Изучение механизма процессов подготовки и печатания текстильного материала на основе шелка и нитрона

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Аннотация магистерской диссертации

Изучение механизма процессов подготовки и печатания текстильного материала на основе шелка и нитрона

Химическая технология высокомолекулярных соединений

диссертация на соискание академической степени магистра

РАХМАТОВА ГУЗАЛ ХИКМАТОВНА

Научный руководитель:

к.т.н. Хасанова С.Х.

Ташкент - 2014

Актуальность темы: Разработка новых ассортиментов текстильных тканей на основе отечественных волокон как натуральный шелк и нитрон, а также их качественное облагораживание позволит обеспечить качественными изделиями не только внутренний рынок Узбекистана, но и внешний. Смесевая ткань обладая качественными показателями, присущими обоим видам волокон, обеспечивают комфортность изделий.

Цель работы: исследование и обоснование возможности получения прочного печатного рисунка на поверхности подготовленной смесевой ткани с использованием пигментной печати.

Задачи исследования: исследование процесса подготовки смесевой ткани с применением щадящих условий; изучение зависимости качества рисунка от состава печатной краски и от процесса термической обработки напечатанной ткани; разработка технологии печатания по смесевой шелко-нитроновой ткани.

Объект и предмет исследования: смесевой текстильный материал на основе шелка и нитрона соотношения 20:80.

Методы исследований: физико-механические и физико-химические, сорбционные и колористические характеристики смесевых тканей.

Научная новизна: обосновано создание смесевой текстильной ткани на основе отечественных волокнистых ресурсов; установлена возможность получения прочного печатного рисунка на ткани при пигментной печати.

Научная и практическая значимость результатов исследования: достигнута возможность получения рисунка на ткани, обладающего прочностными характеристиками как к мыльной обработке, так и к сухому и мокрому трению, разработана технология пигментной печати на смесевой ткани на основе шелка и нитрона.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, списка использованной литературы. Диссертация изложена на страницах машинописного текста, содержит таблиц и рисунков.

Выводы и предложения: Выводы и предложения: исследована возможность применения пигментной печати для смесевой ткани на основе шелка и нитрона; установлена возможность получения прочного рисунка на ткани устойчивого к сухому и мокрому трению; разработана технология печатания пигментами смесевой ткани на основе шелка и нитрона.

The theme of actuality: “Studying the mechanism of preparation processes and printing of textile material on the base of silk and nitron”

Actuality of the work: Working ouf of new assortments of textile fabrics on the base of local fibers as natural silk and nitron, and also their qualitative ennoblement can provide not only the qualitative products but the external market. The mixed fabric with qualitative indexes provides the comfort of goods.

Purpose of the work: Research and basis of obtaining possibility of durable printed picture on the surface of prepared mixed fabric with using of pigment printing.

Tasks of the research: researching the preparation process of mixed fibres with using of sphare conditions, studying the influence of picture quality from printing color composition and from the process of thermal treatment of prinfed fabric; working out of printing technology on mixed silk-nitron fabric.

Object and subject of the research: mixed textile material on the base of silk and nitron 20;80.

Scientific novelty: physical-mechanical and physical-chemical, sorbitic, coloristic characteristics of mixed fabrics.

Methods of the research: creation of mixed textile material on the base of home fibrions resources was based; the possibility of obtaining the durable printed picture on the fabric with pigment printing was established.

Significance of the work: the possibility of obtaining the picture on the fabric with durable characteristics as to soap processing so to dry and wet friction was achieved, the technology of pigment printing on mixed fabric of the base of silk and nitron was worked out.

Structure and size of the dissertation. Dissertation work consists of introduction 3 chapters, conclusion the list of used literature, tables and pictures conclusion and offers' the possibility of using the pigment printing for mixed fabric on the base of silk and nitron was researched, the possibility of obtaining the durable picture on the fabric resist to dry and wet friction was set; the technology of printing of printing with pigments of mixed fabric on the base of silk and nitron.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Основная часть

1.1 Особенности структуры волокнообразующих полимеров и подготовка тканей на их основе

1.2 Подготовка смесевых тканей к процессу печатания

1.3 Печатание тканей из смеси волокон

1.4 Новые технологии в печатание текстильных материалов

Выводы по литературному обзору

2. Методическая часть

2.1 Объекты исследования

2.2 Методы экспериментов

2.2.1 Методика подготовки смесевой ткани к печатанию

2.2.2 Порядок приготовления печатной краски

2.2.3 Печатание текстильного материала пигментами

2.2.4 Печатание текстильного материала активным красителем по термофиксационному способу

2.3 Методы исследования

2.3.1 Определение капиллярности ткани

2.3.2 Определение степени белизны смесевой ткани

2.3.3 Методика определения усадки ткани после стирки

2.3.4 Определение интенсивности окраски

2.3.5 Определение четкости контура рисунка

2.3.6 Определение степени проникания красителя в глубь волокна

2.3.7 Определение прочности окраски к мокрым обработкам

2.3.8 Определение прочности окраски к сухому и мокрому трению

2.3.9 Определение воздухопроницаемости тканей

2.3.10 Определение разрывной нагрузки и удлинения тканей

2.3.11 Определение электризуемости ткани

2.3.12 Исследование сорбционных свойств

2.3.13 Микроскопические исследования

3. Результаты исследований и их обсуждение

3.1 Исследование процесса подготовки смесевой шелко-нитроновой ткани

3.2 Разработка технологии печатания смесевой ткани пигментами

3.3 Микроскопические исследования напечатанных тканей

Выводы по экспериментальной части

Список использованной литературы

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

В условиях глобального финансово-экономического кризиса экономика Республики Узбекистан показала свою надежность и устойчивость к внешним негативным воздействиям, а реализация своевременной и адресной Антикризисной программы мер создала возможности для ускоренной модернизации производства и повышения его конкурентоспособности. Разработанная главой нашего государства Концепция дальнейшего углубления демократических реформ и формирования гражданского общества в стране открыла новый этап демократических рыночных преобразований и либерализации экономики. В соответствии с этим документом совершенствуется законодательная база, разработан ряд новых законов, некоторые из них уже приняты парламентом страны.

В постановлении Президента Ислама Каримова «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах» от 15 декабря 2010 года подчеркнута необходимость увеличения производства экспортоориентированной конкурентоспособной промышленной продукции, расширения ее рынков сбыта на базе диверсификации производства, углубленной и качественной переработки отечественного сырья. В стране ускоренными темпами развивается текстильная индустрия. В последние годы рост ВВП страны находился на уровне 8-9 процентов, эта тенденция сохраняется и в нынешнем. Как показывает мировая практика, текстильная отрасль, особенно основанная на местном, а не привозном сырье, - одно из самых выгодных направлений бизнеса. Поэтому представители зарубежных деловых кругов заинтересованы в инвестировании текстильной индустрии в Узбекистане. Сегодня в нашей стране в этой сфере успешно действуют около 150 совместных предприятий.

Текстильная промышленность постоянно решает задачи по дальнейшему обновлению ассортимента и улучшению качества тканей, а высокий уровень качества продукции обеспечивает не только улучшение физико-механических и эстетических свойств тканей, но и сроки пользования их. волокно прочность полимер краситель

Для выработки смесовых тканей используют комбинации из двух - трех видов натуральных и химических волокон, окрашиваемых различными типами красителей.

Разнообразие ассортимента шелковых тканей достигается за счет применения различных видов волокон, нитей, переплетения и отделки. Для производства шелковых тканей применяют натуральный шелк, искусственные (вискозное, ацетатное, триацетатное) и синтетические (капроновое, лавсановое, нитроновое, хлориновое, ацетохлориновое) волокна, а для ворсовых тканей, кроме того, могут быть использованы хлопок и шерсть. Ассортимент шелковых тканей отличается от ассортимента других тканей большим разнообразием, особенно по сырьевому составу, а также строению нитей и видам отделки, что в свою очередь отражается на разнообразии их потребительских свойств. Доля шелковых тканей в общем объеме выпуска текстильных тканей составляет примерно 15 %, однако их производство растет опережающими темпами, так как 97 % шелковых тканей вырабатывают с применением химических волокон.. Для выработки этих тканей применяют натуральный шелк в сочетании с другими волокнами: основные нити - из искусственных или синтетических волокон, а уточные - из натурального шелка или, наоборот, используют также нити фасонной крутки, состоящие из натурального шелка и химических волокон.

Разработка ассортимента тканей из натурального шелка в сочетании с химическими волокнами началась недавно, иногда проводилась без должной проработки, в результате некоторые ткани не отвечали требованиям потребителей. Сочетание натурального шелка, характеризующегося хорошими эксплуатационными свойствами, с триацетатным волокном, имеющим пониженные устойчивость к истиранию и прочность на разрыв, нецелесообразно, так как при эксплуатации происходит преждевременный износ системы нити (триацетатных), что приводит к износу ткани в целом.

В качестве основного синтетического заменителя шерстяных волокон при разработке смесевых тканей целесообразно использование полиакрилонитрильные (ПАН-волокна). Они обладают рядом свойств, выделяющих их из среды других синтетических волокнообразующих полимеров. По внешнему виду они напоминают шерсть, по разрывной нагрузке и стойкости к истиранию - близки к натуральным волокнам. ПАН-волокна обладают высокой устойчивостью к поражению молью, к действию света и атмосферных условий. Изделия из них быстро высыхают, требуют минимального ухода и хорошо сохраняют форму. К недостаткам полиакрилонитрильных волокон следует отнести низкую гигроскопичность, повышенную электризуемость, пиллингуемость, загрязняемость и сложность окрашивания.

Для выработки смесовых тканей часто используют комбинации из двух - трех видов натуральных и химических волокон, окрашиваемых различными типами красителей. При окрашивании таких тканей необходимо обратить внимание к выбору красителей, которые должны соответствовать друг другу по цвету, оттенку, яркости и прочности.

Печатание тканей из смеси волокон, осложняется ещё и разными условиями, необходимыми для фиксации красителя на волокне, подобрать которые достаточно сложно, поэтому, в настоящее время особое внимание уделяется созданию красителей, обладающих сродством и к химическим и к природным волокнам. Подобным требованиям отвечают пигменты.

Объект и предмет исследования: смесевая ткань на основе шелка и нитрона.

Цель работы: исследование и разработка технологии подготовки и печати смесевой ткани на основе шелка и нитрона, вырабатываемые на территории Республики Узбекистан.

Поставленная цель выполняется путем решения следующих задач:

- анализ литературы опубликованных по теме;

- изучение процесса подготовки смесевой шелко-нитроновой ткани;

- изучение процесса печатания по смесевой ткани;

- изучение процесса печати смесевой ткани пигментами

Основные задачи и представления исследования: Основной задачей исследования является разработка технологии печатания пигментами на смесевой шелко-нитроновой ткани предназначенного для шитья костюмного ассортимента, обеспечить потребность населения ассортиментом, созданным на основе отечественного сырья.

Краткий анализ литературы по теме: учеными разных стран проводятся исследования по разработкам новых технологий подготовки и печатания как однокомпонентных, так и смесевых тканей. Развивается направление по использованию нанообъектов и нанотехнологий в процессах колорирования (крашение, печатание) текстильных материалов. Представляет интерес направление, связанное с формированием на текстильном материале так называемых структурных окрасок без использования хромофорных соединений.

Краткая характеристика о методах исследования:

В исследованиях проведенных в магистерской работе для изучения качественных характеристик подготовленных и напечатанных тканей применялись физико-химические и микроскопические методы.

Научная и практическая значимость результатов исследования:

- впервые изучен процесс подготовки и технология печатания смесевой ткани на основе шелка и нитрона соотношения 20:80 пигментами;

-разработана технология печатания смесевой ткани с различными переплетениями рисунка.

Научная новизна: изучен процесс подготовки к печати смесевой ткани на основе шелка и нитрона; определены физико-механические и качественные характеристики подготовленной ткани; изучен процесс печати по смесевой ткани пигментами; изучены качественные характеристики напечатанной ткани

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, списка использованной литературы. Диссертация изложена на страницах машинописного текста, содержит таблиц и рисунков.

Во введении представлены актуальность, научная новизна, практические значения полученных результатов и опубликованность работы.

В литературной части представлен анализ опубликованной литературы посвященные технологии подготовки и печатании текстильных материалов. Во втором разделе представлены характеристики сырья и химических реагентов, методики эксперимента и исследования.

Третий раздел посвящен обсуждению результатов эксперимента.

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Особенности структуры волокнообразующих полимеров и подготовка тканей на их основе

Шелк обладает удивительными, полезными для здоровья человека свойствами. Медицинские исследования показывают, что натуральный шелк, получаемый из тутовых шелкопрядов, содержит 18 аминокислот, которые улучшают циркуляцию крови и работу пищеварительной системы.

Натуральный шёлк - сырец состоит из природного белка фиброина (75-80%) и растворимого шёлкового клея - серицина (20-25%) [2]. Шёлковые ткани, изготовленные из шёлка-сырца, имеют неприглядный внешний вид, жестки на ощупь, в них отсутствует характерный для этого волокна блеск, что связано с содержанием в волокне шёлкового клея - серицина, кроме этого в нем присутствуют растительные, животные и минеральные масла. Важнейшей задачей подготовки тканей является максимальное сохранение исходных позитивных свойств волокон. Для полного удаления сопутствующих веществ и сообщения тканям хороших капиллярных свойств, высокой степени белизны и ряда других необходимых положительных свойств требуется целый комплекс сложных взаимосвязанных физико-механических и химических обработок. Они реализуются в процессах подготовки тканей к крашению и печатанию. На практике часто используют классический 2 стадийный мыльно-содовый способ отварки шёлка, позволяющий получать высококачественные ткани, но одновременно с экономической точки зрения требующий большие затраты. В этой связи разработаны ускоренные способы отварки шёлка, основанные на применении щелочных буферных смесей. Одним из таких способов является ускоренный бисульфитно-содовый. При использовании этого способа наблюдается значительное повышение скорости обесклеивания, что позволяет проводить процесс собственно отварки в течение 15-30 минут. Природные красящие вещества шёлка связаны с серицином и удаляются при отварке.

Предложена система критериев оценки 3 качества текстильных вспомогательных веществ, используемых для подготовки и промывки тканей. Показано, что в условиях производства оптимальными параметрами, определяющими качество текстильных вспомогательных веществ, являются моющая и пенообразующая способности.

Приведены результаты исследований низко концентрированных водных растворов гипохлорита натрия, полученных путем плазмохимической обработки водных солевых растворов различной концентрации, как препарата для устранения загрязнений с тканей на натуральной основе. Показано, что такие растворы способны обеспечить «мягкие» или «щадящие условия очистки» и отбеливания загрязненных поверхностей тканей без нарушения их физико-химических и механических свойств 4

Полиакрилонитрильные (ПАН-волокна) обладают рядом свойств, по внешнему виду они напоминают шерсть, по разрывной нагрузке и стойкости к истиранию - близки к натуральным волокнам. ПАН-волокна обладают высокой устойчивостью к поражению молью, к действию света и атмосферных условий. Изделия из них быстро высыхают, требуют минимального ухода и хорошо сохраняют форму. К недостаткам полиакрилонитрильных волокон следует отнести низкую гигроскопичность, повышенную электризуемость, пиллингуемость, загрязняемость и сложность окрашивания.

Ткани из синтетических волокон могут содержать шлихту, замасливатели, наносимых на волокно перед кручением для их смягчения и уменьшения электризуемости, красителей для подцветки и случайных загрязнений, которых необходимо удалить перед колорированием 5

Процесс отварки синтетических тканей проводят в растворах ПАВ с добавлением небольших количеств соды при оптимальных температурах. Длительность отварки составляет 30-60 минут. Для отбеливания тканей из синтетических волокон применяют хлорит натрия и надуксусную кислоту. Для получения высокого эффекта белизны применяют оптические отбеливающие вещества (ООВ).

1.2 Подготовка смесевых тканей к процессу печатания

Подготовка смесевых тканей на основе природных и химических волокон требует особого подхода каждому из составляющих смеси, так как они по разному реагируют на влияние химических реагентов, температуры и времени обработки. Так как ассортимент шелко-нитроновой ткаин является довольно новым ассортиментом, литературные данных по изучению их структуры и отделки не вполне достаточно. Поэтому рассматривать вопрос о подготовке смесевой шелко-нитроновой ткани на примере других смесевых тканей с другими волокносоставляющими является вполне уместным.

Как известно, для получения ровной и интенсивной окраски на бикомпонентном текстильном материале необходимо обеспечить его эффективную подготовку с наиболее полным удалением гидрофобных загрязнений (силиконовых масел, замасливателей и др.), затрудняющих крашение субстрата и снижающих колористические характеристики полученных окрасок.

В литературе имеются данные о составе для подготовки вискозно-полиэфирных тканей к печати, который включает щелочной препарат, воду и дополнительно содержит препарат на основе производных фосфолипидов - фосфатидилхолина. В качестве щелочного препарата используется NaOH при следующем соотношении компонентов (г/л): NaOH- 39-41; препарат на основе производных фосфолипидов - фосфатидилхолина- 0,45-0,55; вода - до 1 л [6]. Между тем необходимо учитывать, что ткани из смеси хлопка и химичеких волокон имеют пониженную устойчивость к действию щелочных растворов, что немаловажно при обработке их в отделочном производстве. Низкая устойчивость гидратцеллюлозных и ПЭ-волокон к горячим щелочным обработкам приводит к потерям массы и прочностных показателей тканей, а также к неравномерности в крашении и печатании.

Высокое качество подготовки текстиля предопределяет высокое качество готовых текстильных изделий. Известно, что плохая подготовка служит причиной 70% брака в практике работы отделочных производств. В области подготовки текстильных материалов наиболее значимыми проблемами являются: подбор эффективных и биологически расщепляемых ПАВ; снижение деструктивного воздействия белящих агентов и ТВВ; снижение объемов водопотребления и других видов материальных ресурсов; поиск новых, более эффективных способов подготовки [7].

1.3 Печатание тканей из смеси волокон

Печатание или узорчатое расцвечивание тканей отличается от гладкого крашения тем, что при печатании окрашивание происходит только в местах нанесения рисунка. Печатание тканей из смеси волокон осложняется разными условиями, необходимыми для фиксации красителя на волокне, подобрать которые достаточно сложно, так как для выработки смесовых тканей используют комбинации из двух - трех видов натуральных и химических волокон, окрашиваемых различными типами красителей. Так при печати шелковых тканей используют кислотные или активные красители, а для печатания тканей и трикотажных полотен из ПАН-волокон применяют катионные красители. Поэтому, в настоящее время особое внимание уделяется созданию красителей, обладающих сродством и к химическим и к природным волокнам. Подобным требованиям отвечают пигменты. Пигменты применяют при печатании текстильных материалов, из всех видов волокон и их смесей, поскольку их закрепление на ткани происходит не за счёт межмолекулярных и химических связей, а посредством связующего. Этот факт является одним из основных достоинств пигментной печати.

Пигментная печать широко используется для художественного оформления швейных изделий. Этим способом наносятся различные рисунки, эмблемы на детали кроя или готовые швейные изделия. Пигменты применяют для оформления воротников, карманов, манжет и различных аксессуаров

В состав полностью синтетической печатной краски может входить от минимум 4 (включая, кроме биндера и загустителя, воду и пигмент) до 6-7 компонентов, в зависимости от фирмы-производителя композиции и ее рекомендаций, текстильного субстрата, технологических условий предприятия и требований, предъявляемых к устойчивостям окраски.

В состав печатной краски входит тонкодисперсный пигмент; комплексное связующее (термопластичный и термореактивный полимеры); катализатор кислой природы; загустка и различного рода текстильные вспомогательные вещества, улучшающие качество плёнки, окрасок и потребительские свойства готовых тканей.

По своей химической природе пигменты относятся к различным классам химических веществ. Их объединяет абсолютная нерастворимость в воде. В водных красильных ваннах или в составе печатных красок они образуют высокодисперсные системы. В настоящее время также выпускают 7 марок алциановых красителей, которых получают путем придания пигментам временной растворимости в воде [8].

В качестве пигментов можно использовать неорганические вещества: окись цинка, двуокись титана, ультрамарин, сажу, металлические порошки и др. Спектр органических пигментов составляют: нерастворимые в воде азо-, антрохиноновые, индигоидные, фталоцианиновые и другие красители. Пигментные красители не проявляют сродства к волокну, не проникают в его внутреннюю структуру, а фиксируются за счёт «пришивки» к внешней поверхности элементарных волокон с помощью специального связующего вещества, образующего на волокне в процессе последующей термообработки окрашенную пигментом прозрачную эластичную плёнку.

Основным требованием, предъявляемым к пигментным красителям, является высокая степень дисперсности. Выпускные формы пигментов должны содержать 95-97% частицы размером не более 2 мкм, иначе их объём превысит толщину образующейся плёнки связующего, что приведет к снижению устойчивости окраски к трению. Пигменты для печатания имеют вид водных высокодисперсных паст, содержащих 25-40% красящего вещества, поверхностно-активные вещества и антифризы.

Высокие требования предъявляются и к связующему веществу. В условиях тепловой обработки оно должно образовывать на поверхности элементарных волокон плёнку, обладающую следующими свойствами:

она должна иметь высокую адгезионную способность, то есть способность удерживать пигменты в структуре плёнки и на волокне;

плёнка должна быть прозрачной, эластичной, нетоксичной, устойчивой к механическим воздействиям, к свету и химической чистке.

Подобрать индивидуальный полимер, отвечающий всему комплексу требований, практически невозможно. Поэтому, на практике в качестве связующего используют композиции на основе термопластичных и термореактивных полимеров: акрилатов, бутадиена, полиуретана. Для повышения устойчивости к трению в пигментной печати рекомендуется использовать акриловые связующие совместно с бутадиеновым в соотношении 50:50 или 80:20. Бутадиеновые связующие очень чувствительны к действию температуры и света, поэтому смешанные связующие целесообразно применять для получения темных оттенков. Связующие на основе полиуретана имеют высокое качество печати даже при низкой температуре фиксации 110-120⁰С, но имеют достаточно высокую стоимость.

Термопластичные полимеры, как правило производные акриловой кислоты, служат для образования прозрачной плёнки. Их называют плёнкообразующими.

Термореактивные полимеры - метилольные производные мочевины и триазина - применяются как «сшивающие» реагенты. Они обеспечивают прочную связь плёнки, внутри которой распределены частицы красителя, с волокном. Их называют сеткообразующими.

Авторами работы изучены физические и коллоидно-химические свойства пленкообразующих связующих, на основе акриловых сополимеров. Определены оптимальные условия формирования пленок на основе исследованных связующих и изучены физико-механические свойства этих пленок [9]

Предложно закрепляющая композиция для печатания пигментами, включающая связующее на основе акрилатов,сшивающий агент на основе модифицированных мочевино или меламиноформальдегидных смол, акриловый загуститель, воду и загустку на основе крахмала, обработанного составом,содержащим дикарбоновую кислоту с ичслом метиленовых групп 0-4. [10]

Авторы работы изучили реологические и печатно - технические свойства загустителей и печатных красок на основе полиакриловой и полиметакриловой кислот и акриловых эмульсий БММ-2, БММАК. [11]

Предложен состав краски [12] для пигментной печати на текстильных материалах, который содержит водный раствор казеина 10-20 масс.ч., дивинистирольный латекс 50-80 масс.ч., силоксановый низкомолекулярный каучук вязкости 10-70 пуаз 3.0-8,0 масс.ч., дииспергатор - неионогенное ПАВ 0,3-1,5 масс.ч., красящий компонент 1,0-35 масс.ч. и разжижитель - питьевую воду.

Авторы работы [13] рекомендуют состав для печатания текстильных материалов, который содержит пигмент, загуститель - препарат Акремос-402, представляющий собой сополимер (мет)акриловых мономеров, полученный методом эмульсионной полимеризации, связующий - препарат Рузин-14, представляющий собой многокомпонентный сополимер бутилметакрилата с глицедилметакрилатом, изоборнилметакрилатом, итаконовой кислотой и стиролом, полученный методом эмульсионной полимеризации и воду. Изобретение позволяет повысить устойчивость окрасок ко всем видам физико-химических и физико-механических обработок, обеспечивает возможность использования состава для текстильных материалов различного химического состава и фактуры, а также исключить забивание сетчатых шаблонов и налипание на валы технологического оборудования.

Авторами работы установлено, новые возможности колорирования текстиля, основанного на совмещения технологии вытравной и пигментной печати. Среди изученных видов восстановителей наиболее эффективным оказался рангамент. Применение вытравной пигментной печати приводит к снижению прочности ткани до 15% [14].

После печатания и сушки ткань подвергают термической обработке при температурах 140-160^оС в течение 3-5 минут в зависимости от природы волокна. Промывка после печатания пигментами не требуется, поскольку степень их фиксации близка к 100%. Это существенно упрощает технологический цикл печати, но при этом возникает проблема при выборе загустителя. Он должен удаляться с ткани в процессе сушки и термообработки, иначе ткань приобретает дополнительную жёсткость, помимо той, что даёт плёнка связующего. В качестве загустителей можно использовать эмульсионные загустки, представляющие собой вязкие растворы не смешивающихся с водой органических растворителей. Её компоненты, вследствие летучести, полностью удаляются с ткани при сушке. Однако, при этом возникает опасность загрязнения сточных вод и атмосферы.

Авторы работы рекомендуют применять при пигментной печати синтетических загустителей на основе натуральных материалов, что позволит улучшить экологичность печатания 15

Более перспективными загустителями для пигментной печати являются композиции на основе сополимеров акриловой и малеиновой кислот, редко сшитых определенными количеством поперечных связей. Отечественная химическая промышленность производит для пигментной печати связующие и загустители на основе акрилатов (эмукрил М, эмукрил П).

Авторы работы изучили реологические и печатно - технические свойства загустителей и печатных красок на основе полиакриловой и полиметакриловой кислот и акриловых эмульсий БММ-2, БММАК [16].

Авторами работы проведена оценка пригодности ряда марок карбоксиметиловых эфирова крахмала (КМК-ОК 50/04, КМК-БУР 70-04) и целлюлозы (КМЦ-7В, КМЦ-9В, КМЦ-9С и ПАЦ-В) производства ЗАО «Полицелл» для использования их в качестве загусток печатных красок. Близкое сходство высоковязких марок КМЦ-9В, ПАЦ-В и КМК-ОК № 50/04 со сольвитозой С-5 позволяет повысить качество рисунка при печатании активними красителями на уровне сольвитозы С-5 [17].

Проведена оптимизация составов щелочных вязких систем, предназначенных для загущения печатных красок. Среди изученных систем наиболее устойчивую структуру обеспечивает карбоксиметиловый эфир целлюлозы (препарат ПАЦ-В), которого рекомендуют использовать в количестве 1% - для получения пористых структур и 2,5% - для гелеобразных [18].

Авторами работы рассмотрены особенности физико-химических свойств смешанной загустки и прочностные показатели напечатанных тканей. В качестве загустителя использована композиция на основе гидролизованного полиакрилонитрила, полиакриламида и карбоксиметилированного крахмала [19].

Синтетические загустители, используемые входящие в состав карбоксиметил крахмала, при печати позволяют снизить содержание мочевины в печатной краске, не ухудшая при этом реологических свойства и сохраняя высокое качество печати [20].

1.4 Новые технологии в печатание текстильных материалов

Текстильная отрасль отличается от многих других тем, что технология неразрывно связана с веяниями моды. Тенденции моды, наряду с достижениями химии и машиностроения, постоянно продвигают технологию пигментной печати к дальнейшему совершенствованию.

К перспективным относятся технологии, которые в условиях растущей конкуренции обеспечивают на рынке печатной продукции оптимальное соотношение цена качество и не отягощают предприятия экологическими проблемами.

Исходя из этого, в настоящее время все текстильные компании во всем мире применяют наиболее экономичные и экологические беспромывочные способы печати пигментами для самого широкого ассортимента текстильных материалов (ткани, трикотажа) из хлопка, гидратцеллюлозных волокон, а также смеси этих волокон с полиэфирными.

Преимущества пигментной печати: наличие широкой цветовой гаммы при высокой светостойкости и более низком расходе красящих веществ 15%; простота в техническом исполнение; сокращение всех видов сбросов в окружающую среду; существенное снижение расхода воды и энергозатрат на производство за счет исключения операции промывки; возможность получения различных колористических эффектов.;пригодность любых видов печатного оборудования от плоской фотофильм печати до ротационной с высокими скоростями печати; эффективность применения в пенной технологии при использовании систем пеногенераторов и RSH - ракель фирмы «Сторк» [21].

В последние 10-15 лет стали активно изучаться и использоваться в текстильной промышленности нанотехнологии. Развивается направление по использованию нанообъектов и нанотехнологий в процессах колорирования (крашение, печатание) текстильных материалов. Представляет интерес направление, связанное с формированием на текстильном материале так называемых структурных окрасок без использования хромофорных соединений. Механизм возникновения таких окрасок основан на взаимодействии света и наноструктурных систем, имеющих отверстия определенного размера и геометрии (интерференционные эффекты) [22].

Недостатком применения традиционных неорганических пигментов является невысокая устойчивость окраски к трению, а также значительная жесткость участка ткани с напечатанным рисунком. Использование в печатании интерференционных пигментов нового поколения на основе слюды и оксидов металлов с толщиной слоя от 10 до 50 нм позволит получить печатный рисунок с высокой устойчивостью к трению в противовес традиционным тонкодисперсным металлическим порошкам. Изучены водо-, масло- и грязеотталкивающие свойства текстильных материалов из натуральных волокон с нанесенным на них покрытием, включающим интерференционный пигмент, связующее, загуститель в сочетании с фторакриловыми латексами [23].

Изучено влияние структуры модификатора монтмориллонита (тип ПАВ) и красителя (наличие определенных функциональных групп) на содержание окрашивающего компонента в нанопигменте. Важным дополнительным фактором является природа полимерной матрицы, варьирование которой может в 2-8 раз увеличить светостойкость определенные цветометрические характеристики окрашенных ими полимерных пленок [24].

Авторы работы, установили возможность повышения адгезии пигмента волокнами ПЭТФ, путем модифицикации поверхности волокна ПЭТФ радиочастотной плазмой аргона, азота, кислорода и SF с мощностью 50- 150 вт в течение 0,5-20 минут на наноуровне [24]

Разработан новый способ художественного оформления текстильных материалов материалов, заключающийся в том, что рисунок создается с помощью загущенных растворов красителей и текстильно-вспомогательных веществ, наносимых на слой пенной композиции. Предварительно обработанный растворами электролитов текстильный материал помещается на поверхность созданной вязкой композиции, пропитывается водным растворами красителей и ТВВ, избыток композиции удаляется: материал высушивается, и окраска фиксируется при термической обработке. Предложенный способ позволят получить невоспроизводимые другими методами декоративные рисунки. Полученная окраска удовлетворяет требованиям, предьявляемым к текстильным материалам одежной группы [25].

Разработан реактор для обработки напечатанных тканей, где окраски на образцах фиксируется радиочастотой и паром. Установлено, что комбинированный способ обеспечивает одинаковую степень окраски за более короткий срок (3 мин) [26].

Обоснована эффективность использования в печатной композиции акрилового латекса МН-10 в качестве пленкообразующего соединения, обладающего устойчивостью к действию органических растворителей (в том числе к перхлорэтилену. Показано, что в условиях загущения происходить модификация акрилового сополимера МН-10, которая обеспечивает повышения показателей прочности окрасок получаемых печатных рисунков на различных волокнистых субстратах [27].

Актуальным является применение в прямой печати пенной технологии [21], которая позволяет сэкономить расходы на энергию, воду, химические материалы, а также снижает негативное влияние на окружающую среду.

В цифровом высокопроизводительном печатном устройстве Карра 180, разработанной фирмой Durst Phototechnik AG, реализована технология печатания с квадропечатной головкой с применением специальной высокоэффективной печатной краски. Применение этой технологии в сочетании с печатной краской на водной основе и особо жесткой упрочненной волокнами пластины с 6144 форсунками позволяет получить размер капель (7-21)х10. Устройство располагает автомеханической подачей и направлением текстильных материалов с шириной печатания 195 см. [28].

Установка, рекомендуемая для соплового печатания обеспечивает получения многоцветных рисунков на ткани с поверхностной плотностью до 1500 г/м² и шириной до 2,4 м. Печатание производится через 2048 микросопел [29].

Исследования, проведенные в целях получения глубокой и долговечной окраски на хлопковых и ПЭф тканях, путем использования электронного пучка в процессе фиксации красителя и отверждения печати. [30].

Авторы работы [31] обосновали целесообразность совмещения процессов пигментной и рельефной печати. Пленка, образующиеся на поверхности ткани прочно удерживает частицы пигмента на волокнистом субстрате и эффективно выделяет газ. По результатам исследований авторами рекомендована технология узорчатой расцветки для оформления изделий детского и спортивного ассортимента на печатном оборудовании с плоскими и ротационными сетчатыми шаблонами

Компьютерные технологии в печати

Стремительно развивающиеся компьютерные технологии являются импульсом существенных технологических перемен, наблюдающихся в настоящее время в текстильной промышленности во всем мире. И прежде всего эти перемены касаются всех фаз производственного цикла набивки тканей, от дизайна и до изготовления шаблонов для печатных машин с последующим контролем цвета готовой продукции с помощью цветоизмерительной техники. Только широкое внедрение новейших технических достижений даст возможность текстильным предприятиям успешно развиваться и побеждать на рынке. Основными компонентами компьютерных технологий, обслуживающих нужды производства набивных текстильных материалов, являются:

1. Системы автоматизированного проектирования для создания текстильных дизайнов;

2. Программное обеспечение для создания технологических программ управления цифровыми принтерами;

3. Программное обеспечение для провдения цветокалибровки цифровых принтеров;

4. Программное обеспечение для создания технологических программ управления цифровыми граверами;

5. Цифровые граверы для изготовления шаблонов;

6. Программное обеспечение для определения рецептур красок;

7. Цветоизмерительное оборудование;

8. Краскосмесительное оборудование;

9. Цифровые принтеры для макетирования;

10. Вспомогательное текстильное оборудование для макетирования и малых серий (малогабаритные зрельники, коатеры и термопрессы);

11. Стандартное сопутствующее компьютерное оборудование (сканеры, графические планшеты, сетевое оборудование) [21].

ВЫВОДЫ ПО ЛИТЕРАТУРНОЙ ЧАСТИ

Рассмотрев новые разработки в области колорирования текстильных материалов в особенности в процессе печатания выявлено, что учеными разных стран проводятся исследования не только в создании новых химических реагентов (ПАВ, загустителей, связующих), введение которых в состав обработки приводят к повышению качества готовой продукции, но также имеет место исследования в области развития нового направления связанные с использованием нанообъектов и нанотехнологий. Представляет интерес направление, связанное с формированием на текстильном материале так называемых структурных окрасок без использования хромофорных соединений. В настоящее время в текстильной промышленности всего мира происходят технологические перемены путем внедрения компьютерных технологий в производство.

На основании анализа патентной литературы можно прийти к заключению, что за последнее время недостаточное внимание уделено химической отделке тканям из смеси ПАН волокна с натуральным шелком. Наличие отдельных поисковых исследований у нас в стране и за рубежом подтверждает перспективность данного направления, однако следует отметить, что высокая стоимость натурального шелка предполагает наивысшую эффективность использования его в сочетании с более дешевыми натуральными волокнами.

2. Методическая часть

2.1 Объекты исследования

Для исследования использовали образцы текстильной ткани, состоящие из:

- 100% нитрона; (1-образец)

- смесевой ткани шелк:нитрон соотношения 20:80, ( основа - 80 % высокообъемная пряжа из нитрона; уток - 20% пряжа из натурального шелка) трех ассортиментов, отличающиеся по расположению рисуночного переплетения : 2-образец - 25:75; 3-образец - 50:50; 4-образец - 75:25

В экспериментальной части работы использованы химические реактивы и препараты, характеристики которых представлены в таблице 2.1.

Характеристика химических материалов

№	Наименование	Формула	Внешний вид
1.	Смачиватель ОП - 10	R1 C6H3-O(CH2CH2O)9CH2CH2OH R2	Вязкий раствор
2.	Пигментный краситель	-	Вязкий раствор
3.	Связующий Биндер	-	Эмульсия
4.	Сшивающий агент	-	Жидкий матовый раствор
5.	Загуститель ПТФ	-	Вязкий раствор белого цвета
6.	Аммиак	NH3	Бесцветная жидкость
9.	Мыльный раствор	C17H35COONa	Моющий раствор

2.2 Методы экспериментов

2.2.1 Методика подготовки смесевой ткани к печатанию

Образец суровой смесевой ткани массой 1 г обрабатывают в растворе содержащий 0,5 г/л ПАВ при температуре 96-98⁰С в течении 30 минут. Модуль ванны 1 : 50. После обработки образец промывают сначала горячей, а потом холодной водой. После чего образец высушивают и определяют её смачивающую способность.

2.2.2 Порядок приготовления печатной краски

Приготовление печатной краски идет в точном соответствии порядка введения компонентов. Вода изначально должна быть взята в полном расчетном количестве с тем, чтобы не добавлять ее в уже готовую печатную После добавки каждого из компонентов перемешивать одну минуту. Для получения стабильной дисперсии загуститель добавляется очень тонкой струйкой в течение 10 минут под постоянном перемешивании.

2.2.3 Печатание текстильного материала пигментами

Смесевой шелко-нитроновый текстильный материал печатают составом содержащий:

Состав печатной краски, г/кг:

Пигмент - 25 г/кг

Биндер - 150 г/л (32 %)

Фиксатор - 5 г/л (27 %)

Загуститель ПТФ- 16 г/л

Аммиак - 5 г/л

рН = 8,6-9,0

Печатную краску готовят последовательным смешением всех компонентов. Ткань после печатания высушивают при температуре 100°С и подвергают термообработке при температуре 150°С в течение 3 мин.

2.2.4 Печатание текстильного материала активным красителем по термофиксационному способу

Печатную краску готовят по следующему рецепту:

Мочевина, г22,5

Вода, мл22,7

Краситель, г2,0

Загустка, г5,00

Бикарбонат натрия, 1,8

100

Мочевину растворяют в воде, и раствор нагревают до температуры 70⁰С для монохлортриазиновых красителей температура может быть повышена до 90⁰С). Полученный раствор, помешивая, вливают в стакан с красителем. Необходимо добиться полного растворения красителя (проба фильтровальную бумагу). Затем раствор красителя с мочевиной вводят и размешивании в загустку. Перед употреблением печатную краску охлаждают и добавляют бикарбонат натрия, растворенный в воде. Печатную краску вновь тщательно перемешивают.

После печатания образец помещают в сушильный шкаф на специальной выдвигаемой рамке. Термофиксацию проводят при температуре 180⁰С в течении двух минут. Далее следует промывка. Образец следует промывать в расправленном виде вначале в холодной, а затем в теплой воде, осторожно смывая с поверхности ткани печатную краску. При термофиксации основная часть красителя (60-80%) вступает в химическое взаимодействие с волокном, однако оставшийся в пленке загустителя краситель (20-40%) может быть как в гидролизованной, так и в активной форме. При промывке сразу в горячей воде активный краситель на белых участках ткани будет взаимодействовать с волокном, что приведет к загрязнению фона. Поэтому повышать температуру промывки следует постепенно, добиваясь максимального удаления красителя в холодной, а затем в теплой воде. В заключение ткань промывают в горячей воде, в горячем (80-90⁰С) растворе ПАВ (2 г/л) и снова в горячей и холодной воде. [32].

2.3 Методы исследования

2.3.1 Определение капиллярности ткани

Полоску ткани длиной (по основе) 30 см и шириной (по утку) 5 см подвешивают за один конец над кристаллизатором с раствором бихромата калия концентрации 3 г/л, а другой конец опускают в раствор и ведут наблюдение за поднятием окрашенной жидкости по ткани. Отсчеты производят через 1, 5, 10, 20, 30 и 60 мин.

У хорошо подготовленных тканей жидкость поднимается на значительную высоту более или менее равномерно по всей ширине полоски. При определении капиллярности отсчет лучше вести по сплошному фронту подъема жидкости и максимальному пику. Разность между максимальным и сплошным подъемом окрашенной жидкости будет указывать на степень равномерности подготовки ткани. В заключение необходимо построить график зависимости высоты подъема жидкости (по оси ординат) от времени (по оси абсцисс). Капиллярность нормально подготовленной хлопчатобумажной ткани составляет около 125 мм за 30 мин. [33].

2.3.2 Определение степени белизны смесевой ткани

Степень белизны образцов определяется на спектрофотометре «Minolta».

Спектрофотометр калибрируется белым и черным эталонами. Нажимается клетка Dyestuff Basic Data, на спектрофотометр устанавливается черная маска, нажимается Measure. Вставляется белый эталон на спектрофотометр после выхода информации о разрешения его вставки и нажимается клетка Measure. На экране появляется информация о окончании калибровки. Затем выполняется последовательность следующих действий: бумага устанавливается на спектрофотометр, нажимается клетка RX. - OPEN - AC - WHAITEN. Нажимается первая кнопка, находящиеся на левой верхней части экрана. Рассчитывается значение степени белизны измеряемой ткани по четырем стандартам и на экране появляется в виде числа и графика [34].

2.3.3 Методика определения усадки ткани после стирки

Усадка ткани характеризуется изменением размеров в результате стирки и определяется как отношение разности размеров между метками - до стирки и выражается в %. Усадка определяется раздельно по основному и уточному направлениям ткани. Для определения исследования подбираются образцы по размеру шаблона (300х300). Размеры сторон размеченного квадрата, по которому определяется усадка ткани, составляет 200х200. Метку на образец наносят несмываемой краской. Расстояние метки измеряются, до точности 1 мм и они равны 200 мм. После подготовки образцов проводится стирка на машине (СМАТ). В машину заливается раствор составом: 4 г/л хозяйственного мыла и 1 г/л кальцинированной соды. Температура раствора должна быть 20-25⁰С. Продолжительность стирки 30 мин. После стирки образцы отжимаются резиновыми валиками. Промывают водой при температуре 20-25⁰С в течении 2 мин. После промывки образцы подвергаются глажению утюгом электрическим, массой 2,5кг, при температуре 200⁰С, используя подкладку из миткаля. После глажения образцы выдерживаются 10 минут и измеряют метку по утку и по основе. Усадка ткани по основе (У₀) и по утку (У_у) при начальном значении между метками, равным 200 мм, подсчитывается для каждого куска по формуле:

, %

, %

где Р₀, Р_у - среднее арифметическое значение расстояний между метками по основе и утку после стирки и глажения.

2.3.4 Определение интенсивности окраски

Интенсивность окраски окрашенных образцов, т.е. K/S, определяли на машине «Machine Color Sistem» в соответствии с методикой, описанной в работе. Измерив испытуемый образец на спектрофотоколориметре подсоединенном к компьютеру, получили данные отражения измеряемого цвета (Reflect Data), данные интенсивности окраски (K/S Data) при различных длинах волн и графики отражения и интенсивности. Из данных Reflect Data выбирают такую длину волны, которой соответствует минимальное значение отражения. Исходя из выбранной длины волны определяют интенсивность окраски напечатанного образца из данных K/S Data [34].

2.3.5 Определение четкости контура рисунка

Для определения четкости контура для печатания необходимо применять шаблоны с правильными геометрическими фигурами (треугольник, квадрат, прямоугольник). После того, как выполнены все технологические процессы, в соответствии с технологией печатания, измеряют линейкой стороны напечатанной фигуры для определения площади рисунка. Затем измеряют площадь рисунка от площади фигуры на шаблоне. Чем полученное значение ближе к 100% (±2), тем более четкий рисунок удалось воспроизвести.

2.3.6 Определение степени проникания красителя в глубь волокна

Степень проникания печатной краски определяется посредством «Machine Color Sistem» следующим образом: измеряют интенсивность окраски напечатанного образца как с лицевой стороны, так и с изнаночной на спектрофотоколориметре. Разница между двумя интенсивностями и является величиной, показывающей как глубоко проникает печатная краска в глубь волокна.

Д=K/S_лиц. - K/S_изн

2.3.7 Определение прочности окраски к мокрым обработкам

Определение прочности окрасок проводилась в соответствии ГОСТ 9733-81.

Из подлежащих испытанию напечатанных материалов берем образец и защиваем на участки рисунка образцы натурального шелка и неокрашенного подготовленного к крашению исследуемого материала. Образцы погружаем в стакан емкостью 150 мл при температуре 40⁰С в раствор мыла концентрации 5 г/л. Образцы обрабатывают в течение 30 мин при модуле ванны 50. После этого образцы отжимают, удаляют шитые образцы с двух сторон и сушат на воздухе при комнатной температуре. Оценку устойчивости окрасок проводят по эталону.

2.3.8 Определение прочности окраски к сухому и мокрому трению