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

Проверку устойчивости окрасок к трению проводится в соответствии с ГОСТ 9733.27-83. Испытание основано на закрашивании сухой или мокрой ткани при трении о сухой испытуемый образец на приборе, обеспечивающем перемещение смежной хлопчатобумажной ткани по поверхности испытуемого образца на расстояние 100 мм с нагрузкой 9 Н и диаметром трущего стержня 16 мм.

При сухом трении образец помещают на основание прибора и фиксируют. Трущий стержень обтягивают смежной хлопчатобумажной тканью размером 5x5 см, следя за тем, чтобы трущая поверхность была гладкой, без складок. Трущий стержень помещают на испытуемую ткань и включают прибор на 10 ходов в одну сторону и обратно в течение 10с.

При мокром трении испытание проводится аналогично, но смежную ткань предварительно смачивают дистиллированной водой в течение не менее чем 5 мин и отжимают до 100%. Испытуемая ткань остается сухой.

Оценивают закрашивание смежной хлопчатобумажной ткани. Для полотен указывают низшую из оценок, полученных при испытании в продольном и поперечном направлении. Более темные края следов трения при оценки не учитывают.

2.3.9 Определение воздухопроницаемости тканей

Испытание проводили на приборе АР - 360SM. Перед началом испытания необходимо проверить уровень воды в резервуаре, в наклонном и нормальном манометре. Следить за правильностью подключения прибора к электросети. В зависимости от плотности ткани в сменный столик вставляется один из круглых отверстий с площадью 1, 1.4, 2, 3, 4, 6, 8, 11, 16 см². потом образец материала размещается над камерой разрежения и прижимается с помощью зажима. Запускаем вентилятор прибора, когда гидростатическое давление в наклонном манометре подходит к 12,7мм.в.ст., останавливаем процесс и смотрим на вертикальный манометр, который показывает определённое гидростатическое давление. С помощью специальной таблицы определяем показатель воздухопроницаемости испытываемого образца в см³/см²сек. [35].

2.3.10 Определение разрывной нагрузки и удлинения тканей

Испытание образцов проводили на приборе AG - 1, предназначенном для измерения разрывных характеристик тканей, нитей и других текстильных изделий. Разрывная машина AG - 1 работает с помощью специальной компьютерной программы. Перед началом испытаний необходимо ввести в программу все предварительные параметры проведения испытаний. Согласно ГОСТам при испытании тканей на разрывные характеристики образцы по основе и утку режут в виде полос размером 300 х 50 мм. После этого образцы закрепляют в зажимы. Расстояние между зажимами 200 мм. При нажатии кнопки START верхний зажим начинает подниматься. После разрыва ткани на экране компьютера появляются результаты испытания в виде графика и в виде таблицы. На них отображается разрывная нагрузка в Н и разрывное удлинение в %.

2.3.11 Определение электризуемости ткани

Для определения электризуемости образца на приборе выполняются следующие операции: нажимаем на включатель, включаем осциллограф нажатием кнопки. Заправляем образцы в зажимы. Для определения электризуемости заправляем аналогичные образцы в зажим вращающейся части прибора. Для включения прибора нажимаем кнопку пуск на контрольной панели. По истечении 1 минуты работы прибор автоматически отключается. Результаты измерений получаем в виде распечатки на принтере прибора [35].

2.3.12 Исследование сорбционных свойств

Сорбционные исследования проводят на высоковакуумной установке с ртутными затворами и кварцевыми весами Мак - Бэна, измерения проводят при 298⁰К и остаточном давлении воздуха 10^-310^-4 Па. На основании полученных данных рассчитывают удельную поверхность S_уд, суммарный объем пор - Wо и средний радиус капилляров - r_к .

2.3.13 Микроскопические исследования

Микроскопические исследования напечатанных образцов смесевой ткани проводили с помощью оптического (МБИ-6) и электронного (JSM-5510) микроскопа.

3. Результаты исследований и их обсуждение

3.1 Исследование процесса подготовки смесевой шелко-нитроновой ткани

Как показывает мировая практика, текстильная отрасль, особенно основанная на местном, а не привозном сырье, - одно из самых выгодных направлений бизнеса. В течении нескольких лет проводятся исследования посвященные по расширению новых ассортиментов тканей с добавлением натурального шелка.. Увеличивается объем смесевых тканей одновременно обладающими свойства химических (несминаемость, неусаживаемость) и природных (водопоглощение, воздухопроницаемость) волокон. [6]. Узбекистан владеет запасами волокон, как природного происхождения шелка, так и синтетического - нитрон. Применение смеси ПАН волокна с натуральным шелком открывает большие возможности выпуска продукции с новыми и улучшенными свойствами. В связи с этим данное исследование направлено на выработку нового ассортимента ткани из смеси натурального шелка с нитроном и разработке технологии его подготовки и печатания.

Блузочная ткань из шелка линейной плотности 13,3 текс обладает шелковистым и эластичным грифом, прекрасными гигиеническими свойствами. Сорочечная ткань из полиэфирно-шелковой (вискозной) пряжи с линейной плотностью 6,0 текс х 2 в основе и натурального волокна пряжи с линейной плотностью 12 текс в утке - это следующий шаг в направлении снижения материалоемкости и улучшения санитарно-гигиенических показателей тканей за счет использования пряжи пониженной линейной прочности и увеличения доли натурального компонента в сырьевом составе. У ткани мягкий, скользящий гриф, а современное художественно-колористическое оформление и качество обеспечивают ее соответствие мировому уровню. Новинками являются плательно-костюмные ткани, в которых пряжа, содержащая модифицированный лен, сочетается с пряжей с вложением шелка, шерсти, в том числе фасонных, а также пряжи из длинноволокнистого льна. Эти ткани выгодно отличаются от льняных и от полиэфирно-целлюлозных, чему во многом способствует использование в структуре тканей фасонной пряжи.

Оригинальное сочетание смесовой льносодержащей пряжи с пряжей, содержащей отходы натурального шелка, позволило получить объемную ткань, содержащую до 70% натуральных волокон, в которой выгодно подчеркнуть преимущества той и другой пряжи [6].

Костюмный ассортимент занимает важное значение при разработках повседневной и праздничной одежды для женщин, мужчин и детей. Костюмный ассортимент должен иметь высокую прочность к истиранию, и иметь высокие гигиенические свойства. Совместно с кафедрой «Технология текстильных материалов» проводятся исследования по разработке костюмного ассортимента. В лабораторных условиях получены несколько экспериментальных вариантов данного ассортимента В исследовательских работах применялись шелковая пряжа линейной плотности 36х2 текс, высокообъемная полиакрилонитрильная пряжа линейной плотности 67 текс. Подготовлены образцец ткани из 100 % нитрона (основа и уток из нитрона), смесевая ткань шелк:нитрон 20 х 80 (основа - нитрон, уток - шелк). Физико-механические показатели ассортиментов представлены в табл. 2. Расширенное использование разнообразных смесей волокон требует применения специальной технологии облагораживания изделий из них. Такая технология формируется на основе закономерностей и условий, характерных для соответствующих изделий однокомпонентного состава. На кафедре «Химическая технология» проводятся исследовательские работы по разработке технологии подготовки и печатания смесевой ткани на основе натурального шелка и полиакрилонитрильного волокна нитрон соотношения 20:80 с тремя вариантами рисунка. Полученные образцы текстильных материалов подвергали подготовке в целях удаления сопутствующих веществ.

Таблица 3.1 Физико-механические свойства исходной и подготовленной шелко - нитроновой и 100 % нитроновой ткани

Ассортимент турлари	Физико- механические свойства
	Разрывной нагрузка	Воздухо-проницаемость,	Истирания, циклы	Белизна, %	Капиллярность, см	Усадка,%
	N	%					основа	Уток
До подготовки
Нитрон (100%)		64		22000	74,3	3,5	10	10
25/75	843,04	28,83	21,5	16500	77	5,0	10	10
50/50	838,73	25,28	21,5	6100	78	6,8	9,9	10
75/25	776,96	22,24	25,4	14700	80	7,0	9,9	10
После подготовки
Нитрон (100%)	454,835	21,5065	53,75	5500	80,04	17	9,8	10
25/75	1019,27	28,8395	30,92	3600	82	21	10	10
50/50	1018,63	28,7140	26,62	8630	80	20	9,8	9,5
75/25	963,713	28,5475	25,10	11300	80	22	10	10

Наиболее сложным при подготовке смешанных тканей к крашению и печатанию является придание им гидрофильности, т.е.смачивающую способность при обработке их соответствующими реагентами. Первоначальной операцией отделки шелковых тканей является процесс обесклеивания, в процессе которого удаляется не только клей - серицин, но также воскообразные и красящие вещества. Так как шелковая составляющая смесевой ткани заранее была отварена, необходимо был выбрать оптимальный режим для нитроновой составляющей. В заключительной стадии производства синтетические волокна подвергаются замасливанию для улучшения их физико-механических свойств и обработке антистатиками для снижения электризуемости. При замасливании и шлихтовании обычно применяют легко смываемые вещества, для освобождения от которых, ткань обрабатывают растворами моющих (анионактивных и неионогенных) препаратов. Для подготовки исследуемого объекта - смесевой ткани выбран неионогенный ПАВ.

Отварку смесевой ткани в растворе ПАВ проводили по методике подготовки нитроновой ткани при температуре 96-98⁰С в течении 30 минут. Концентрацию ПАВ варьировали в пределе 0,5 - 2 г/л. Смачивающая способность ткани оценивалась по результатам показания капиллярности исследуемых образцов смесевой ткани (табл. 3.2)

Таблица 3.2 Зависимость качественных показателей образцов от концентрации смачивателя

Концентрация смачивателя, г/л	Белизна, %	Капиллярность, cм/час
-	76,4	10
0,25	79,6	12
0,5	81,9	21
1,0	81,0	21
1,5	81,5	22

Как видно из таблицы с увеличением концентрации ПАВ в варочной ванне наблюдается повышение капиллярности ткани. При концентрации ПАВ 0,5 г/л достигается высокая капиллярность ткани, что связано полным удалением замасливателей и шлихты нанесенных на нитроновую составляющую смесевой ткани. Процесс обработки в растворе ПАВ также позволило повысить белизну, воздухопроницаемость ткани, что имеет большое значение для костюмного ассортимента тканей.

Для определения сорбционных свойств смесевой ткани была использована высоковакуумная установка с ртутными затворами и кварцевыми весами Мак-Бена. Результаты исследования сорбционных свойств смесевой шелко-нитроновой ткани и 100% нитрона представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3. Сорбция паров воды полимерами при 273⁰К

Относитель- ная влажность, %	Образец ткани из 100 % нитрона	Образец смесевой ткани шелк+ нитрон (20х80)
	суровая	подготовленная	суровая	подготовленная
10	0,20	0,60	0,20	0,40
30	0,40	1,40	0,40	0,80
50	0,45	1,70	0,60	0,90
65	0,50	1,90	0,80	1,10
80	0,80	2,10	1,40	2,00
90	1,00	2,30	2,00	2,30
100	1,30	2,50	3,10	3,40

Как видно из таблицы 3.3. значения сорбции воды тканью уже в области низкой влажности образцов отличаются, а по мере приближения влажности воздуха к 100%, различие сорбционных свойств становиться еще более существенным. В результате обработки в растворе ПАВ происходит увеличению удельной поверхности волокна и суммарного объема пор (таблица 3.4).

Таблица 3.4. Сорбционные характеристики образцов

Характеристики	Образец ткани из 100 % нитрона	Образец смесевой ткани шелк+ нитрон (20х80)
	суровая	подготовленная	суровая	подготовленная
Емкость монослоя, Хm, г/г	0,0035	0,0137	0,0035	0,0069
Удельная поверхность, Sуд, м2/г	12,27	48,15	12,30	24,25
Суммарный объем пор, W0,см3/г	0,013	0,025	0,034	0,031
Средний радиус капилляра, rк, А0	10,38	21,27	28,04	50,40

Следующей стадии исследований, явилось изучение процесса печатания смесевой ткани пигментами. В механизм фиксации пигментных красителей на текстильном материале заложен принцип универсальности. Пигментные красители не имеют никакого сродство к волокну, не проникают во внутреннюю структуру, а фиксируются за счет приклеивания к внешней поверхности элементарных волокон с помощью специального связующего вещества, образующего прочную окрашенную пленку на стадии термофиксации. Обычно термофиксация напечатанных тканей пигментами проводится при температуре 130-200⁰С. Все устойчивости окраски при пигментной печати зависят в различной степени от свойств самих пигментов и пигментной композиции, причем показатели устойчивостей делятся на две группы: 1) которые в большей степени (на 80% и более) зависят от свойств пигментов; 2) которые в большей степени зависят от свойств композиции (почти все мокрые обработки). Достаточно большое количество пигментов являются термостабильными в диапазоне 200-210°С даже в концентрациях меньше 1 г/кг. Но еще при более низких температурах начинается пожелтение хлопка, а пожелтение льна и того раньше - при 140°С. Таким образом, даже если мы испытываем термостабильный пигмент, то наблюдаем пожелтение. Обе составляющие смесевой ткани по-разному реагируют на температурные воздействия. Задачей данного исследования явилось изучение влияние температуры термообработки на колористические свойства смесевой ткани. Изучение кинетики термообработки проводилась при температурах 130⁰С, 150⁰С и 170⁰С на образцах ткани из 100%-ного ПАН-волокна и смесевой ткани шелк/нитрон соотношения 20:80. Подтверждена прямая зависимость времени термической обработки от его температуры проведения. Среди изученных показателей наиболее приемлемой температурой и временем термообработки выбраны 130⁰С - 7 минут, 150⁰С - 3 минут и 170⁰С - 1 минута, так как при вышеуказанных показателях термообработки белизна подготовленных образцов смесевых тканей составляли, соответственно 7879% и не наблюдалось изменение поверхности нитроновой составляющей смесевой ткани. По результатам термообработки тканей необходимым стало изучение влияние температуры и времени термообработки на интенсивность цвета напечатанной ткани, для чего было проведено предварительное печатание тканей из 100% ного нитрона и смесевой ткани с переплетением рисунка 25х75.Полученные результаты представлены в табл. 3.5

Таблица 3.5. Зависимость степени белизны подготовленных образцов от температуры и времени термообработки

№		Нитрон 100%	Шёлк/нитрон
		Т = 130єС
	7 минут	5 минут	3 минут	2 минут	7минут	5 минут	3 минут	2минут
1	74.87	77.00	76.93	77.32	77.81	77.65	78.36	78.54
2	76.43	77.11	77.98	77.49	79.62	80.38	81.13	79.36
3	79.39	78.28	79.31	80.67	78.30	80.04	76.76	82.44
Итого	76.89	77.46	78.07	78.49	78.57	79.35	78.75	80.11
Т = 150єС
№	7 минут	5 минут	3 минут	2минут	7минут	5 минут	3 минут	2минут
1	73.04	74.06	77.13	75.89	75.51	77.39	77.42	75.48
2	74.66	77.24	78.83	78.61	78.15	76.21	78.76	79.67
3	75.82	76.66	76.43	79.21	77.09	78.89	79.57	78.17
Итого	74.50	74.98	77.46	77.90	76.91	77.49	78.58.	77.77
Т = 170єС
№	3 минут	2 минут	1 минут	0.5минут	3минут	2 минут	1 минут	0.5минут
1.	69.48	72.74	74.15	75.82	75.71	74.95	75.85	77.68
2.	71.24	75.25	74.48	79.99	76.12	76.43	74.52	78.78
3.	69.00	72.60	78.84	78.90	76.14	77.91	76.49	78.86
Итого	69.90	73.53	75.82	78.23	75.99	76.43	75.62	75.44

В данной научной работе исследовано возможность получения сочных, насыщенных и прочных к физико-механическим воздействиям печатных узоров на смесовой ткани, состоящей из 20% натурального шелка и 80% волокна нитрон. Как известно для печатания натурального шелка применяются анионные красители, а для волокна нитрон катионные. Из-за затруднения получения гомогенных печатных красок из разноименных красителей в исследованиях решено использование пигментной краски для печатания смесевой ткани

В предварительном печатании образцов тканей использовался состав, рекомендованный производственниками:

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

Технология печатания пигментами:

печатания > сушка > термообработка

Печатание проводилась по прямому способу при помощи печатной машине и в ручную. Печатная краска наносилась на поверхность ткани при помощи ракли, полученный образец с печатью подвергался сушке при 100⁰С и термообрабатывался при 1503⁰С.

Рис. 3.1 . Влияние температуры термообработки на интенсивность цвета смесевой шелко-нитроновой ткани:

1. Т=130⁰С; 2. Т=150⁰С; 3. Т=170⁰С

Как видно из рисунка, с повышением температуры термообработки интенсивность цвета как у 100 % ного нитрона, так и у смесевой ткани снижается, что связано пожелтением окрашенной пленки, образующиеся в процессе термообработки.

Недостатком пигментных красителей является не очень высокая устойчивость окраски к сухому и мокрому трению, особенно в темных цветах. В связи, с чем были изучены влияние температуры термофиксации на прочностные показатели рисунка, полученных на 100 % ном нитроне и смесевой ткани шелк : нитрон (20х80), с соотношением узора переплетения 25х75. Результаты исследования показаны в табл.3.6.

Таблица 3.6. Влияние температуры термообработки на прочность к трению напечатанных тканей

Температура термообработки, 0С	Прочность к трению, баллы
	к сухому	к мокрому
	100 % нитрон	шелк:нитрон	100 % нитрон	шелк:нитрон
130 (7 мин)	5/4	4/4	4/3	5/4
150 (3 мин)	5/5	5/5	3/3	4/4
170 (1 мин)	5/5	5/5	3/2	4/4

Как видно из табл.3.6 высокая прочность к сухому и мокрому трению наблюдается у образца смесевой ткани термообработанной при температуре 150⁰С в течении 3 минут, так основываясь на вышеуказанные результаты для последующих исследований процесса печатания смесевой ткани было выбрано температура и время термообработки 150⁰С, 3 минут.

В целях установления влияния на качество рисунка времени и температуры термообработки, процесс печатания проводилась, как на смесевой, так и на ткани из 100%-ного нитрона. Результаты прочности окраски к мыльной обработке представлены в таблице 3.7.

Таблица 3.7 Влияние температуры термообработки на прочность окраски образцов, подвергавщиеся к мыльной обработке

Температура термической обработки, 0С	Прочность окраски печатного рисунка к мыльной обработке, баллы
	шелк:нитрон (20:80) соот.	ткань из 100% нитрона
130	5/3/4	5/3/5
150	5/5/4	5/3/5
170	4/3/4	4/2/4

*Примечание: 5 - балл белого материала, сшитого с одной стороны 3 - балл, напечатанного материала 4 - балл белого материала, сшитого с другой стороны

Изучение прочности окраски рисунка к мыльной обработки в образцах из 100% нитрона и смесевой ткани 25х75 показали, что лучшая сохранность цвета достигается при термообработке 150⁰С - 3 минут, которую можно объяснить вероятностью образования прочной эластичной пленки на поверхности образца ткани. Как видно из таблицы по сравнению с образцом из 100 % ного нитрона, образец смесевой ткани имеет прочность к мыльной обработке 2 балла больше.

Сравнение результатов прочности окраски печати уже между образцами с различными рисунками переплетения показывает, что с увеличение количества шелковой нити на поверхностности рисунка приводит к снижению прочности окраски печатного рисунка к мыльной обработке почти на 2 балла, которая по нашему мнению связано с высокой сцепляемостью образуемой пленки к нитроносоставляющему, а не шелкосоставляющему.

Соотношение рисунка	Прочность окраски, баллы
25х75	5/5/4
50х50	5/4/5
75х25	3/3/5

Таким образом, для последующего изучения процесса печатания пигментами на смесевой ткани было принято проводить термообработку при 150⁰С в течении 3 минут.

3.2 Разработка технологии печатания смесевой ткани пигментами

В исследованиях в качестве способа печати был выбран белоземельный, суть данного способа заключается в нанесении печатной краски на белый или светло окрашенный материал.

Используемый состав печатной краски содержит: пигмент, связующий (биндер), загуститель, фиксатор, корректор рН воды (аммиак). Изучалось влияние концентрации основных компонентов печатной краски на колористические и прочностные показатели ткани. Оптимальные концентрации компонентов печатной краски, рекомендованные производителями имеют следующие значения:

Пигмент - 25-100 г/кг

Биндер - 150-160 г/л (32 %)

Фиксатор - 5 г/л (27 %)

Загуститель ПТФ- 16-18 г/л

Аммиак - 5 г/л

рН = 8,6-9,0

Пигмент - органическое или неорганическое красящее вещество в форме водной дисперсии. Для изучения процесса печатания был выбран пигмент: BERCOLIN FLUOR ORANGE фирмы BERSA.

Важнейшим компонентом печатной краски является синтетический загуститель ПТФ, который являясь эмульсией типа «масло в воде» редкосшитых акрилатных полимеров с очень длинными извитыми цепочками, находящимися в форме клубков. При благоприятных условиях (достаточном количестве воды, необходимой скорости перемешивания, отсутствии электролитов и щелочном значении рН) клубок загустителя набухает, что проявляется в виде загущения. Кислая среда и наличие электролитов «сжимают» клубок, не давая ему набухать, чем и обьясняется их негативное влияние на процесс загущения. Концентрации загустителей различных марок лежат в пределах 10-30 г/кг. В экспериментах загуститель ПТФ варьировался в пределе 10-20 г/л. Как показывают, полученные результаты с увеличением концентрации загустителя значение интенсивности цвета К/S напечатанной ткани имеет экстремальный характер, при концентрации загустителя 12 г/л он составляет 12,3 на 1-образце (рисунок соотношения 25:75 ) , который в процессе промывке снижается до 10,3, когда при концентрации загустителя 20 г/л интенсивность цвета К/S напечатанной ткани составляет 10,4, а после промывки 8,5, т.е. наблюдается снижение интенсивности цвета, который составляет 19%.

Таблица 3.8. Зависимость интенсивности цвета ткани от концентрации загустителя

Концентрация загустителя, г/л	Интенсивность цвета шелко-нитроновой и 100 % нитроновой ткани
	25/75	50/50	75/25	100 % нитрон
10	8.5	6.6	6.3	9
12	12.3	10	10.8	12,3
14	10	9.94	10	9.73
16	9	7.5	8.0	5.2
18	9	9.6	8	9.8

Необходимо отметить высокие прочностные показатели к сухому и мокрому трению, которые наблюдается при содержании загустителя ПТФ в печатной краске в количестве 14 г/л..

Таблица 3.9. Зависимость прочности окраски к трению от концентрации загустителя

Концентрация загустителя, г/л	Прочность к трению, баллы
	к сухому	к мокрому
	25/75	50/50	75/25	Нит	25/75	50/50	75/25	Нит
10	5/5	5/5	5/5	4/4	4/4	4/4	4/4	4/3
12	5/5	5/5	5/5	4/4	4/4	4/4	4/4	4/3
14	5/5	5/5	5/5	5/5	4/4	5/5	4/4	4/4
16	5/4	5/5	5/5	5/5	4/4	4/3	4/4	4/3
18	5/5	5/5	5/5	5/5	5/4	4/4	4/4	4/3

Одинаковые прочности окраски как смесевой шелко-нитроновой (25х75), так и 50х50 имеют к мыльной обработке при 12 г/л и 14 г/л одинаковые баллы.

Таблица 3.10 Зависимость прочности окраски напечатанных образцов от концентрации загустителя

Концентрация загустителя, г/л	Прочность цвета к стирке, баллы
	25/75	50/50	75/25	нит 100 %
10	4/4/5	4/4,5/5	3,5/4/5	4/3,5/5
12	4,5/4,5/5	4/4,5/5	4/4/5	5/4,5/5
14	4,5/4,5/5	4,5/4,5/5	5/4/5	5/4/5
16	5/5/4	5/4/5	4/3,5/5	5/3/5
18	4/4.5/5	4/4.5/5	4/4/5	3/4/3
20	4/4.5/5	5/4,5/5	5/4,5/5	3/4/5

В результате промывки напечатанных тканей в растворе ПАВ наблюдается снижение интенсивности цвета в каждом изучаемом образце ткани.

Таблица 3.11 Влияние концентрации загустителя на снижение интенсивности цвета

Концентрация загустителя, г/л	Снижение интенсивности цвета
	25/75	50/50	75/25	Нит 100 %
10	6	5	4	7
12	9	8,9	9	8,5
14	6.6	6,1	6	4.6
16	7	6	5	2
18	7	5.3	6,3	5

Одним из основных компонентов печатной краски является связующий, в качестве, которого в исследованиях использовался биндер. Биндеры представляют собой высокодисперсные латексы - водные дисперсии полимеров (сополимеров), имеющих в качестве мономеров: эфиры акриловой или метакриловой кислот; акрилонитрил; винилацетат; акриламид; бутадиен; стирол; изоцианат, уретан. Связующее образует на поверхности текстильного материала при высокой температуре (140-170°С), отсутствии воды и в кислой среде пленку, которая должна обладать следующими свойствами: высокой адгезией к текстильным волокнам различной природы; способностью прочно удерживать пигмент в своей структуре; высокой механической прочностью; химической устойчивостью; устойчивостью к свету и светопогоде; бесцветностью; прозрачностью; эластичностью; нетоксичностью. Связующие различного состава применяются в концентрациях 50-250 г/кг, в зависимости от своих характеристик, требований по устойчивости окраски, концентрации пигмента и др. Изучено концентрация связующего биндера в пределе 130-170 г/л, результаты исследований показали, что при концентрации 160 г/л прочность окраски рисунка к сухому трению во всех образцах имеют высокие показатели (5 баллов), а мокрому трению составляют 4 балла.

Таблица 3.12 Влияние концентрации биндера на прочность окраски к трению

Концентрация биндера, г/л	Прочность к трению, баллы
	Сухому	Мокрому
	25/75	50/50	75/25	Нит 100 %	25/75	50/50	75/25	Нит 100 %
130	5/5	5/5	5/5	5/5	4.5/4	4/4	4.5/4	3.5/3
140	5/5	5/5	5/5	5/5	4.5/4	4.5/4	4/4	4/3
150	5/5	5/5	5/5	4/4	4/4	4/4	4/4	4/3
160	5/5	5/5	5/5	5/5	4/4	4/4	5/4	4/4
170	5/5	5/5	5/5	5/5	4/4	4/4	4/3.5	4/3

Качественным показателем напечатанных тканей является четкость контура рисунка, который определяется отношением общей площади напечатанного рисунка к общей площади шаблона, рассчитанного в процентах. Результаты определения четкости контура представлены в таблице 3.13.

Таблица 3.13. Влияние концентрации биндера на четкость контура рисунка

Концентрация биндера, г/л	Четкость контура, %
	25/75	50/50	75/25	Нит 100%
130	95,5	95,5	97,5	97,5
140	97,5	97,5	95,5	97,5
150	97,5	97,5	97,5	97,5
160	97,5	97,5	97,5	97,5
170	100	100	97,5	95,5

Как видно из табл. 3.13 в результате печатания, рисунок, образуемый в образце с переплетением рисунка 25х75, при введении в печатную краску биндера в количестве 130 г/л, занимает площадь 19,2 см² вместо 20 см², которая означает, не до печатания общей площади на 4,5 %. С увеличением концентрации связующего процент занятости общей площади увеличивается.

В составе печатной краске особое место занимает сшивающий агент, фиксатор (закрепитель, фиксирер, сшивающий агент), который применяется для придания высокой устойчивости окраски пигмента (даже на самосшивающихся связующих) к мокрым обработкам и трению, прежде всего на материалах из синтетических волокон и их смесях с целлюлозными. В роли фиксаторов выступают термореактивные смолы, образующие с помощью поперечных сшивок трехмерную сетчатую структуру, химически связываясь также с пленкообразующим полимером и полимером волокна. Обычно сшивающие агенты вводят в печатную краску в количестве 0-20 г/кг, но с увеличением концентрации фиксатора повышается жесткость ткани, для снижения которого, необходимо пропорционально вводить мягчитель.

Таблица 3.14 Влияние концентрации фиксатора на прочность окраски к трению

Концентрация фиксатора, г/л	Прочность окраски к трению, баллы
	Сухому	Мокрому
	25/75	50/50	75/25	Нит 100 %	25/75	50/50	75/25	Нит 100 %
-	5/4	5/4,5	5/5	5/3	4.5/3	4/3	4/4	3/3
2,5	5/4,5	5/5	5/5	5/5	4,5/4	4,5/4	4/4	4,5/3
5,0	5/5	5/5	5/5	5/5	4/4	4/4	5/4	4/4
7,5	4,5/ 4,5	4,5/ 4,5	4,5/ 4,5	4/4.5	3/3	4/4	4/ 4,5	3/3
10	4,5/ 4,5	4,5/ 4,5	4,5/ 4,5	4/4	4,5/4	4,5/4	4/ 3,5	4/3,5

*Примечание: 5 - балл белого материала

4 - балл, напечатанного материала

Концентрацию фиксатора в исследованиях варьировали в пределе 2,5-10 г/л. Наивысокие показатели прочности окраски образцов к мокрому и сухому трению наблюдается при концентрации фиксатора 5 г/л.

Изучение концентрации фиксатора на показатель четкости контура рисунка показывает, что объем занимаемой площади составляет не 20 см² как должно было быть по требованию, а составляет 19,5 см² или же 2,5 % от общей площади занимаемой рисунком.

Таблица 3.15 Зависимость четкости контура рисунка от концентрации фиксатора

Концентрация фиксатора, г/л	Четкость контура, %
	25/75	50/50	75/25	Нит 100%
0	97,5	97,5	97,5	97,5
2.5	97,5	97,5	97,5	97,5
5,0	97,5	97,5	97,5	97,5
7.5	97,5	97,5	97,5	97,5
10	97,5	97,5	97,5	97,5

Стабильность печатной краски имеет большое значение при получении качественной печати, так как компоненты, включаемые в состав являясь реакционноспособными могут между собой вступать в реакцию в кислой среде и приводит преждевременному процессу создания сетчатой структуру и пленки, которые прочно удерживают пигмент на поверхности ткани. Процесс сшивки связующего идет в кислой среде (в термозрельнике, когда испарится аммиак). В состав пигментной печати обязательно вводят аммиак для коррекции рН воды. Аммиак (летучий щелочной агент) повышает рН печатной краски на уровень 8,5-9, тем самым делает ее стабильной. Если загустка обладает кислой средой (рН воды и краски меньше 7), то процесс начнется уже в ушате с печатной краской и на машине.Таким образом, установление рН печатной краски на уровне 8,5...9 дает следующие преимущества: стабильность печатной краски, отсутствие преждевременной полимеризации на машине; предотвращение забивания шаблонов и налипания на валах; более длительный срок хранения неиспользованной печатной краски (до 2-3 недель) без изменения качества; меньший расход загустителя.В последнее время некоторые производители пигментных композиций стали производить нейтрализованные загустители, с введенным аммиаком. Преимущество их в том, что запах аммиака сведен к абсолютному минимуму, а все достоинства работы со щелочной средой сохраняются.

3.3 Микроскопические исследования напечатанных тканей

Образцы шелко-нитроновой ткани с рисунками переплетения 25х75; 50х50; 75х25, из 100 %-ного нитрона, а также образцы напечатанные пигментами и активными красителями фотографировались на высокоувеличивающим микроскопе - NIKON с увеличением размера 15 раз. На рис.3.1. представлены снимки исходных шелко-нитроновых образцов с различными переплетениями и из 100 % ного нитрона, как видно из снимков шелковый компонент обладает высоким коэффициентом отражения. В процессе печатания поверхность образца смесевой ткани полностью охватывается печатным рисунком (Рис.3.2), но после промывки в растворе ПАВ происходит снижение интенсивности окраски печатного рисунка. Из рис.3.3. видно, что печатная краска практически не удерживаясь вымыта из поверхности образца ткани из 100 % ного нитрона, что является результатом плохой адгезии пленки, образованной на поверхности синтетического волокна. На рис.3.4. показано, результаты печатания смесевой ткани и 100 % ного нитрона активными красителями. Печатание активными красителями проводится по термофиксационному способу, вот поэтому у смесевой ткани образуется печатный рисунок меланжевого эффекта, т.е. печать остаётся только в шелковый составляющий.

а)

б)

в)

г)

Рис.3.1. Микроскопические фотографии текстильных материалов:

1. Смесевая ткань: шелк:нитрон (20х80) с рисунками переплетения:

а) 25х75; б) 50х50; в) 75х25; г) 100 % ный нитрон

а)

б)

в)

Рис.3.2. Микроскопические фотографии смесевой шелк-нитроновой ткани с рисунком переплетения 25х75:

а) исходная ткань; б) образец ткани, напечатанная пигментом;

в) образец ткани, напечатанная пигментом и промытая в растворе ПАВ



а)

б)

в)

Рис.3.3. Микроскопические фотографии образца ткани из 100% нитрона :

А) исходный 100 % нитрон

Б) образец ткани, напечатанный пигментом

В) образец ткани, напечатанный пигментом и промытый в растворе ПАВ



а)

б)

в)

г)

Рис.3.4. Микроскопические фотографии смесевой шелк-нитроновой ткани 75х25 и из 100 % нитрона:

а) образец шелко-нитроновой ткани 75х25

б) образец ткани, напечатанный активными красителями и промытый

В) образец ткани из 100 % ного нитрон

Г) образец ткани, напечатанный активными красителями и промытый

ВЫВОДЫ ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЧАСТИ

В результате проведенных исследований по подготовке и печатанию смесевой ткани установлен оптимальной состав и технология их проведения.

Подготовка смесевой ткани	Печатание смесевой ткани
ПАВ - 0,5 г/л М=50	Пигмент - 25 г/кг Биндер - 160 г/л (32%) Фиксатор - 5 г/л (27 %) Загуститель ПТФ- 12 г/л Аммиак - 5 г/л рН = 8,6-9,0 М=25

Технология для подготовки смесевой ткани:

Технология для печатания смесевой ткани:

Выводы

1. Получены образцы смесевой шелко-нитроновой ткани с различными поверхностными рисунками.

2. Изучен процесс подготовки смесевой шелко-нитроновой ткани к печатанию.

3. Изучено влияние температуры и времени термообработки на белизну нитроновой и смесевой шелко-нитроновой ткани.

4. На основе установленного температуры и времени термообработки разработана технология печатания смесевой ткани пигментами.

5. Установлен оптимальный состав печатной краски на основе пигмента для печатания смесевой ткани.

6. Получены микроскопические фотографии тканей напечатанных с активными красителями и пигментами.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. www.gov.uz/ru/press/economics/11666

2. Гарцева Л.А., Васильев В.В. Химическая технология текстильных материалов: Текст лекций. - Рязань, филиал ИГТА: ИГТА, 2004. - 124 с.

3. Проблемы выбора текстильных вспомогательных веществ для процессов подготовки и промывки текстильных материалов. Одинцова Щ.И., Смирнова О.К., Кротова М.Н., Мельникова Б.Н. Изв. вузов. Тех. текстил. пром-сти. 2009, №2, с 46-49. Библ. 4. Рус.

4. Проблемы выбора текстильных вспомогательных веществ для процессов подготовки и промывки текстильных материалов. Одинцова Щ.И., Смирнова О.К., Кротова М.Н., Мельнокова Б.Н. Изв. вузов. Тенол. текстил. пром-сти. 2009, №2, с 46-49. Библ. 4. Рус.

5. Н.В Журавлева, М.А Куликова, В.И.Трефилов. Лабораторный практикум по химической технологии волокнистых материалов, Москва, Легпробытиздат, 1987, 116 с.

6.. Состав для подготовки вискозно-полиэфирных тканей к крашению и печати Патент №2188264. //Белокурова О.А., Щеглова Т.Л., Телегин Ф.Ю., Кириллова М.Н., Исаков О.Е.

7. Киселев А.М. Основы пенной технологии отделки текстильных материалов: Монография. - СПб.: СПГУТД, 2003. -551 с.

8. Т.Д.Балашова, Н.Е.Булушева, Т.С. Новорадовская, С.Ф.Садова. Краткий курс химической технологии волокнистых материалов, Легкая и пищевая промышленность, 1984, 197 с.

9. Исследование свойства сополимерных латексов различной природы с целью использования их в пигментной печати. Пузикова Н.П., Курочкина Т.А., Щукина Е.Л., Горчакой В.М., Калачаева А.В. Изв. Вузов. Технол. Текстил. пром-сти. 2012, №1, с. 67-71. Библ. 2. Рус.; рез. англ.

10. Закрепляющая композиция для печати тканей пигментами. Патент. 2190053. Россия. МПК D 06 P 1/46. Липатова И.М., Макарова Л.И., Юсова А.А.

11. Использование синтетических загустителей на основе акрилатов при печатании тканей и нетканых материалов. Конькова Т,А., Леоненкова Л.Ф., Кондратьева З.А. Нетканые материалы. Сборник избранных научных трудов и публикаций., 2008, с.164-165.

12. Состав для печатания пигментами текстильных материалов. Патент RU 2387748 С1. Козлова О.В., Алёшина А.А., Рудыка В.И.

13. Краска для пигментной печати на текстильных материалах. Патент UA 46436 A Шершуков В.М., Рязанцев В.И., Рогожин А.В.

14.Разработка технологии вытравной печати с использованием неорганических пигментов. Жидкова В.В. Вестник молодых ученых Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. Ч. 4. Тезисы докладов Всероссийской научной конференции молодых ученых «Инновации молодежной науки», Санкт-Петербург, 2011. СПб. 2011, с. 153-154. Рус.

15. Traub Armin. Печатание пигментами текстильных материалов.. Textilveredlung.2004.39, № 17-21

16. Влияние активных красителей и мочевины на реологические свойства композиционной загустки в печатной краске. Ихтиярова Г.А. Докл. Акад. наук Респ. Узбекистан. 2010, №5, с. 60-62, 3 ил. Библ. 2 Рус.; рез. узб., англ.

17. Наноразмерные препараты в процессах отделки текстильных материалов. Киселев А. М., Дащенко Н. В. Рос. хим. ж. 2011. 55, № 3, с. 73-82.

18. Жук Л. А., Верин А. В. Изучение свойств текстильных материалов после пигментной печати с применением наноразмерных неорганических пигментов. Инновации молодежной науки: Тезисы докладов Всероссийской научной конференции молодых ученых, Санкт-Петербург, 2012. СПб. 2012, с. 54- 55.

19. Traub Armin. Печатание пигментами текстильных материалов. Textilveredlung, 2004, 39, № 17-21

20. Ихтиярова Г.А. Влияние активных красителей и мочевины на реологические свойства композиционной загустки в печатной краске.. Докл. Акад. наук Респ. Узбекистан. 2010, №5, с. 60-62.

21. Белокурова О.А., Щеглова Т.Л. Перспективные технологии, материалы и оборудование для текстильной печати. Иваново, 2008, -72 с.

22. Наноразмерные препараты в процессах отделки текстильных материалов. Киселев А. М., Дащенко Н. В. Российский химический журнал, 2011. 55, № 3, с. 73-82, 58.

23. Жук Л. А., Верин А. В.Изучение свойств текстильных материалов после пигментной печати с применением наноразмерных неорганических пигментов. Инновации молодежной науки: Тезисы докладов Всероссийской научной конференции молодых ученых, Санкт-Петербург, 2012. СПб. 2012, с. 54- 55.

24. Заводчикова А.А., Сафонов В.В., Иванов В.Б. УФ-краски на основе нанопигментов, предназначенные для печати по текстильным материалам. Международная научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль - 2011), Москва, 29-30 нояб., 2011: Тезисы докладов. М. 2011, с. 140-141.

25. Котова А.Н., Лобанова Л.А. Мраморирование - метод художественного оформления текстильных материалов. Текстил. пром-сть. 2011, №4, с. 32-35.

26. Yavas A., Ozguney A.T. Фиксация реактивной печати на хлопковой ткани радио - частотой и насыщенным паром. Saturated steam-assisted radio frequency fixation of reactive printed cotton fabrics. Colorat. Techhol. 2011. №3, с. 179-185.

27. Капустина В.В. Разработка технологии получения на текстильных и кожевенных материалах покрывных рисунков, устойчивых к действию органических растворителей. Вестник молодых ученых Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. Ч. 4. Тезисы докладов Всероссийской научной конференции молодых ученых «Инновации молодежной науки», Санкт-Петербург, 2011. СПб. 2011, с.150-151.

28.Новое цифровое высокопроизводительное печатное устройство. Neuer digitaler Hochleistungsdrucker. Melliand Textilber. 2011. 92, Na 3, c. 165. Нем.

29. Willert Andreas. Сопловое печатание тканей.. Textilveredlung, 2009, 44, № 1-2, с. 12-15

30. Hakeim O. A., Abdou L. A. W., El-Gammal M. S., El- NaggarA. M. Фиксация печати кубовыми красителями на хлопковых и полиэфирных тканях посредством сшивки облучением электронным пучком. Carbohydr. Polym. 2012. 87, № 2, c. 1467-1475. Англ.

31. Четвериков К. В., Ковалева Т. В., Киселев А. М. Формирование рельефных печатных рисунков на текстильном материале с использованием газовы- деляющихся веществ. Современные тенденции развития химии и технологии полимерных материалов: Тезисы докладов Международной научной конференции, Санкт-Петербург, 2012. СПб. 2012, с. 114-115.

32. Лабораторный практикум по химической технологии волокнистых материалов, под. ред. Корчагина М.В., Москва, Легкая инд-я, 1976.

33. Отделка х/б ткани, Справочник, 1 часть, -Москва, Легпромбытиздат, 1991, 250 с.

34. Эргашев К.Э., Абдукаримова М.З., Набиева И.А. Методическое указание по пользованию компьютерной системой подборки (подгонки) цветов Hyper choshoku-senka TX. Ташкент, 2003, -41 с.

35. Жерницын Ю.Л., Гуламов А. Э. Методическое указание по выполнению научно-исследовательских и лабораторных работ по испытанию продукции текстильного назначения, 2007, -96 с.

Размещено на Allbest.ru