.

Розробка технології фарбування тканин із суміші целюлозних та поліефірних волокон пігментами, поєднаної з заключною обробкою: Автореф. дис… канд. те

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 2974
Скачать документ

ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ЛЕГКОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ УКРАЇНИ

УДК 677.842.4:677.862

САРІБЄКОВА ДІАНА ГЕОРГІЇВНА

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ФАРБУВАННЯ ТКАНИН ІЗ СУМІШІ
ЦЕЛЮЛОЗНИХ ТА ПОЛІЕФІРНИХ ВОЛОКОН ПІГМЕНТАМИ,
ПОЄДНАНОЇ З ЗАКЛЮЧНОЮ ОБРОБКОЮ

05.19.03 – технологія текстильних матеріалів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук

КИЇВ – 1999

Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Херсонському державному технічному університеті, Міністерство освіти України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Міщенко Ганна Володимирівна, Херсонський державний технічний університет, професор кафедри хімічної технології волокнистих матеріалів

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Малкін Едуард Семенович, Інститут технічної теплофізики НАН України, зав. лабораторією;
доктор технічних наук, старший науковій співробітник Григорян Георгій Сергійович, Український науково-дослідний інститут текстильної промисловості, директор

Провідна установа

Технологічний університет Поділля, Міністерство освіти України, м. Хмельницький

Захист відбудеться “21” квітня 1999 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.02 при Державній академії легкої промисловості України за адресою: 252011, м. Київ-11, вул. Немировича-Данченка, 2

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державної академії легкої промисловості України (252011, м. Київ-11, вул. Немировича-Данченка, 2)

Автореферат розісланий “17” березня 1999 р.

Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради

Тарасенко А.І.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В даний час в Україні є потужна текстильна галузь, проте через відсутність вітчизняної текстильної сировини, високої ціни на світовому ринку на бавовну і достатньо високих витрат на енергоносії, тканини, вироблені на текстильних підприємствах України, не конкурентноспроможні. Тому розробка нових ресурсозберігаючих технологій, і удосконалення існуючих сумісних способів фарбування і заключної обробки тканини, які дозволять знизити собівартість продукції, є актуальною.
З огляду на сучасні тенденції розвитку текстильної промисловості у світі, найбільш перспективним напрямком, що сприяє збереженню ресурсів, є суміщення окремих процесів в один, зокрема процесів фарбування і заключної обробки. При цьому найбільше обгрунтованим із теоретичних і практичних позицій є суміщення процесів фарбування пігментами і малозминальної обробки (МЗ).
Кожен із зазначених процесів – фарбування пігментами і малозминальну обробку – можна віднести до числа найбільш сучасних, прогресивних технологій: пігментну технологію – через її економічні, екологічні і технологічні переваги, а МЗ обробку – внаслідок основного внеску цього процесу у формування необхідного комплексу показників якості продукції.
Проте, як показав аналіз наукової і патентної літератури, а також досвід використання зазначених технологій, останні мають ряд істотних недоліків, що перешкоджують широкому впровадженню пігментної технології не тільки при сумісному технологічному процесі, але і як самостійної технології.
Основні з цих недоліків такі:
– технологія використовується тільки для одержання забарвлень світлих тонів (концентрація пігменту звичайно не перевищує 1-2 г/л, тому що при її підвищенні не забезпечується відповідна Держстандартам міцність забарвлень);
– склади на основі відомих латексів налипають на ділянки технологічного устаткування і практично не використовуються при фарбуванні;
– текстильні матеріали, оброблені по сумісній технології, мають жорсткий гриф, тому технологія застосовується тільки для дуже обмеженого асортименту тканин;
– нерівність забарвлення, пов’язана з міграцією пігментного барвника в процесі сушіння тканини;
– висока концентрація предконденсатів термореактивних смол (ПТРС) у просочувальних ваннах для досягнення необхідного ефекту обробки і внаслідок цього високий вміст вільного формальдегіду на готових текстильних матеріалах;
– втрата механічної міцності тканини при малозминальній обробці становить від 25 до 40%, у тому числі при стиранні до 40%.
На сьогоднішній день не створені технології малозминальної обробки, без супутнього обробці зниження механічної міцності текстильного матеріалу.
У цьому зв’язку величезний інтерес можуть мати технології, засновані на застосуванні поліуретанів (ПУ). Унікальні властивості поліуретанів полягають у поєднані в одному полімері високої міцності й еластичності. Це необхідні властивості плівок зв’язуючого, які звичайно досягаються об’єднанням у фарбувальному складі різних полімерів або шляхом синтезу сополімерів.
В останні роки синтезована нова група поліуретанів: поліуретанові іономери з водорозчинною групою в ланцюзі полімеру, що надає йому додаткових позитивних властивостей з позицій тих вимог, що пред’являються до зв’язуючих. Полімер з іонною групою в макромолекулі має для текстильної технології винятковий інтерес, тому що на його основі може бути створена технологія, спроможна забезпечити:
– міцність забарвлень, м’який гриф тканини, високу стійкість до стирання, що особливо важливо для сорочечної групи тканини, “працюючої” на стирання,
– мінімальне зниження втрати механічної міцності по основі і утку,
-зниження вмісту вільного формальдегіду на тканині і підвищення ступеня екологічної чистоти текстильної продукції, тому що поліуретани відносяться до екологічно чистих продуктів.
Таким чином, актуальність цієї роботи забезпечується необхідністю розширення обсягу використання найбільш ефективної пігментної технології в опоряджувальному виробництві, зокрема, за рахунок використання поліуретанових зв’язуючих у формі іономерів, а також поєднанням процесу фарбування з заключною обробкою тканин, що забезпечує раціональне використання ресурсів і випуск текстильної продукції з необхідними споживчими властивостями.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота відповідає напрямку досліджень Херсонського державного технічного університету, а саме напрямку “Розробка ресурсозберігаючих технологій опоряджування текстильних матеріалів” та завданням, які викладено у Державній програмі розвитку легкої промисловості України на період до 2000 р.
Мета і задачі досліджень. Метою роботи є розробка ресурсозберігаючої пігментної технології фарбування, поєднаної з заключною обробкою тканин на основі застосування поліуретанових іономерів як зв’язуючого пігментних складів та препарату для заключної обробки, яка відповідає вимогам ресурсозбереження та забезпечує випуск якісної продукції.
Для досягнення поставленої мети було намічено і розв’язано такі завдання:
– виявити особливості поведінки поліуретанових іономерів при фарбуванні пігментами, у тому числі в присутності основних компонентів пігментних фарбувальних ванн, а саме: власне пігменту і різноманітного типу предконденсатів термореактивних смол, що використовуються для надання тканинам незминальності;
– встановити можливість зниження за допомогою поліуретанів втрат механічної міцності бавовнянолавсанових тканин при малозминальній обробці, які згідно з відомими загальноприйнятими технологіями складають 25-40%;
– збільшити стійкість тканини до стирання із збереженням гігієнічних властивостей текстильного матеріалу при малозминальній обробці;
– звести до мінімуму вміст вільного формальдегіду на тканині, що підлягає малозминальній обробці;
– на основі проведених досліджень запропонувати технологію фарбування, яка б забезпечувала високу міцність забарвлення і необхідну якість заключної обробки з мінімальним зниженням механічної міцності текстильного матеріалу;
– перевірити запропоновану технологію у виробництві.
Наукова новизна одержаних результатів:
– вперше показано, що в присутності пігментного барвника адгезія поліуретанових плівок до текстильного матеріалу знижується, причому тим у більшому ступені, чим більшу схильність до взаємодії з поліуретаном виявляє пігмент, при цьому поліуретанові плівки, наповнені пігментними барвниками, мають більш низьку адгезію, ніж полімерні плівки інших типів зв’язуючого;
– встановлено, що в присутності предконденсатів термореактивних смол адгезія наповнених пігментним барвником поліуретанових плівок до текстильного матеріалу збільшується, при цьому більшому підвищенню міцності сприяють предконденсати термореактивних смол, схильні не до зшивання, а до смолоутворення;
– запропоновано механізм підвищення адгезійної міцності поліуретанових плівок в присутності предконденсатів термореактивних смол, що відрізняється від загальноприйнятих уявлень про взаємодію зв’язуючого і предконденсату термореактивної смоли та грунтується на утворенні другого полімеру з предконденсату термореактивної смоли в присутності полімеру зв’язуючого, тобто на можливості синтезу взаємопроникаючих полімерних сіток і плівки композиційного типу.
Практичне значення одержаних результатів:
– запропонована технологія сумісного фарбування і заключної обробки тканин, впровадження якої дозволить збільшити об’єми споживання пігментів у фарбуванні і розширити область застосування самодиспергуючих водних дисперсій поліуретанів, підвищити якість текстильної продукції, знизити собівартість і підвищити її конкурентноздатність на світовому рівні;
– встановлена доцільність використання ПУ іономерів з добавками предконденсатів термореактивних смол, які сприяють підвищенню міцності забарвлень і надають тканині здатності протистояти зминанню при збереженні міцності тканини;
– запропонована система каталізаторів, яка дозволяє поліпшити якісні показники готової тканини, знизити в 3 – 7 разів вміст вільного формальдегіду на тканині та підвищити ступінь екологічної чистоти продукції;
– зроблено практичні рекомендації щодо цілеспрямованого вибору марок пігментних барвників, які забезпечують одержання найбільш міцних забарвлень;
– проведені на ВАТ “Херсонський БК” виробничі випробування підтвердили можливість використання ПУ іономерів в об’єднаному процесі.
Особистий внесок здобувача полягає в постановці і обгрунтуванні задач дослідження; у критичному аналізі науково-технічної, патентної інформації і виробничого досвіду з питань фарбування пігментами і заключної обробки тканин; теоретичному обгрунтуванні і доборі компонентів композиції, що використовується при фарбуванні пігментами із сумісною обробкою тканин; розробці екологічно чистої, конкурентноспроможної, малоформальдегідної малозминальної обробки тканини; розробці рекомендацій по цілеспрямованому добору марок пігментних барвників для сумісних способів фарбування і обробки текстильних матеріалів; виконанні експериментальних досліджень у лабораторії і виробничих умовах; науковому обгрунтуванні отриманих результатів і формулюванні висновків.
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались і обговорювалися:
– на міжвузівській науковій конференції молодих вчених і студентів, ДАЛПУ, Київ, 1996 р.,
– на конференції “Розвиток економічної науки в Україні та викладання економічних дисциплін”, Херсон, 1996 р.,
– на науковому семінарі кафедри хімічної технології волокнистих матеріалів ХДТУ, Херсон, 1997 р.,
– на розширеному науковому семінарі технологічного факультету ХДТУ, Херсон, 1998 р.,
– на розширеному науковому семінарі кафедри технології трикотажного виробництва ДАЛПУ, Київ, 1998р.
Публікації по темі дисертаційної роботи включають 7 найменувань, у тому числі статей у збірниках наукових праць і наукових журналах – 5, тез доповідей на конференціях – 2.
У роботах, виконаних у співавторстві, здобувачу належить теоретичне обгрунтування і розробка поєднаного способу фарбування пігментами з заключною обробкою на основі ПУ іономерів [2,3]; встановлення закономірності впливу хімічної будови пігментів на якісні показники готової тканини [4,7]; вивчення механізму взаємодії полімерних компонентів фарбувальної ванни між собою [5]; узагальнення переваг використання ПУ іономерів в кольористичному оформленні тканин [1]; економічне обгрунтування доцільності розширення обсягу споживання пігментів [6]; добір методик досліджень, одержання експериментальних даних і обговорення результатів усіх досліджень.
Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків. Дисертація містить 115 сторінок машинописного тексту, 20 таблиць, 15 рисунків, 147 найменувань бібліографічних джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обгрунтована актуальність теми, сформульовані мета і задачі дослідження, показані наукова новизна і практичне значення роботи.
У першому розділі здійснено огляд досліджень, пов’язаних з застосуванням пігментної технології для кольорування текстильних матеріалів. Викладені переваги пігментних барвників, основні вимоги, що пред’являються до них. Розкрито проблему зв’язуючих, що використовуються для фіксації пігментів і проаналізовано шляхи вирішення проблем, пов’язаних з фіксацією пігменту і зберіганням м’якого грифа тканини. Описано новий тип зв’язуючих – ПУ іономерів і їх переваги, і спрогнозована доцільність використання поліуретанових іономерів при фарбуванні пігментами целюлознополіефірної тканини. При цьому відзначено відсутність даних про застосування ПУ іономерів у фарбуванні пігментами і заключній обробці тканин.
Вивчені проблеми заключної обробки тканин, зокрема, малозминальної. Особлива увага приділена екологічним проблемам, пов’язаним з використовуванням у фарбуванні пігментами і при малозминальній обробці сечовиноформальдегідних препаратів, які є джерелом вільного формальдегіду на тканині. Критично проаналізовано шляхи, спрямовані на зниження його концентрації на тканині.
Зроблено припущення про можливість створення на основі ПУ іономерів малоформальдегідної малозминальної обробки, що одночасно може забезпечити високий ступінь фіксації пігменту на тканині та одержання стійких забарвлень.
Наприкінці розділу зроблено вибір напрямків досліджень.
У другому розділі викладена загальна методика і основні методи дослідження.
З урахуванням специфічного засобу фіксації пігментів, а саме за рахунок полімерної плівки зв’язуючого, при якому визначальну роль відіграють процеси на поверхні розділу плівка зв’язуючого – текстильний матеріал, керувалися колоїдно – хімічним підходом для вирішення проблеми підвищення міцності забарвлень. Цей підхід грунтується на концепції необхідності ущільнення і збільшення когезії граничного шару, зокрема, шляхом зшивання полімеру зв’язуючого або синтезу плівок композиційного типу.
Основними об’єктами досліджень були ПУ іономери і ПТРС. Полімерні плівки оцінювали за адгезійною і когезійною міцністю.
Спектрофотометричні дослідження плівок проводили на спектрофотометрі UR-20 (фірма “Карл Цейс”, Німеччина).
Інтенсивність забарвлення опоряджених тканин оцінювали по функції Гуревича – Кубелки – Мунка. Коефіцієнти відбиття зразків тканин вимірювали на спектрофотометрі Texflash (Німеччина). Кольористичні характеристики забарвлення визначали за допомогою автоматичної системи об’єктивного виміру кольору, до складу якої входить спектрофотометр Texflash (Datacolor 3880), IBM – сумісний комп’ютер, пакет фірмових програм для вирішення задач колористики.
Оцінку спорідненості модельних пігментних барвників до поліуретану здійснювали методом рівноважної термодинаміки.
При вивчені взаємозв’язку між міцністю забарвлень і хімічною будовою пігментів використовували модель дисперсно – наповненого полімеру, запропоновану Ю.С. Ліпатовим із співробітниками.
Фізико-механічні властивості тканини оцінювали відповідно до чинних Держстандартів.
Використовували також аналітичні методи при оцінці вмісту вільного формальдегіду на тканині.
Результати експериментів оброблені відповідно до методів сучасної математичної статистики з використанням IBM – сумісного персонального комп’ютера і Статистичної Системи “Стадія” Версія 4.10.
У третьому розділі, що складається з 5-ти підрозділів, подана експериментальна частина роботи.
У підрозділі 3.1 досліджено вплив когезії та адгезії ПУ іономерів до текстильних матеріалів на міцність забарвлень, отриманих за допомогою пігментів.
При розробці технологій фарбування субстантивними барвниками найважливішою характеристикою є спорідненість барвника до волокна, оскільки від цієї характеристики багато в чому залежить стійкість забарвлень до фізико-механічних впливів.
При фарбуванні ж пігментами, що не володіють спорідненістю до волокна, домінуючу роль відіграє явище адгезії полімерної плівки зв’язуючого до текстильного матеріалу, за рахунок чого пігмент фіксується на волокні, а також її когезія. З урахуванням відзначеного при оцінці придатності полімеру в якості зв’язуючого пігментних фарбувальних складів найбільше важливим варто вважати величини когезії і адгезії полімеру, а також вплив на адгезію різноманітних факторів процесу фарбування. Ці дані вносять основний вклад у визначення оптимальних технологічних умов фарбування пігментами.
Відповідно до вищевідзначеного поліуретанові іономери оцінювали за показниками міцності при розриві й еластичності в порівнянні з іншими типами зв’язуючих.
Показано, що плівки з ПУ у формі іономерів, також як і плівки з ПУ, характеризуються найбільш високим значенням адгезійної міцності і розривного навантаження в порівнянні з плівками інших типів зв’язуючих.
В зв’язку з цим можна було очікувати, що поліуретанові плівки, які мають більше значення адгезійної міцності, забезпечать одержання забарвлень із підвищеною стійкістю до фізико-механічних впливів. Проте оцінка стійкості забарвлень, отриманих при фарбуванні пігментними складами на основі різноманітних типів ПУ іономерів, показала, що ПУ іономери як катіонактивні, так і аніонактивні, незважаючи на високу адгезійну міцність, самостійно не забезпечують відповідну до Держстандартів стійкість забарвлень (табл.1). Як видно з таблиці, ПУ також сприяють незначному підвищенню незминальності текстильних матеріалів.
Таблиця 1
Показники якості фарбування і заключної обробки тканини
при фарбуванні пігментними складами на основі ПУ іономерів
Тип поліуретанової дисперсії Конц., г/л Міцність забарвлення, бали, до впливу Інтенсивність, К/S Рівність забарвлення,
 K/S Сума кутів відновлення, град.
тертя розчину мила при 95ОС
сухого мокрого
Катіон-активна (ПУС-КВ) 25
50
75
100 5/3
5/3
5/4
5/4-5 5/2
5/2
5/3
5/3 5/4
5/4
5/4
5/4 3,48
3,12
2,37
3,23 0,013
0,074
0,017
0,018 180
187
203
204
Аніон-активна (пулан) 25
50
75
100 5/4
5/4-5
5/4-5
5/4 5/3
5/3
5/3
5/3 5/4
5/4
5/4
5/4 2,58
2,07
3,12
3,49 0,042
0,022
0,035
0,018 178
177
180
177
Примітка: у необробленої тканини сума кутів відновлення дорівнює 165-170 град.
Невисока стійкість пігментних забарвлень, зафіксованих за допомогою ПУ зв’язуючих, що мають високу адгезію до текстильного матеріалу у вільному від пігменту стані, пояснюється впливом пігментного барвника на перерозподіл зв’язків між твердими поверхнями при введенні пігменту. Очевидно, що ПУ зв’язуюче, маючи велику кількість активних до взаємодії з твердою поверхнею груп, в більшій мірі, чим інші типи зв’язуючих, взаємодіє з пігментним барвником, внаслідок чого відбувається ослаблення адгезійної міцності поліуретанової плівки при введенні пігментного барвника в більшому ступені.
У табл. 2 наведені значення адгезійної міцності поліуретанових плівок і плівок із полівінілацетатної дисперсії (ПВА-Д) в присутності пігменту.
Таблиця 2
Вплив пігменту на адгезійну міцність полімерних плівок
зв’язуючих до поверхні текстильного матеріалу

Склад композиції Адгезійна міцність, Н/м2
пулан ПВА-Д
бавовна бавовна + ПЕ бавовна бавовна + ПЕ
дисперсія без добавок 6,5 7,1 5,0 4,1
дисперсія з пігментом червоним 2СТП 5,9 4,9 4,3 9,0

Аналіз даних табл. 2 показує, що наявність пігментного барвника в полімерній плівці зв’язуючого на основі ПУ іономерів знижує адгезійну міцність на текстильних матеріалах як із бавовни, так і суміші бавовни та лавсану. Причому, на бавовнянолавсановій тканині адгезійна міцність знижується в більшому ступені. При використанні в якості зв’язуючого ПВА-Д адгезія на бавовнянолавсановій тканині в присутності пігменту, навпаки, підвищується. Очевидно, зниження адгезійної міцності поліуретанової плівки пов’язано з більш високою активністю поліуретанів по відношенню до пігментного барвника.
Таким чином, показано, що пігмент, не маючи спорідненості до текстильних матеріалів, проте, впливає на стійкість забарвлень шляхом його взаємодії із зв’язуючим. При цьому, очевидно, що чим сильніша ця взаємодія, тим нижча стійкість забарвлень.
У підрозділі 3.2 вивчено вплив хімічної будови пігментів на адгезійну міцність поліуретанових іономерів і на якість одержаних забарвлень.
Досліджено адгезію і міцність ряду поліуретанових плівок, наповнених пігментними барвниками. Барвники при цьому обрані таким чином, щоб вони відрізнялися по хімічній активності по відношенню до ПУ. Показано, що в присутності пігменту адгезія поліуретану до текстильного матеріалу знижується тим у більшому ступені, чим більшу схильність до взаємодії з поліуретаном має пігмент. При цьому встановлено, що стійкість забарвлення до фізико-механічних впливів знижується тим у більшому ступені, чим більш високу спорідненість до ПУ має пігмент.
Відповідно до цього наявність замісників у молекулі пігменту, активних до взаємодії з ПУ, значно впливає на якість забарвлення, а саме сприяє зниженню показників стійкості забарвлення.
Таким чином, показано, що, незважаючи на той факт, що пігментні барвники не мають спорідненості до текстильних матеріалів, хімічна будова пігменту впливає на стійкість забарвлень через зв’язуюче. Отримані дані дозволили зробити практичні рекомендації щодо вибору пігментів для фарбування з урахуванням типу зв’язуючого і можливої взаємодії між зв’язуючим і пігментом. Встановлено також, що при застосуванні ПУ іономерів у якості зв’язуючого пігментних складів необхідні додаткові методи підвищення адгезійної міцності, незважаючи на їх високу адгезію до поверхні текстильного матеріалу.
У підрозділі 3.3 викладаються результати досліджень по підвищенню адгезійної міцності поліуретанових іономерів шляхом модифікації плівок предконденсатами термореактивних смол і зроблено вибір оптимального співвідношення полімерів у пігментних фарбувальних складах.
При виборі типу добавок, що підвищують адгезійну міцність і відповідно стійкість забарвлень, виходили з даних про спроможність ПУ до поперечного зшивання і їх спроможності утворювати сітчасті структури, внаслідок чого ці полімери використовують для синтезу взаємопроникаючих полімерних сіток (ВПС). Синтез ВПС – це новий засіб одержання полімерного матеріалу з підвищеними механічними характеристиками, який грунтується на одержанні другого полімеру в присутності готового полімеру.
Меламіно- та сечовиноформальдегідні смоли, які використовують у вигляді предконденсатів, при тепловій обробці пофарбованої тканини можуть забезпечити синтез полімеру лінійної або сітчастої структури, що створює передумови для утворення полімерної плівки композиційного типу методом синтезу ВПС.
Для підтвердження підвищення адгезійної міцності поліуретанових іономерів шляхом модифікації плівок предконденсатом термореактивної смоли визначали адгезію поліуретану в присутності ПТРС. Експериментальні дані наведені в табл. 3.

Таблиця 3
Вплив предконденсату термореактивної смоли на адгезійну міцність
полімеру зв’язуючого до поверхні текстильного матеріалу
Склад композиції Адгезійна міцність, Н/м2
бавовна + ПЕ бавовна
ПУ дисперсія 7,1 6,5
ПУ дисперсія + пігмент червоний 2СТП 4,9 5,9
ПУ дисперсія + пігмент червоний 2СТП + карбамол ЦЕС 3,0 5,7
ПУ дисперсія + пігмент червоний 2СТП + карбамол ЦЕС + NH4Cl 7,5 9,2
Таким чином, одержані дані підтвердили можливість використання предконденсату термореактивної смоли для підвищення адгезійної міцності поліуретанових іономерів в присутності пігменту.
У табл. 4 наведені дані про вплив добавок ПТРС і їх сумішей, взятих у співвідношенні 1:1 з поліуретаном, на якість фарбування. Оскільки необхідною умовою для “роботи” ПТРС є наявність каталізаторів, було досліджено також вплив різноманітних каталізаторів на якість фарбування і заключної обробки.
Таблиця 4
Вплив суміші поліуретан – предконденсат термореактивної смоли на
показники якості забарвлення і заключної обробки тканини

Склад і концентрація ПТРС, г/л Інтенсивність, К/S Рівність забарвлення,
 K/S Міцність забарвлення, бали, до впливу Сума кутів відновлення, град.
тертя сухого тертя
мокрого розчину мила при 95 0С
NH4Cl
метазин 50 1,77 0,025 5/5 5/4-5 5/5 212
карбамол ЦЕС 50 1,62 0,044 5/5 5/4-3 5/4 230
метазин 25
карбамол ЦЕС 25
1,73
0,036
5/4
5/3
5/4
199
MgCl2 + CH3COOH
метазин 50 1,16 0,139 5/5 5/4 5/5 224
карбамол ЦЕС 50 1,62 0,025 5/5 5/4-3 5/5 246
метазин 25
карбамол ЦЕС 25
2,02
0,026
5/5
5/3
5/5
235
NH4NO3
метазин 50 1,53 0,030 5/5 5/5 5/5 233
карбамол ЦЕС 50 1,46 0,015 5/4 5/3 5/5 239
метазин 25
карбамол ЦЕС 25
1,93
0,025
5/4
5/3-4
5/5
226

З табл. 4 видно, що при використанні поліуретану разом з предконденсатами термореактивних смол, концентрація останніх у ванні для просочування може бути зменшена в 2,5-3 рази в порівнянні з типовими рецептами. При наявності ПУ, при загальному невисокому вмісті смол (50 г/л) можуть бути отримані високий ефект незминальності: сума кутів відновлення – 246 градусів та стійке до фізико-механічних впливів забарвлення – 4-5 балів. Такий показник якості незминальності при відсутності ПУ досягається при вмісті ПТРС 180-200 г/л. Зниження концентрації меламіно- та сечовиноформальдегідних ПТРС в присутності ПУ є передумовою створення малоформальдегідної малозминальної обробки.
Незалежно від напрямку реакції – зшивання ПУ за допомогою ПТРС або смолоутворення із синтезом ВПС – при визначеному співвідношенні полімерів та в присутності каталізатора утворюється адгезив із підвищеними характеристиками і відбувається збільшення адгезійної міцності.
Проведені дослідження, які грунтуються на аналізі адгезійної міцності адгезійних з’єднань текстильний матеріал – модифікована плівка зв’язуючого, дозволили вибрати ефективні ПТРС, їх концентрації і тип каталізатора, а також встановити їх співвідношення.
На основі одержаних даних запропоновано склад просочувального розчину для сумісного фарбування пігментами і малозминальної обробки бавовнянолавсанової тканини, який забезпечує високу якість готової тканини.
Рекомендований склад компонентів, г/л:

пігмент 10
карбамол ЦЕС 50
пулан 50
NH4Cl або MgCl2 + CH3COOH 4
вода до 1000

В підрозділі 3.4 досліджено можливості зниження вільного формальдегіду на тканині при застосуванні ПУ.
Найбільш характерною і водночас небажаною в умовах експлуатації властивістю тканин, оброблених формальдегідовміщуючими смолами, є виділення формальдегіду, яке виявляється як на стадії надання тканинам незминальності, так і при їх збереженні.
Відомо, що шляхом добору відповідного каталізатора можна досягти високого ефекту обробки в сполученні зі значним зменшенням виділення формальдегіду. При цьому основна задача зводиться до забезпечення можливо більшої частини участі ПТРС у реакціях зшивання або смолоутворення, а також до зниження концентрацій ПТРС у ваннах для просочування або зв’язуванню формальдегіду, що виділяється, спеціальними добавками.
Встановлено, що, незважаючи на спроможність ПУ зв’язувати формальдегід, полімер не зменшує його вміст, неефективні також і добавки сечовини, які традиційно використовуються у подібних випадках, внаслідок сильного зниження суми кутів відновлення.
Ефективному зниженню концентрації вільного формальдегіду сприяє каталітична система (табл. 5), що складається з хлориду магнію й оцтової кислоти.
Таблиця 5
Вплив ПТРС і каталізаторів на кількість
вільного формальдегіду на тканині

Склад фарбувального розчину Номер варіанту
Базовий 1 2 3 4 5 6
Концентрація компонентів, г/л
пігмент 10 10 10 10 10 10 10
пулан – 50 50 50 50 50 50
карбамол ЦЕС 120 50 – 25 50 – 25
метазин – – 50 25 – 50 25
NH4Cl – 4 4 – – – –
NH4NO3 – – – 4 – – –
MgCl2 +CH3COOH (6:4) 7,2 – – – 3 3 3
Вміст вільного формальдегіду на тканині, мкг/г
1120
500
340
340
263
215
151
Сума кутів відновлення, град. 230 230 212 226 246 224 235

Як видно з табл. 5, вміст вільного формальдегіду на тканині коливається в широкому інтервалі значень від 1120 до 151 мкг/г. Найменший вміст вільного формальдегіду на тканині (151 мкг/г) відзначається при наявності у фарбувальній ванні карбамолу ЦЕС і метазину в кількості 25 г/л кожного в присутності суміші хлориду магнію й оцтової кислоти.
Таким чином, встановлено, що поліуретан, незважаючи на його спроможність зшивати формальдегід, у зазначених умовах незначно впливає на вміст формальдегіду на тканині. Проте в присутності ПУ значно зменшуються робочі концентрації формальдегідовміщуючих препаратів. Використання поліуретану й ефективна каталітична система забезпечили створення малоформальдегідної обробки.
В підрозділі 3.5 подано результати ІЧ-спектроскопічних досліджень, проведених з метою встановлення механізму взаємодії полімерних компонентів і відповідно механізму підвищення адгезійної міцності поліуретанового зв’язуючого.
Були зняті ІЧ-спектри поглинання поліуретану, карбамолу ЦЕС, їх суміші і спектри накладення досліджених речовин (рис.1).

Встановлена відсутність хімічної взаємодії діметилолетиленсечовини з поліуретаном, що дозволило зробити висновок на користь реакції утворення полімеру на основі діметилолетиленсечовини лінійної структури в присутності поліуретану і взаємного проникнення їх макромолекул. Проведені дослідження свідчать на користь утворення ВПС.
Відзначено також, що в присутності поліуретану реакція поліконденсації карбамолу ЦЕС протікає більш інтенсивно. ІЧ-спектри плівок з карбамолу ЦЕС з каталізатором NH4Cl, плівок, отриманих із суміші карбамолу ЦЕС і поліуретану в присутності двох каталізаторів (NH4Cl і змішаного MgCl2 + CH3COOH) показали зменшення інтенсивності смуги поглинання, що відповідає -ОН групам карбамолу ЦЕС, в присутності ПУ. Це дозволяє зробити припущення про те, що поліуретан каталітично впливає на реакцію поліконденсації карбамолу ЦЕС, у зв’язку з чим в його присутності відзначається висока якість обробки при невеликому вмісті ПТРС у ваннах для просочування і відповідно на волокні.
ІЧ-спектри вихідної целюлози і целюлози, обробленої водною дисперсією ПУ і карбамолом ЦЕС в присутності каталізаторів хлориду амонію і хлориду магнію з оцтовою кислотою показали відсутність взаємодії гідроксильних груп целюлози з предконденсатом термореактивної смоли, що може служити підтвердженням утворення ВПС.
Таким чином, поліуретан, забезпечуючи участь більшої частки ПТРС у реакції смолоутворення, поряд із каталізаторами створює умови для малоформальдегідної обробки тканини.
Оцінка комплексу показників якості фарбування і заключної обробки, а саме стійкості забарвлень до тертя і мокрих обробок, суми кутів відновлення, зміни лінійних розмірів тканини після мокрих обробок, фізико-хімічних і фізико-механічних показників тканини показала, що тканина, оброблена по запропонованій технології, відповідає Держстандарту (табл. 6).
Таблиця 6
Показники якості фарбування і заключної обробки бавовнянолавсанової тканини
Найменування показників
ДСТУ
29298-92 За режимом ВАТ “Херсон-ський БК” Запропо-нований варіант
1 2 3 4
Міцність забарвлення, бали, до впливу:
тертя сухого
розчину мила при 45 оС
5/4
5/5


5/4
5/5
Сума кутів відновлення до прання, град 220 220 248
Сума кутів відновлення після прання, град 180 180 226
Вміст вільного формальдегіду, мкг/г – 990 500
Розривне навантаження, Н (кгс)
основа
уток не менше
294 (30)
177 (18)
329 (34)
202 (21)
360 (37)
313 (32)
Зміна лінійних розмірів після мокрих обробок, %
основа
уток не більш
-3
-2,0; +1,5
-0,4
-1,25
-0,2
-0,2
Число циклів стирання, цикли 750 820 1150
Коефіцієнт повітропроникності, дм3/см2 300 – 364
Гігроскопічність, % 5 – 5,6

ВИСНОВКИ

1. Показано, що поліуретанові іономери, незважаючи на сполучення високої міцності й еластичності, не забезпечують відповідної до Держстандартів міцності забарвлення до тертя та мокрих обробок і необхідного ефекту незминальності, у відповідності з чим, самостійно в ролі зв’язуючого використовуватись не можуть, їх застосування не виключає використання предконденсатів термореактивних смол.
2. Показано, що причиною низької стійкості забарвлень пігментного барвника, закріпленого за допомогою ПУ плівки, є зниження адгезії поліуретану до текстильного матеріалу в присутності пігментного барвника. При цьому встановлено, що адгезія знижується тим у більшому ступені, чим більшу схильність до взаємодії з поліуретаном має пігмент.
3. Виявлено, що адгезія поліуретанових плівок збільшується в присутності ПТРС, при цьому більшому підвищенню адгезійної міцності сприяють ПТРС, схильні до смолоутворення, а не зшивання.
4. На основі ІЧ-спектроскопічних досліджень запропоновано механізм взаємодії ПУ іономерів із ПТРС і целюлозою, що відрізняється від загальноприйнятих уявлень про взаємодію зв’язуючого і ПТРС при їх спільному використанні і грунтується на спроможності ПТРС до смолоутворення і можливості синтезу композиційної полімерної плівки, утвореної ПУ і ПТРС – потенційним полімером.
5. Встановлено оптимальне співвідношення ПУ і ПТРС та здійснено вибір каталітичних систем, що забезпечують утворення міцної композиційної плівки з найбільш високою адгезією до текстильного матеріалу. На підставі отриманих даних розроблено рецептуру фарбувальних ванн, що відрізняється тим, що в складах зменшена проти загальноприйнятих концентрація ПТРС (у 3-4 разу), при цьому забезпечується: одержання інтенсивних забарвлень при їх високій стійкості, м’який гриф тканини, високий ефект незминальности (246 град.), зниження вільного формальдегіду на тканині в 3 – 7 разів і підвищення ступеня екологічної чистоти текстильної продукції, підвищення механічної міцності текстильного матеріалу.
6. Зроблено розрахунок економічної ефективності. Показано, що очікуваний економічний ефект може скласти 166 грн/1000 м пог. Виробничі випробування на ВАТ “Херсонський БК” проведені з позитивним результатом.
Таким чином, проведені дослідження дозволили на основі використання специфічних властивостей поліуретанів і їх одночасного застосування з ПТРС поєднати два технологічних процеси: фарбування і малозминальну обробку, і виключити недоліки, що супроводжують процес фарбування пігментами й обробку МС при застосуванні типових зв’язуючих і ПТРС, одержати текстильну продукцію, що відповідає Держстандартам.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАННИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Мищенко А.В., Погорелая Е.В., Сарибекова Д.Г. Художественно-колористическое оформление текстильных материалов с помощью полиуретанов // Актуальные проблемы техники и технологии текстильной промышленности. – Херсон, ХИИ. – 1997.
2. Сарибекова Д.Г., Мищенко А.В. Ресурсосберегающая и экологически “мягкая” технология крашения хлопколавсановых тканей // Вестник ХГТУ. – 1997. – №2.- С.247-251.
3. Мищенко А.В., Погорелая Е.В., Сарибекова Д.Г. Модификация полимерных пленок из анионактивных водных полиуретановых дисперсий предконденсатами термореактивных смол // Вестник ХГТУ. – 1997. – №2.- С.240-246.
4. Сарибекова Д.Г., Мищенко А.В. Исследование влияния химического строения пигмента на прочность окрасок // Вестник ХГТУ. – 1998. – №1(3). – С.309-315.
5. Сарибекова Д.Г., Мищенко А.В. Исследование механизма взаимодействия полиуретана и диметилолэтиленмочевины методом ИК-спектроскопии // Проблемы легкой и текстильной промышленности. – Херсон. – 1998. – С.80-82.
6. Міщенко Г.В., Погоріла О.В., Сарібекова Д.Г. Впровадження ресурсозберігаючих технологій як шлях до рішення проблеми удосконалення управління ресурсами та затратами // Зб. матеріалів Всеукраїнської конференції “Розвиток економічної науки в Україні”.- Херсон. – 1996.
7. Сарібекова Д.Г., Міщенко Г.В. Застосування еластомерів нового типу для обробки текстильних матеріалів // Зб. матеріалів міжвузівської конференції молодих вчених. – Київ:ДАЛПУ. – 1996.

Сарібєкова Д.Г. Розробка технології фарбування тканин із суміші целюлозних та поліефірних волокон пігментами, поєднаної з заключною обробкою. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.19.03 – технологія текстильних матеріалів. – Державна академія легкої промисловості України, 1999.
У дисертації наводяться результати комплексних теоретичних і експериментальних досліджень, пов’язаних з використанням поліуретанових іономерів у якості зв’язуючих при сумісному фарбуванні пігментами і малозминальній обробці. Запропоновано механізм підвищення адгезійної міцності поліуретану, заснований на утворенні другого полімеру з предконденсату термореактивної смоли в присутності полімеру зв’язуючого. Здійснено вибір каталітичних систем, що забезпечують зниження вільного формальдегіду на тканині в 3 – 7 разів.
Розроблено технологію фарбування пігментами бавовнополіефірних тканин, поєднану з заключною обробкою, яка відрізняється раціональним і ефективним використанням усіх видів матеріальних ресурсів та забезпечує випуск екологічно чистих текстильних матеріалів з необхідними споживчими властивостями.
Ключові слова: фарбування пігментами, зв’язуюче, поліуретановий іономер, предконденсат термореактивної смоли, адгезія.

Сарибекова Д.Г. Разработка технологии крашения целлюлознополиэфирных тканей пигментами, совмещенной с заключительной отделкой. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.19.03 – технология текстильных материалов. – Государственная академия легкой промышленности Украины, 1999.
Диссертация посвящена вопросам создания ресурсосберегающих технологий отделочного производства.
В работе приводятся результаты комплексных теоретических и экспериментальных исследований, связанных с использованием полиуретановых (ПУ) иономеров в качестве связующих при совмещенном крашении пигментами и малосминаемой отделки.
Исследовано влияние когезии и адгезии ПУ иономеров к текстильным материалам на прочность окрасок, полученных с помощью пигментов. Полиуретановые иономеры оценивали по показателям прочности при разрыве и эластичности в сравнении с другими типами связующих. Показано, что пленки из ПУ в форме иономеров, также как и пленки из ПУ, характеризуются наиболее высоким значением адгезионной прочности и разрывной нагрузки в сравнении с пленками других типов связующих.
Однако оценка устойчивости окрасок, полученных при крашении пигментными составами на основе различных типов ПУ иономеров, показала, что ПУ иономеры как катионактивные, так и анионактивные, несмотря на высокую адгезионную прочность, самостоятельно не обеспечивают соответствующей ГОСТам устойчивости окраски. ПУ также способствуют незначительному повышению несминаемости текстильных материалов.
Невысокую устойчивость пигментных окрасок, зафиксированных с помощью ПУ связующих, обладающих высокой адгезией в свободном от пигмента состоянии, объяснили влиянием пигментного красителя на перераспределение связей между твердыми поверхностями при введении пигмента. Очевидно, что ПУ связующее, обладая большим количеством активных к взаимодействию с твердой поверхностью групп, в большей мере, чем другие типы связующих, взаимодействует с пигментным красителем, вследствие чего происходит ослабление адгезионной прочности полиуретановой пленки при введении пигментного красителя. При этом установлено, что адгезия снижается тем в большей степени, чем большую склонность к взаимодействию с полиуретаном обнаруживает пигмент.
Таким образом, показано, что, несмотря на тот факт, что пигментные красители не обладают сродством к текстильным материалам, химическое строение пигмента оказывает влияние на устойчивость окрасок через связующее. Полученные данные позволили сделать практические рекомендации относительно выбора пигментов для крашения с учетом типа связующего и возможного взаимодействия между связующим и пигментом. Установлено также, что при применении ПУ иономеров в качестве связующих пигментных составов необходимы дополнительные методы повышения адгезионной прочности, несмотря на их высокую адгезионную прочность.
Предложен механизм повышения адгезионной прочности полиуретановых пленок в присутствии предконденсатов термореактивных смол, который отличается от общепринятых представлений о взаимодействии связующего и предконденсата термореактивной смолы и основывается на образовании второго полимера из предконденсата термореактивной смолы в присутствии полимера связующего, т.е. на возможности синтеза взаимопроникающих полимерных сеток и пленки композиционного типа.
Установлено оптимальное соотношение полиуретана и предконденсата термореактивной смолы и осуществлен выбор каталитических систем, обеспечивающих образование наиболее прочной композиционной пленки с наиболее высокой адгезией к текстильному материалу.
Показано, что полиуретан, несмотря на его способность сшивать формальдегид, в указанных условиях незначительно влияет на содержание свободного формальдегида на ткани. Однако в присутствии полиуретана значительно уменьшаются рабочие концентрации формальдегидсодержащих препаратов. Использование полиуретана и эффективная каталитическая система обеспечили создание малоформальдегидной отделки.
Разработана рецептура красильных ванн, которая отличается тем, что в составах уменьшена против общепринятых концентрация предконденсата термореактивной смолы (в 3-4 раза), при этом обеспечивается: получение интенсивных окрасок при их высокой устойчивости, мягкий гриф ткани, высокий эффект несминаемости (246 град.), снижение свободного формальдегида на ткани в 3 – 7 раз и повышение степени экологической чистоты текстильной продукции, повышение механической прочности текстильного материала.
Произведен расчет экономической эффективности. Показано, что ожидаемый экономический эффект может составить 166 грн/1000 м пог. Производственные испытания на ОАО “Херсонский ХБК” проведены с положительным результатом.
Таким образом, проведенные исследования позволили на основе использования специфичных свойств полиуретанов и их одновременного применения с предконденсатами термореактивных смол совместить два технологических процесса: крашение и малосминаемую отделку, и исключить недостатки, сопровождающие эти процессы при применении типовых связующих и получить текстильную продукцию, соответствующую ГОСТам.
Разработанная технология крашения пигментами хлопколавсановых тканей, совмещенная с заключительной отделкой, отличается рациональным и эффективным использованием всех видов материальных ресурсов и обеспечивает выпуск экологически чистых текстильных материалов с необходимыми потребительскими свойствами.
Ключевые слова: крашение пигментами, связующее, полиуретановый иономер, предконденсат термореактивной смолы, адгезия.

Saribekova D.G. Development of pigment dyeing technology combined with the finishing of cotton-polyephir fabrics. – Manuscript.
Dissertation for Candidate’s degree in specialty 05.19.03 – technology of textile materials. – State Academy of Light Industry of Ukraine, 1999.
The thesis covers the results of complex theoretical and experimental investigations connected with usage of polyurethane ionomers as binders during pigment dyeing combined with the finishing. Mechanism of increasing of adhesive strength of polyurethane based on the second polymer formation from precondensator of thermoactive risen with availability of binding polymer is proposed. The choice of catalytic systems ensuring decrease of free formaldehyde in fabric up in 3-7 times is done.
Pigment dyeing technology combined with the finishing of cotton-polyephir fabrics is developed. The technology is distinguished by rational and effective utilization of all kinds of material resources and ensures production of ecologically pure textile material with necessary consumer characteristics.
Key words: pigment dyeing, binder, polyurethane ionomer, precondensator of thermoactive risen, adhesion.

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019