключительной отделки для организма человека, т.к. большинство препаратов являются формальдегидсодержащими.

Проблема изучения и оценки влияния химической отделки текстильных материалов на организм человека и окружающую среду относится к числу приоритетных. Предлагаются различные способы определения вредного влияния отделочных препаратов на живые организмы. К числу перспективных -- следует отнести использование микроорганизмов, как наиболее чувствительных гест-объектов к химическим соединениям различных групп.

Условия эксплуатации плащевых тканей предполагают их взаимодействие с влагой. Повышенная влажность дает возможность микроорганизмам активно развиваться на поверхности волокон плащевых тканей. При этом их свойства существенно изменяются. Однако данная проблема также недостаточно широко затронута в литературных источниках.

Помимо микроорганизмов, на свойства плащевых тканей могут оказывать влияние различные факторы. К ним относят мокрую обработку, инсоляцию, малые напряжения и т.п. Этим обусловлена необходимость направленного исследования свойств плащевых тканей, подверженных воздействию этих факторов.

С учетом возможного практического и теоретического значения улучшения потребительских свойств, а также безвредности химически отделанных плащевых тканей и наличия весьма ограниченных сведений по отмечен-

ным вопросам в литературе была сформулировала цель настоящей диссертационной работы.

Целью настоящей работы явилось изучение комплекса свойств плащевых тканей, отделанных нетоксичным фторкарбоновым препаратом, в сравнении с другими высококачественными препаратами для заключительной отделки.

В соответствии с целью рабогы поставлены следующие задачи:

1) Установить возможность применения фгоркарбоновых препаратов для придания плащевым тканям водоотталкивающих свойств;

2) Выявить влияние фгоркарбоновых препаратов на потребительские свойства плащевых тканей в сравнении с традиционными препаратами, используемыми для заключительной отделки плащевых тканей;

3) Определить зависимость потребительских свойств плащевых тканей от их волокнистого состава;

4) Оценить микробиологические свойства и свойства безопасности химически обработанных плащевых тканей;

5) Определить основные закономерности изнашивания плащевых тканей, обработанных различными препаратами, в процессе моделирования износа

6) Апробировать рекомендации в условиях производства по использованию фторкарбоновых препаратов в процессе обработки плащевых тканей с получением устойчивых эффектов высококачественной отделки.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые проведено комплексное определение потребительских свойств плащевой ткани, обработанной препаратом рукогуард АГЗ (фирма Хехст, Германия) для водоотталкивающей отделки. Проведено определение возможности использования плащевых тканей с малосминаемой отделкой для спортивного и костюмного назначения как нового направления развития ассортимента плащевых тканей. С помощью микроорганизмов проведена оценка свойств безопасности и безвредности химически обработанных плащевых тканей.

Практическая значимость работы. На основании полученных данных препарат для водошталкивающей отделки рукогуард АЕ8 рекомендован для отделочного производства ОАО "Северный текстиль". В результате комплексного анализа свойств плащевых тканей различного сырьевого состава установлена возможность расширения ассортимента данной группы товаров. Плащевые ткани с малосминаемой отделкой могут быть использованы как ткани спортивного и костюмного назначения. Определено влияние вида заключительной отделки плащевых тканей на жизнедеятельность микроорганизмов, что позволяет рекомендоват ь этот метод для оценки безвредности и безопасности текстильных материалов.

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Факторы, формирующие качество плащевых тканей

1.1.1. Виды используемого сырья

Для выработки плащевых тканей применяются как натуральные, так и химические волокна. Основным видом из натуральных волокон является хлопок. Из химических волокон наиболее широко используются вискозное, полиэфирное и полиамидное волокна. Эти волокна используются в производстве плащевых тканей в чистом виде, но чаще ткани вырабатываются неоднородными в сочетании натуральных с химическими волокнами .

Хлопковое волокно обладает рядом ценных свойств [45,52,57,75,82]. Оно имеет высокую гигроскопич ность, водопоглощение, механическую прочность, теплостойкость и термостойкость. Хлопок устойчив к действию щелочей и органических растворителей. Обладает более высокой светостойкостью, чем вискозное волокно и натуральный шелк, но меньшую чем шерсть и лен. К основным недостаткам хлопкового волокна относят высокую сми-наемость из-за малой упругой деформации, большую усадку и неустойчивость к действию кислот.

Вискозное волокно по своей химической природе аналогично хлопковому и является целлюлозным. По сравнению с хлопковым волокном, вискозные волокна обладают более высокими прочностными свойствами и удлиняются больше хлопкового [45,52,57,75,82]. В сравнении с натуральными они более устойчивы к истиранию. Вискозные волокна обладают сравнительно большой гигроскопичностью, что улучшает их окрашиваемость. При максимальном поглощении воды площадь поперечного сечения волокон увеличивается на 45 60%. Недостатками вискозного волокна является большая потеря прочности во влажном состоянии (до 50%), значительная сминаемость.

недостаточная устойчивость к многократным изгибам и повышенная усадка

после старки.

Полиэфирные волокна устойчивы к действию химических реагентов, кислот, окислителей, большинству органических растворителей и холодных растворов щелочей. Наиболее распространенным из них является волокно лавсан [45,52,57,75,82]. Оно имеет высокие физико-механические свойства. Лавсановое волокно высокоэластично, обладает большой упругостью, хорошо сохраняет форму. Кроме того, оно обладает высокими прочностными свойствами.

Полиамщцные волокна также применяются в производстве плащевых тканей. Они устойчивы к действию щелочей и восстановителей. Органические растворители не действуют на полиамидные волокна. Они имеют высокие физико-механические свойства. Обладают высокой устойчивостью к истиранию, высокой прочностью на разрыв, эластичностью и устойчивостью к много кратным деформациям [45,52,57,75,82]. К недостаткам полиамидных волокон относят низкую гигроскопичность и термостойкость, повышенную жесткость, электризуемость, пиллингуемость, неустойчивость к действию щелочей, минеральных кислот и света. Все вышеизложенные данные ограничивают применение полиамидных волокон в производстве плащевых тканей.

1.1.2 Виды препаратов и технология отделки плащевых тканей

Современная технология предусматривает различные виды отделок плащевых тканей [47,52,65,66,67,75,88,93,98,109,113,146]:

1. водоотталкивающая - покрытие гидрофобными эмульсиями (силиконы, хромолан и др.) в результате чего улучшаются водоотталкивающие свойства при сохранении иаро- и воздухопроницаемости;

2. малосминаемая и несминаемая отделка - придание ткани способности быстро восстанавливать исходную форму и расправлять складки после прекращения действия сминающей нагрузки;

3. отделка малосмываемым аппретом - получение на ткани аппретов, устойчивых к стирке и эффективно повышающих эксплуатационные свойства. К ним относят ПВАЭ и ПЭЭ, эмукрилы различных марок, латексы СВХ, ПММА, СКС-30, СКС-65 и др.;

Водоотталкивающая отделка является традиционной для плащевых тканей. В зависимости от устойчивости ткани к намоканию в воде различают водонепроницаемую и водоотталкивающую (гидрофобную) отделки. Водонепроницаемая отделка применяется для технических тканей (палаточные, брезентовые, парусиновые и др.) и данной работе не рассматривается. Водоотталкивающая отделка применяется для одежных, плащевых, спортивных других тканей бытового назначения, в которых требуется сохранение открытой пористости и воздухопроницаемости ткани [29,33,56,72].

В случае водоотталкивающей отделки, когда ткань сохраняет открытую капиллярно-пористую структуру, при характеристике гидрофобности ткани нужно учитывать средний радиус капилляров и пор материала. Скорость набухания ткани здесь определяется капиллярным давлением Р, связанным с радиусом капилляра г , поверхностным натяжением жидкости о и краевым углом смачивания 9 следующим уравнением [52,68,71]:

Р - 2сг cos 0 / г (1)

У гидрофильных волокон 0 < 9(Г и жидкость втягивается в ткань под действием капиллярного давления Р > 0. При гидрофобизации волокна, когда 8 > 90", величина cos 0 меняет знак и в соответствии с формулой (1) капиллярное давление сменяется противокапиллярным Р < 0, под действием которого жидкость выталкивается из волокна, что способствует более быстрому его высыханию. Однако гидрофобизация ткани может надежно защитить от про-

никновения воды лишь при определенном соотношении величин противока-пилляркого и гидростатического давления жидкости.

Величина краевого угла смачивания 0, определяется величиной проти-вокапиллярного давления Р < 0, растет с ростом степени покрытия поверхности капилляров и пор слоем адсорбированного гидрофобизирующего агента и зависит от длины гидрофобного радикала. Наибольшая степень гидрофобно-сти обнаруживается при содержании в углеродных цепях гидрофобизирующего агента от 16 до 18 углеродных атомов [52,68].

В настоящее время наиболее часто для придания свойств водоупорности используются следующие соединения [47, 52, 65, 66, 67, 75, 88, 93, 98, 109,113, 146]:

1) органические комплексы хрома или алюминия - хромолан (Россия), импермин (Германия);

2) эмульсии восков, содержащие соли алюминия или циркония - ал амин 520 (Россия), персистоль (Германия);

3) кремнийорганические соединения (силиконы) - эмульсии КЭ-30-04, ГКЖ-94;

4) метилольные производные различных соединений, содержащие длинные алкильные цепочки - фобогекс ФТЦ (Швейцария), аламин С (Россия), аламин М (Россия);

5) катионоактивные соединения - препарат 246 (Россия), велан;

6) фгорсодержащие соединения - скачгард ФЦ-205 (США), БФ-1 (Россия).

Органические комплексы хрома или алюминия. Наибольшее распространение получил комплекс хрома со стеариновой кислотой - хромсгеа-рилхлорид (рис. 1), выпускаемый в виде раствора в изопропиловом спирте, известный под названием хромолан (Россия) (импермин (Германия)).

В процессе гидролиза молекулы хромолана, взаимодействуя между собой, образуют нерастворимые соединения, которые удерживают на поверхности пор волокна за счет взаимодействия с гидроксильпы ми группами волокна. Эффект водо-отталкивания достигается за счет образования ориентированного слоя гидрофобных радикалов (рис.2) на поверхности волокна [4,52,61,68].

Повышение температуры благоприятствует образованию высокомолекулярного продукта с разветвленной структурой и связыванию его с целлюлозой, т.к. между атомами хрома и гидроксильными: группами волокна возможно возникновение кислородных мостиков. В работе М. Хоралека [126]

показано, что такие связи образуются

С17Н35 ]

С // \ ci о о а

\ 1 1/ Cr Cr / \ / \ ci он а

Рис. 1 Химическая формула хромолана

н2о Н20 н2о

111111111

С17Н35 С17Н35

¿ ¿

а \ а \ ..-О О ООО о о - ...

^ ¿Г ¿г ^ А ¿г / \ / \ / \ / \ ...-о он о о он о -...

Целлюлоза хлопка

Рис. 2 Механизм взаимодействия препарата хромолан с целлюлозой хлопка.

только на поверхности волокна. Гидрофобные остатки стеариновой кислоты ориентируются перпендикулярно поверхности волокон, благодаря этому они обволакиваются гидрофобной мономолекулярной пленкой, придающей отделанной ткани мягкость и водоотталкиваю щие свойства П27].

Водоотталкивающая отделка на основе перечисленных выше соединений придает хлопчатобумажным и хлоп-кополиэфирным плащевым тканям высокие водоотталкивающие свойства (200-300 мм. вод. ст.), сохраняющиеся после стирок и химических чисток [61]. 1С основным недостаткам данной отделки относится снижение разрывной нагрузки хлопчатобумажных тканей на 10%, недостаточная усгойчи-

вость к свету ж светопогоде, придание ткани грязновато-зеленого оттенка. Технологический процесс применения хромолана очень прост [47]. Типовая технологическая проводка представлена в приложении 1 (табл. 1).

Кремнийорганические соединения. Из силиконовых гидрофобизато-ров наибольшее распростра