авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ХИМИИ РАСТВОРОВ В. С. Побединский АКТИВИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОТДЕЛКИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ...»

-- [ Страница 3 ] --

ственных показателей от парамет ров обработки с использованием множественного регрессионного анализа [134]. Получили область оптимальных параметров: число циклов обра ботки — 4, время облучения 5—7 с, расстояние ткани до источника — 10—15 см. При выбранных параметрах кратковременная циклическая УФ обработка обеспечивает придание хлопколавсановым тканям белизны на уровне 77—78 %. При этом достигается капиллярность не ниже, чем при ходовом способе беления с запариванием в течение 30—35 мин. Разрыв ная нагрузка отбеленных тканей находится в допустимых пределах.

Представленные выше данные позволяют сделать вывод, что техноло гию беления с обработкой УФ излучением можно применять для беления хлопкосодержащих тканей перед крашением, когда не требуется получе ния высокой степени белизны. Фотоактивация позволяет исключить опе рацию запаривания и, в некоторых случаях, пероксид водорода из состава белящего раствора.

В настоящее время в силу ряда известных экономических обстоя тельств все большую актуальность для отечественной текстильной про мышленности приобретает производство льносодержащих текстильных материалов, которое базируется на использовании российской сырьевой базы. Более высокое содержание во льне нецеллюлозных примесей и лиг нина усложняет и существенно удлиняет процесс беления льносодержа щих тканей и обуславливает использование хлорсодержащих окислите лей. Поэтому процесс беления тканей, содержащих льноволокно, является особенно длительным, трудоемким, и экологически вредным. Для по лульняных тканей, включающих в свой состав кроме льняного хлопковое волокно, проблема беления осложняется еще и необходимостью удале ния "галочки" и придания высокой гидрофильности хлопковому волокну.

В связи с этим необходимы принципиальные изменения в процессе беле ния льносодержащих тканей, позволяющие сократить длительность про цесса и получить высокие качественные показатели и улучшенные потре бительские свойства тканей. Для решения этих задач первоначально в Ивановском НИЭКМИ [144], а за тем в ИХР РАН [145] проведена серия исследований, направленных на повышение эффективности процесса бе ления льносодержащих тканей за счет УФ облучения.

Весьма показательные данные приведены на рис. 42, где отражено влияние спектрального состава источника света на результаты беления суровой льняной ткани белящим составом на основе пероксида водорода при использовании дуговой ртутной лампы среднего давления ДРТ— с максимумом излучения в УФ области при длине волны 253,6 нм и гало генной лампы, излучающей свет в видимой части спектра на границе с ИК областью в районе 700 нм. Как видно, присутствие УФ составляющей в спектре излучение обуславливает значительное ускорение процесса беле ния ткани. Так, при продолжительности обработки более 30 с различие в степени белизны начинает заметно возрастать и составляет более 10 %.

Максимальная же степень белизны составляет 76 % за 120 с облучения.

Это можно расценивать как положительный результат, при нимая во внимание тот факт, что белению подвергалась суровая льняная ткань, а в белящем соста ве отсутствовал хлорсодержащий Белизна, % окислитель.

Для изучения возможности повышения эффективности беле ния льна исследовали влияние УФ излучения на процесс разру 0 20 40 60 80 100 120 шения примесей различных со Время УФ облучения, с единений. Особенно важным при белении льняных тканей является Рис. 42. Влияние спектрального состава деструкция и обесцвечивание источника света на белизну льняной лигниносодержащих примесей.

ткани:

Для оценки влияния УФ света на 1 —ртутная лампа;

2 — галогенная лампа удаление лигнина спектрофото метрическим методом определили его содержание в льносодержащих тканях до и после беления с фотоактивацией.

0, УФ-спектры диоксановых экстрактов 0, Оптическая плотность (D) лигнина льняной (кривые 1, 2) и по 0,5 лульняной (кривые 3, 4) суровых (кри вые 1, 3) и отбеленых (кривые 2, 4) тка 0, ней приведены на рис. 43. Полоса, ха 0, рактерная для лигнина, регистрируется в 0, области 275—290 нм. Представленные 0, данные свидетельствуют о фрагмента 0, ции лигнина, разрушении хромофорных 260 280 300 320 340 группировок, т.к. полоса поглощения, Длина волны, нм характерная для ароматической струк Рис. 43. УФ спектры экстрактов лигнина туры лигнина практически исчезает, что свидетельствует о процессах окисления и удаления лигниновой компо ненты из ткани.

Обратим внимание на то, что метод фотоактивации по сравнению с традиционной технологией беления льна позволяет осуществлять процесс беления льносодержащих материалов с использованием отбеливающих составов на основе пероксида водорода, т.е. без экологически вредных хлорсодержащих окислителей. Однако в этом случае особенно важен во прос выбора активаторов и стабилизаторов, направляющих процесс по оптимальному пути, позволяющему получить высокую степень белизны ткани и при этом предохранить структуру целлюлозного полимера от де струкции. В связи с этим была предпринята попытка придать данному процессу целенаправленный характер по пути повышения эффективности обесцвечивания окрашенных примесей волокна при минимальном повре ждении волокнообразующего полимера за счет использования оптималь ного соотношения активаторов и вспомогательных веществ в белящем растворе. В качестве фотоактиваторов апробирован целый ряд химиче ских реагентов неорганической и органической природы.

На рис. 44 отражено влияние введения наиболее эффективных фотоактиваторов на степень белиз- ны льняной ткани. Как видно, мак- симальная активность активаторов наблюдается в области концентра- Белизна, % ций 0,5—1 г/л. Из данных графика видно, что наилучший эффект дос- бензол мочевина тигнут при использовании бензола. этиленгликоль 74 глицерин Поскольку данное соединение мо- Plot жет отрицательно повлиять на эко- 0,0 0,5 1,0 1,5 2, логическую чистоту процесса бе- Концентрация, г/л ления при окончательном выборе активатора решали компромиссную Рис. 44. Влияние фотоактиваторов на задачу — выбирали вещества, по- повышение белизны льняной ткани зволяющие добиться высоких пока зателей качества — степени белиз ны, сохранности целлюлозы и экологическую безопасность.

С этих позиций наиболее приемлемым оказалась хорошо известная мочевина, которая используется в качестве ТВВ в традиционных процес сах беления. Положительное действие мочевины на фотохимический про цесс беления может быть связано, с одной стороны, с гидротропными свойствами мочевины, с другой — с ее способностью образовывать с пе роксидом водорода более активные промежуточные соединения. Гидро фильные, капиллярные свойства обрабатываемых тканей при этом также улучшаются. Так, влагопоглощение с введением мочевины возрастает в среднем на 10—12 %, капиллярность для полульняных тканей увеличива ется на 20—25 мм.

С целью изучения механизма фотоактивации процесса беления в ИХР РАН исследовали влияние на скорость разложения пероксида водорода различных факторов [145]. На рис. 45 приведены кинетические кривые изменения концентрации Н2О2 в условиях УФ облучения без щелочи (кривая 3) и при введении NaOH в количестве 5 г/л (кривая 2) или моче вины — 1,5 г/л (кривая 4). Для срав 0, нения приведена кинетика разложе Концентрация Н2О2, моль/л 0, ния пероксида в щелочном растворе без УФ облучения (кривая 1). Сопос 0, тавление представленных данных 0,08 позволяет сделать следующие выво 0, ды. Если в отсутствие УФ облучения 0, щелочь, как и следует ожидать, явля 0,02 ется стабилизатором разложения пе 0, роксида водорода, то под воздейст 0 20 40 60 80 вием УФ света в щелочной среде Время УФ облучения, с наблюдается интенсивное разложе Рис. 45. Влияние на кинетику разложения ние пероксида. Введение мочевины в пероксида водорода среды и УФ облучения:

перекисный раствор обеспечивает 1 — щелочной раствор без УФ;

еще более высокую скорость разло 2 — щелочной раствор + УФ;

жения, что является одним из факто 3 — нейтральная среда + УФ;

4 — раствор мочевины + УФ ров ускорения процесса беления тка ней.

Таким образом, выше представленные данные убеждают в целесооб разности и эффективности применения метода фотоактивации для уско рения процесса беления льносодержащих тканей. Сделанный вывод под тверждается также результатами исследования румынских ученых [146], в котором установлено, что фотоактивация процесса беления льняных материалов позволяет повысить белизну и сократить расход химических материалов (до 30 %), а также увеличить капиллярность тканей на 14 %.

В заключение можно отметить, что несмотря на то, что исследования фотохимической активации процессов подготовки тканей находятся еще на начальной стадии, полученные результаты убедительно свидетельст вуют о том, что данный метод заключает в себе значительный потенциал в плане создания прогрессивных высокоэффективных технологических процессов обработки тканей.

2.2 Использование УФ обработок в крашении тканей В разделе текстильной химии, затрагивающем вопросы колорирования волокнистых материалов, весьма актуальны некоторые аспекты фотохи мии. Речь идет в первую очередь об устойчивости окрасок текстильных материалов к воздействию света. С этих позиций фотохимические про цессы играют отрицательную роль, поскольку воздействие световой энер гии на окрашенный материал приводит к фотодеструкции хромофорной системы красителей и, как следствие, обесцвечиванию (выцветанию) со временем окраски текстильных материалов [147]. Однако, как будет пока зано ниже, фотохимические процессы могут играть и "созидательную" роль в процессе формирования окраски текстильных материалов.

2.2.1 Фотохимический способ крашения кубозолями В колорирования текстильных материалов различного волокнистого состава нашли применение кубозоли, которые представляют собой ще лочные (Na- и K-) соли сернокислых эфиров лейкосоединений кубовых красителей полициклического, индигоидного и тиоиндигоидного рядов.

Лейкоэфиры проявляют сродство как к природным волокнам — шерсти, шелку, хлопку, льну, так и к синтетическим, в частности, к лавсановым, что и определяет возможность их применение для крашения текстильных материалов указанного волокнистого состава. Особый интерес кубозоли представляют для однованного крашения смесовых, в особенности, хлоп колавсановых тканей, поскольку они способны равномерно и однотонно закрашивать как хлопковое, так и лавсановое волокна.

Кубозоли сорбируются волокнистыми материалами из щелочных, ней тральных или кислых ванн с добавками электролитов, а затем непосред ственно в волокне в присутствии окислителя при низких рН подвергаются конверсии в нерастворимую форму — кубовый краситель. Эта способ ность лейкоэфиров практически мгновенно при окислении в кислой среде регенерировать исходные кубовые пигменты, из которых они были полу чены, является одним из наиболее ценных свойств, которое определяет ряд преимуществ кубозолей перед кубовыми красителями: технология их применения проще, поскольку они растворимы в воде, лучше ровнота окраски и выше устойчивость окрасок ко всем видам физико-химических воздействий [148].

В зависимости от способа проявления окраски и применяемых окис лителей различают следующие способы крашения кубозолями: нитрит ный, бихроматный, железокупоросный и запарной. Преимущественно на практике применяют нитритный способ, который сравнительно прост и обеспечивает получение хорошо воспроизводимых, ярких и равномерных окрасок. При крашении по этому способу ткань пропитывают красильным составом, содержащим окислитель нитрит натрия (5—10 г/л), а проявле ние окраски осуществляют при обработке влажной или предварительно высушенной ткани в проявительной ванне, содержащей омыляющий агент — разбавленную серную кислоту, где волокнистый материал обра батывается в течение 2—3 с при 50—70 оС [149].

Однако несмотря на очевидную простоту осуществления нитритный способ не нашел широкого применения в красильно-отделочном произ водстве. Основными причинами этого являются экологическая вредность процесса нитритного крашения, связанного с выделением в рабочую зону ядовитых окислов азота, которые образуются в результате взаимодейст вия нитрита натрия и серной кислоты. Другим отрицательным фактором является коррозия пропиточной части оборудования серной кислотой.

Кроме того, кубозоли являются наиболее дорогими из всего существую щего ассортимента красителей. Учитывая это, применение кубозолей оп равдано в тех случаях, когда возможны какие-либо дополнительные тех нико-экономические преимущества от их использования, например, более высокое качество крашения, совмещение нескольких технологических операций в одну стадию и др.

Специфическим свойством лейкосоединений кубовых красителей и их натриевых солей является высокая чувствительность к действию света:

первые фотоокисляются, а вторые фотогидролизуются. Предполагается [150] радикальный механизм фотолиза эфиров лейкосоединений кубовых красителей, сопровождающийся образованием сульфита, сульфата и ди тионита Na по следующим схемам (рис. 46).

При традиционном подходе к проблеме качества красителей чувстви тельность к свету кубозолей всегда рассматривалась как их недостаток.

Однако фотохимическая активность данного класса красителей позволила найти принципиально новую возможность для их применения в крашении Рис. 46. Схемы фотопревращений Na—солей лейкоэфиров кубовых красителей текстильных материалов, основанную на переводе эфиров лейкосоедине ний в исходный кубовый пигмент без использования окислителей в ней тральной среде под воздействием УФ света [151]. Это открывает возмож ность создания экологически чистой фотохимической технологии коло рирования тканей кубозолями, которая сочетает в себе простоту нитрит ного способа, и при этом свободна от его недостатков, т.к. в этом случае не требуется применения нитрита натрия и серной кислоты. Красильный состав в данном случае является однокомпонентным — содержит только водный раствор кубозоля. Это делает фотохимическую технологию кра шения в экологическом отношении наиболее чистой в ряду существую щих способов крашения текстильных материалов.

Следует отметить, что началу всестороннего изучения процесса фото проявления окраски при крашении текстильных материалов кубозолями положили исследования, выполнены в Московском текстильном институ те под руководством проф. Кричевского Г. Е, и результатом комплексно го подхода к проблеме фотохимии кубозолей явилось формирование но вого научного направления.

Табл. 26. Зависимость интенсивности окраски (K/S) от способа крашения Концентрация, Способ проявления окраски Кубозоли г/л Нитритный УФ 1 0,56 0, Красно-коричневый Ж 5 1,15 1, 10 1,50 1, 1 0,79 0, Золотисто-желтый КХ 5 1,00 1, 10 1,2 1, 1 0,79 0, Ярко-розовый Ж 5 1,00 1, 10 1,20 1, 1 0,38 0, Голубой К 5 0,54 0, 10 0,64 0, 1 0,10 0, Фиолетовый К 5 0,24 0, 10 0,61 1, 1 0,60 0, Синий С 5 1,15 1, 10 1,50 1, 1 0,50 0, Серый С 5 0,90 1, 10 1,30 1, 1 0,51 0, Ярко-оранжевый К 5 1,20 0, 10 1,35 1, Изучение влияния времени УФ облучения (при использовании в каче стве УФ источника ртутно-кварцевой лампы среднего давления мощно стью 400 Вт) показало, что практически для всех марок кубозолей в усло виях эксперимента проявление окраски заканчивается через 120 с [152, 153]. Проведено сопоставление качества крашения хлопчатобумажной ткани при использовании УФ способа и традиционного нитритного (табл. 26).

Из данных таблицы следует, что для большинства кубозолей проявле ние окраски фотохимическим способом приводит к получению более ин тенсивной окраски по сравнению нитритным способом. Это, вероятно, связано с тем, в процессе облучения в результате поверхностного нагрева ткани возникающий градиент температуры и влажности направлен из внутренних слоев волокна к наружным, что обуславливает массоперенос красителя к облучаемой поверхности текстильного материала. Отмечен ное приводит к избытку красителя в поверхностных слоях волокна, что обеспечивает увеличение яркости и насыщенности окраски ткани по сравнению с традиционным нитритным способом крашения.

Выявлено важное значение присутствия воды в системе "ткань — кра ситель". В частности, облучение влажных образцов ткани приводило во всех случаях к получению более интенсивной окраски в сравнении с вы сушенной после пропитки ткани. Роль воды обосновывается тем, что она, во-первых, является средой, в которой происходит гидролиз кубозолей, во-вторых, служит источником радикалов, участвующих в проявлении кубозолей.

Изучение влияния концентра ции кубозолей в пропиточной ванне на их степень фиксации показало, что при концентрации 95 3—7 г/л имеется максимум фик Степень фиксации, % сации, после которого происхо дит ее снижение. Кинетика фото проявления кубозолей различных марок показана на рис. 47. Авто ры исследования связывают на блюдающееся снижение степени 0 2 4 6 8 фиксации кубозолей с эффектом Концентрация, г/л Полагают, самоэкранирования.

Рис. 47. Влияние концентрации кубозо- что при определенных концен лей на степень фотопроявления: трациях молекулы красителя, об 1 — голубой К;

2 — красно—коричневый Ж;

разовавшиеся в поверхностных 3 — фиолетовый К;

4 — ярко—розовый Ж;

слоях ткани, создают своеобраз 5 — золотисто—желтый ЖХ;

ный экран и таким образом пре 6 — ярко—оранжевый КХ;

7 — серый С пятствуют фотопроявлению мо лекул еще не проявленного кра сителя [153].

Предполагая радикальный ме ханизм УФ проявления кубозо лей, c использованием метода ЭПР получены кинетические кривые образования радикалов на чистой хлопчатобумажной ткани без пропитки кубозолем — 3, на R, отн. ед.

200 ткани, пропитанной кубозолем золотисто-желтым ЖК – 1, фио летовым К — 2;

при облучении кубозолей в порошке: фиолетово- го К — 4 и золотисто желтого ЖК — 5 (рис. 48). Ак- 20 40 60 80 100 120 140 тивный рост числа парамагнит- Время, с ных частиц наблюдается на хлоп Рис. 48. Кинетика образования радика чатобумажный ткани, пропитан лов на ткани при УФ облучении.

ной растворами кубозолей, при увеличении времени облучения ртутной лампой приблизительно до 120 с.

Дальнейшее облучение не оказывает заметного влияния на образование радикалов, процесс стабилизируется. Сопоставление кинетики фотопро явления кубозолей и образования радикалов показывает, что оба процесса имеют иден тичный характер. Это свидетельствует о радикальном механизме процесса фотопро- явления кубозолей. Интенсивность (K/S) При изучении механизма фотопроявле- 7 ния растворов кубозолей методом электрон- ной спектроскопии обнаружен эффект инги- бирования процесса фотопроявления лейко- эфиров кубовых красителей кислородом воздуха, что является неожиданным, т.к. в традиционных способах проявления кубозо- 0 2 4 6 8 лей кислород, являясь активным реагентом, Концентрация, г/л ускоряет процесс проявления окраски [154].

Предложено для увеличения скорости фото Рис. 49. Влияние концентрации вос проявления кубозолей химически связывать становителей на кинетику фото восстановителями имеющийся в растворе проявления кубозоля серого С:

красителя кислород воздуха. В качестве свя- 1 — дитионит натрия;

2 — гидросульфит зующих реагентов были выбраны вещества натрия;

3 — сульфит натрия;

5 — натрия с различной восстановительной способно- ронгалит;

6 — глюкоза;

7 — натрия сульфид стью: натрия сульфид, натрия гидросульфит, натрия дитионит, натрия ронгалит, двуокись тиомочевины, d—глюкоза и натрия сульфит. Фотопроявление осуществляли на хлопчатобумажный ткани бязь при использовании ртутной лампы ДРТ—400 (400 Вт), время облучения составляло 90 с. Красильный раствор содержал кубозоль (5 г/л), смачиватель (1 г/л) и восстановители (3,5,7 и 10 г/л).

На рис. 49 приведено влияние концентрации восстановителей на сте пень фотопроявления красителя, оцененное по коэффициентам Гуревича Кубелки-Мунка. Анализ кривых свидетельствует о том, что лучшие ре зультаты действия интенсификатора получаются при использовании ди тионита натрия при концентрации 10 г/л. При такой же концентрации вполне хорошие результаты дают натрия сульфит и натрия гидросульфит, менее активными являются натрия ронгалит и глюкоза. Исключение со ставляет натрия сульфид, который не влияет на процесс фотопроявления кубозолей.

Поскольку восстановители должны 130 также участвовать в процессе образо вания радикалов в системе краситель волокно, проведен эксперимент по определению кинетики накопления и 90 гибели долгоживущих парамагнитных R отн.ед центров на хлопчатобумажном волок не в процессе фотопроявления кубозо ля в присутствии двуокиси тиомоче вины при концентрации последней 5 г/л. Количество долгоживущих ради калов, как видно из рис. 50, особенно в начальный момент проявления кубо 10 золя, без двуокиси тиомочевины зна чительно ниже, чем в ее присутствии.

При длительном проявлении количе ство долгоживущих радикалов на тка Рис. 50. Кинетика накопления и ни становится практически одинако гибели парамагнитных центров на вым как с восстановителем, так и без ткани в процессе УФ облучения:

него.

1,3,5 — кубозоли ярко-розовый Ж, Полученные результаты позволили ярко-зеленый С и серый С;

2,4,6 — то же + 5 г/л двуокись тио- авторам [154] предположить, что на мочевины личие кислорода воздуха приводит к образованию устойчивых (долгоживущих) радикалов, которые, в отличие от короткоживущих, слабо участвуют в процессе фотопроявления кубо золя, уменьшая выход пигмента на волокне. Введение в систему восста новителя уменьшает количество долгоживущих парамагнитных центров на хлопчатобумажный ткани. Наблюдаемое при этом количество прояв ленного красителя возрастает.

Дальнейшее развитие фотохимическая технология получила в работах, проводимых автором с сотрудниками в Ивановском НИЭКМИ. Отправ ной точкой для проведения исследований были результаты работ, выпол ненных в Московском текстильном институте и рассмотренные выше.

Следует отметить, что при всей новаторской ценности они не дают ответа на вопрос о путях промышленного осуществления фотохимической тех нологии крашения. Например, рекомендуемые параметры фотохимиче ского способа крашения [155] предусматривали продолжительность УФ облучения ткани в течение 90—120 с. Очевидно, что при таком времени обработки общая длина зоны УФ облучения при фабричных скоростях проводки ткани (60 м/мин) должна составлять соответственно 90—120 м, что конструктивно едва ли осуществимо и экономически не оправдано.

Поэтому основной задачей при проведении дальнейших исследований являлось изучение возможности сокращения продолжительности процес са УФ проявления.

Интенсивность (K/S) 4 3 Интенсивность (K/S) 2 3 0 1 2 3 4 Время УФ облучения, с 0 10 20 30 40 50 Время УФ облучения, с Рис. 51. Влияние мощности УФ источ- Рис. 52. Влияние расстояния от УФ ника на кинетику фотопроявления кубо- источника до ткани на интенсивность золя серого С: окраски ткани при мощности 1000 Вт:

1—3 — мощность 240, 400 и 1000 Вт 1—3 — расстояние 40, 20 и 10 см С целью разработки рационального процесса фотоколорирования тка ней проведена комплексная оценка влияния различных факторов на про цесс проявления кубозолей под воздействием УФ света. Прежде всего изучили влияние энергетических факторов на процесс фотопроявления.

Как известно, освещенность объекта определяется мощностью источника и расстоянием от него до поверхности облучаемого образца. Проиллюст рируем влияние данных факторов на кинетику фотопроявления кубозоля серого С на хлопчатобумажный тканях. Наиболее значительное влияние на скорость фотопроявления кубозолей оказывают мощность УФ источ ника (рис. 51) и его расстояние до ткани (рис. 52). Так, если при мощно сти лампы 1000 Вт и расстоянии 10 см максимальная степень фиксации кубозоля достигается за 5—6 с облучения, то при мощности 240 Вт и рас стоянии 40 см на это уже требуется 120 с. Таким образом, скорость фото проявления можно регулировать параметром энергетической освещенно сти, что имеет значение при решении задачи аппаратурного оформления технологического процесса фотоколорирования тканей.

3 4 Интенсивность (K/S) Интенсивность (K/S) 2 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5 Время УФ облучения, с Время УФ облучения, с Рис. 53. Влияние влажности ткани на Рис. 54. Влияние поверхностной плот кинетику фотопроявления кубозоля ности на интенсивность окраски при серого С при мощности УФ источника мощности 1000 Вт и расстоянии 10 см:

1 — саржа (240 г/м2);

2 — тик (180 г/м2);

1000 Вт и расстоянии 20 см:

3 — миткаль (100 г/м2) 1—4 — влажность 10, 40, 80 и 120 % Важным представлялось оценить влияние на результаты фотопроявле ния свойств самой ткани — влагосодержания и поверхностной плотности.

Из рис. 53 видно, что зависимость кинетики фотопроявления от влажно сти носит экстремальный характер. Таким образом, существует область оптимальной влажности ткани (80—100 %), обеспечивающей максималь ную степень полезного использования красителя. Влияние на фотопрояв ление поверхностной плотности отражено на рис. 54, из которого следует, что с ее увеличением интенсивность окраски ткани снижается.

С целью оптимизации процесса фотопроявления и установления вза имного влияния факторов на результаты УФ крашения ткани и изменение их физико-механических свойств применили метод математического мо делирования на основе множественного регрессионного анализа [156].

5, Интенсивность Интенсивность 4, 3, 2 2,4 1, 6 40 Х Х 4 0 15 (Х100) 20 30 35 40 в) а) Х Х Рис. 55. Модельные зависимости ин тенсивности окраски ткани при време ни облучения 5 с от параметров про цесса: а) расстояния (Х1, см) и мощно Интенсивность 4 сти источника (Х2, Вт );

б) мощности (Х2, Вт) и времени облучения (Х3, с);

в) поверхностной плотности (Х4, г/м2) и 6 влажности (Х5, %).

3 Х 0 2 4 б) 6 8 При построении математических моделей функциями отклика являлись интенсивность окраски тканей и потеря механической прочности ткани, а переменными величинами — расстояние от УФ источника до ткани, мощ ность УФ лампы, время УФ обработки, поверхностная плотность и отно сительная влажность ткани. Ряд частных решений математической модели, демонстрирующих влияние исследуемых факторов на интенсив ность окраски хлопчатобумажный ткани, представлен в трехмерном про странстве на рис. 55, а — в.

Важное значение имеет влияние УФ обработки на механическую прочность волокнистого материала. На рис. 56 показано относительное изменение разрывной нагрузки хлопчатобумажной ткани миткаль (по ос нове) в зависимости от мощности УФ источника и времени облучения. Из графика видно, что в зависимости от параметров УФ облучения наблюда ется как потеря механической прочности, так и некоторое упрочнение волокна по сравнению с необработанной тканью, что имеет место при мощности УФ источника в интервале 0,4—0,6 КВт. Упрочнение волокна в условиях УФ обработки, вероятно, объясняется сшиванием полимера целлюлозы под воздействием УФ света. Отмеченное вполне может иметь место [131] и обусловлено тем, что при определенных параметрах обработки процессы фотосшивки волокнообра зующего полимера преобладают над Прочность, % деструктивными процессами, приводя к - повышению прочности волокна.

- Проведена оценка влияния структу -10 ры кубозолей (рис. 57) на скорость и -14 степень их фотопроявления. Так, наибо -18 6 лее легко проявлющимися являются ку с я, ем бозоли индигоидной и тиоиндигоидной 2 Вр структуры (а), которые составляют боль шинство в ассортименте данного класса красителей. Меньшей фотоактивностью Рис. 56. Влияние параметров УФ обра обладают кубозоли полициклокетоновой ботки на механическую прочность тка структуры (б, в). К ним относятся ни.

сятся 4 кубозоля (по два красителя жел тых и зеленых марок).

Из представленных на рис. 58 кине тических данных видно, что процесс фотопроявления кубозолей индигоидной (розовый Ж) структуры уже при минимальной продолжительности облучения 3 с (при мощности источника 1000 Вт) выходит на равновесное со стояние и степень фиксации достигает максимального значения. В случае же кубозоля полициклокетоновой структу ры (золотисто-желтый ЖХ) процесс фо топроявления более продолжителен во времени и заканчивается не менее чем за 8 с обработки. Следует отметить, что фотоактивность кубозолей снижается с ростом числа конденсированных струк тур (циклов) в молекуле красителя. Их увеличение в ряду красителей полицик лической структуры приводит к тому, что процесс фотопроявления под воз действием УФ света от ртутной лампы Рис. 57. Строение молекул кубозолей останавливается на стадии образования лейкокислоты и далее не идет [152]. Отме ченное относится к кубозолям ярко зеленому С и ярко-зеленому Ж.

Из сказанного выше вытекает проблема получения зеленой окраски тканей в усло- Золотисто 7 желтый ЖХ Интенсивность (K/S) виях фотохимического способа крашения, которую логично решить в соответствии с субтрактивным синтезом цвета путем при- менения смеси красителей желтого и голу- 2 бого цветов. Это, в свою очередь, ставит Розовый Ж задачу подбора смеси красителей для вос 0 2 4 6 произведения заданного (эталонного) цвета Время облучения, с ткани. Для ее решения разработан новый метод расчета рецептур крашения, бази- Рис. 58. Влияние структуры кубозо рующийся на моделировании цвета ткани на лей на кинетику фотопроявления:

основе множественного регрессионного ана- 1,2 — концентрация 9 и 12 г/л лиза [157].

Суть метода состоит в том, что получают систему из трех уравнений в виде полиномов второй степени. При этом функцией является координата цвета (светлота, насыщенность и цветовой тон), а независимыми пере менными — концентрации красителей в красильном составе, а также па раметры процесса крашения (продолжительность УФ облучения, мощ ность излучения и пр.). Искомая комбинация красителей, обеспечиваю щая воспроизведение заданного цвета, получается путем решения систе мы уравнений при наложении ограничений, численно соответствующих координатам цвета окраски эталонного образца. Для более детального ознакомления с описываемым методом моделирования цвета можно обра титься к работе [158].

Данную методику продемонстрируем на примере образца ткани, вы бранного в качестве эталона, который был окрашен в сложный цвет "ха ки" по нитритному способу в фабричных условиях с использованием ли нии кубозолевого крашения ЛКК—140. Красильный состав в этом случае содержал кубозоли золотисто-желтый ЖХ, ярко-зеленый С и серый С при концентрациях соответственно 1,5, 13,3 и 6,0 г/л. Как видно, определяю щим цвет эталонного образца является кубозоль ярко-зеленый С. Для воспроизведения зеленой окраски в данном случае были выбраны кубозо ли золотисто-желтый ЖХ и синий О. Для данной смеси красителей по строили математические модели зависимостей цветовых показателей ок раски от концентрации красителей и времени УФ облучения (при посто янном уровне мощности 1000 Вт). Графическое их представление дано на рис. 59.

Рис. 59. Зависимость светлоты окраски L (а), насыщенности C (б) и цветового тона H (в) от концент раций кубозолей золотисто желтого Ж (С1) и синего О (С2).

Для определения искомой комбинации красителей и времени УФ об работки, при которых обеспечивается воспроизведение эталонного цвета, требуется решить систему из полученных уравнений при наложении ог раничений, численно соответствующих цветовым показателям эталонного образца (светлота — 37,1 %, насыщенность — 17,5 % и цветовой тон — 182,1 градусов цветового круга).

Искомую совокупность параметров, например, при времени УФ обра ботки 4 с, графически можно представить (рис. 60) как область концен траций красителей, которая ограничивается сечениями поверхностей по уровням, численно равным заданным граничным значениям светлоты, насыщенности и цветового тона для эталонного образца и являющейся общей для всех трех моделей (область А).

Из полученных данных можно сделать практически важный вывод о том, что фотохимический способ обеспечивает более экономичное ис пользование красителей, т.к. для получения одинаковой окраски требует ся суммарная концентрация кубозолей примерно на 30 % меньше по сравнению с нитритным способом крашения.

Одной из современных тенденций раз вития технологии красильно-отделочного производства является совмещение не скольких технологически разрозненных операций в одну стадию, что повышает эффективность технологического процесса и дает значительную экономию матери альных и энергетических ресурсов. Объек тивными предпосылками для создания совмещенного процесса крашения хлопко полиэфирных тканей кубозолями и мало термореактивны сминаемой отделки ми смолами являются следующие. Во- Рис. 60. Область оптимальных пара первых, кубозоли хорошо совмещаются с метров, обеспечивающих воспроиз отделочными препаратами на основе ведение заданного цвета ткани.

предконденсатов термореактивных смол. Их одновременное присутствие в волокне не сказывается отрицательно на процессе фотопроявления ок раски и реакции смолообразования. Во-вторых, обладая сродством к лав сановому волокну, кубозоли равномерно и однотонно закрашивают хлоп ковый и синтетический компоненты смесовой ткани. Характеризуясь не высокой субстантивной активностью, они равномерно выбираются из плюсовочной ванны и обеспечивают равномерное окрашивание полотна ткани. Дополнительным фактором, положительно влияющим на равно мерность крашения ткани, является то, что на стадию сушки ткань посту пает после УФ облучения, когда краситель находится в волокне уже в проявленном состоянии в виде частиц кубового пигмента, связанных во локном силами межмолекулярного взаимодействия. Это резко снижает миграцию красителя на последующей стадии сушки ткани. И, наконец, данная технология является экологически чистой, так как не требует при менения химических препаратов, загрязняющих окружающую среду. По скольку в условиях фотохимического совмещенного способа крашения и малосминаемой отделки в волокне ткани не содержится каких-либо дру гих химических компонентов, кроме тех, которые используются в заклю чительной отделке, создается уникальная возможность исключения опе рации промывки ткани на завершающей стадии обработки.

Основными технологическими задачами при разработке такого техно логического процесса крашения и отделки являются, с одной стороны, обеспечение требуемой устойчивости окраски ткани к физико химическим воздействиям, а с другой — придание ткани несминаемости на уровне гостированных показателей. Исходя из вышесказанного, основ ными факторами, влияющими на прочность окраски и эффективность малосминаемой отделки, являются концентрации в технологическом рас творе красителя и отделочного препарата, а также продолжительность УФ обработки ткани.

В качестве объектов исследования [159] были выбраны сорочечная хлопколавсановая ткань "Спартак" (хлопок — 55 %, лавсан — 45 %) и кубозоль серый С. Образцы ткани пропитывались красильно-отделочным составом, содержащим краситель и препарат для малосминаемой отделки карбамол ЦЭМ, отжимались и подвергались воздействию УФ излучения с использованием лабораторной установки, снабженной дуговой ртутной лампой мощностью 1 КВт. Далее образцы подсушивались и термообраба тывались горячим воздухом при температуре 160 оС в течение 4 мин. Ка чественный анализ образцов тканей производился по стандартным мето дикам.

Используя метод множественного регрессионного анализа исследова ли влияние концентраций кубозоля и отделочного препарата, а также времени УФ облучения на степень несминаемости ткани и прочность ок раски к воздействию трения. Последний показатель определялся инстру ментально как цветовое различие Е по степени закрашивания белого фо на (ГОСТ 9733.0-83). Полученные зависимости приведены на рис. 61 и рис. 62 в графическом виде в трехмерных координатах.

Устойчивость окраски ( E) Несминаемость, % 6 4 60 110 58 3 Х 70 Х Х Х Рис. 61. Влияние концентрации краси- Рис. 62. Влияние концентрации карба теля (Х1) и карбамола (Х2) на устойчи- мола (Х2) и времени облучения (Х3) на вость окраски к воздействию сухого степень несминаемости ткани.

трения.

Из графиков видно, что увеличение концентраций кубозоля и смолообразующего агента, с одной стороны, приводит к возрастанию показателя Е, что свидетельствует о снижении устойчивости окраски ткани к воздействию трения. С другой стороны, увеличение содержания отделочного препарата положительно сказывается на результате мало сминаемой отделки – несминаемость ткани возрастает. Следовательно, существует оптимальная область концентраций красителя и отделочного препарата, обеспечивающая качество крашения и отделки ткани на тре буемом уровне. Проведенные расчеты показали, что прочностные показа тели окраски соответствуют нормам НТД в том случае, когда концентра ции карбамола ЦЭМ и кубозоля находятся в пределах 80—100 г/л и 1— 5 г/л соответственно. Данный уровень концентрации красителя обеспечи вает крашение тканей в светлые и средние тона, что подходит для обшир ной группы хлопколавсановых тканей сорочечного и плащевого ассорти мента.

В ходе исследований выявлен важный факт положительного влияния УФ обработки ткани на процесс смолообразования. Так, из рис. 62 видно, что увеличение продолжительности УФ обработки приводит к возраста нию степени несминаемости ткани. Это, вероятно, связано с активацией процесса смолообразования в результате воздействия УФ света.

С целью технико-экономической оценки разработанного одностадий ного способа крашения и малосминаемой отделки хлопколавсановых тка ней провели его сравнение с традиционной технологией, которая преду сматривает использование двухстадийного термофиксационно-запарного способа крашения смесью красителей (дисперсных, кубовых, активных), осуществляемого на двух линиях типа ЛКСТ (линия красильно сушильная термическая) и ЛКС (линия красильно-сушильная) и заключи тельную отделку ткани на линии типа ЛЗО. Проведенные расчеты показа ли, что использование новой технологии позволит сэкономить в расчете на 1000 м ткани (шириной 160 см) электроэнергии — 200 КВт.час, пара — 2800 кг, воды — 12 м куб.

В заключение следует отметить, что перспектива дальнейшего разви тия фотохимической совмещенной технологии колорирования и заключи тельной отделки тканей связана с применением бесформальдегидных от делочных препаратов, что гарантирует исключение стадии промывки тка ни из технологического цикла, а также фотоотверждаемых композиций, предназначенных для сообщения тканям специальных (огнезащитных, водоотталкивающих) свойств.

2.2.2 Экспериментальное оборудования для УФ обработки тканей Техническая задача практического осуществления фотохимической технологии крашения тканей решалась автором в рамках деятельности научно-технической фирмы ”ВПК ЛТД” (г. Иваново).

Созданию экспериментального образца промышленного оборудования предшествовал анализ и обоснование выбора типа источника УФ излуче ния. Так, в качестве источников УФ излучения для осуществления фото химических реакций в технологических процессах наиболее часто ис пользуют ртутные лампы. Такая лампа представляет собой изготовленный из кварцевого стекла сосуд (трубку), из которой удален воздух и в кото рый введено небольшое количество ртути и инертного газа. Питание лам пы электрическим током производится через электроды, впаянные в кон цы трубки. При наложении напряжения на электроды молекулы газа в межэлектродном пространстве ионизируются и возникает электрический разряд. Имеющаяся в лампе ртуть испаряется и в результате возбуждения электрическим разрядом начинает люминисцировать. Спектры излучения ртутных ламп линейчаты и могут состоять из двухсот и более линий раз личной интенсивности. Однако максимальная энергия излучения ртутной лампы всегда содержится в какой-либо одной эмиссионной полосе. На пример, порядка 90 % энергии излучения ртутной лампы среднего давле ния приходится на полосу 253,6 нм [160].

Другим промышленным источником УФ света являют ся ксеноновые лампы. В тех нике нашли широкое приме нение дуговые ксеноновые трубчатые лампы типа ДКСТ, мощность которых лежит в пределах от 1 до 20 КВт [161].

По конструкции ксеноновые лампы сходны с ртутными и отличаются от последних тем, Рис. 63. Зависимость относительной мощ ности излучения ксеноновой лампы от дли- что в качестве газоразрядной ны волны. среды применяется инертный газ ксенон. Спектр излучения ксеноновых ламп представлен на рис. 63.

Как видно, он является непрерывным и включает в себя как УФ, так и видимую и ИК области. Отмеченный факт явился определяющим при выборе УФ источника, т.к. для большинства кубозолей зона максималь ной спектральной чувствительности заключена в пределах 300—500 нм [148]. Данное обстоятельство делает нецелесообразным применение ртут ных ламп с узким спектральным составом. С другой стороны, присутст вие в спектре ИК излучения может оказаться полезным в том случае, ко гда технологический процесс предусматривает тепловое воздействие на ткань (например, при совмещении процессов сушки и крашения). Отме ченное делает ксеноновые лампы универсальным типом источника излу чения, пригодного для осуществления как фотохимических, так и терми ческих процессов.

При альтернативном выборе типа источника учитывались также и дру гие обстоятельства. Характерной особенностью ртутных ламп является наличие достаточно длительного начального периода разгорания, в ходе которого процесс горения лампы выходит в номинальный режим. Другой особенностью является то, что повторный розжиг лампы возможен только после ее охлаждения и конденсации паров ртути. Это вызывает опреде ленные трудности при осуществлении непрерывных технологических процессов обработки ткани, связанных с транспортировкой обрабатывае мого материалов через зону УФ облучения.

Одним из нежелательных побочных явлений, возникающих при экс плуатации ртутных ламп, является образование озона в результате по глощения кислородом коротковолнового излучения с длиной волны в районе 200 нм. Озон сильно поглощает свет в УФ области и его присутст вие в воздухе может приводить к существенным нежелательным флук туациям интенсивности УФ излучения лампы. С другой стороны, озон является взрывоопасным газом и оказывает вредное воздействие на здо ровье человека. Недостатком ртутных ламп является также и то, что при их разрушении выделяющаяся ртуть представляет экологическую опас ность для окружающей среды.

Ксеноновые лампы в отличие от ртутных являются взрыво- и пожаро безопасными и экологически чистыми. У них отсутствует период возго рания, т.е. они являются безинерционными, а коэффициент мощности сети близок к 1 [161]. Важно отметить, что нижняя граница спектра ксе нона лежит в районе 300 нм (рис. 63). Это обуславливает отсутствие обра зования озона в процессе горения ксено новых ламп, что делает их более безопас ными и экологически чистыми в эксплуа тации. Таким образом, принимая во вни мание отмеченные положительные факто ры при конструировании эксперименталь ного оборудования в качестве источника УФ излучения большой мощности были выбраны дуговые ксеноновые лампы.

В результате научно исследовательских и проектно конструкторских изысканий, проведенных фирмой ”ВПК ЛТД”, для практического осуществления фотохимической техноло гии крашения был разработан новый спо Рис. 64. Схема ультрафиолетовой соб крашения тканей, основанный на крат термической камеры.

ковременной обработке материала УФ излучением от дуговых ксеноновых ламп [162], а также создано принци пиально новое терморадиационное оборудования для УФ обработки тка ней. Оно представляет собой малогабаритную ультрафиолетовую терми ческую камеру (УФТК), снабженную ксеноновыми лампами [163].

На рис. 64 приведена схема УФТК. Она включает корпус камеры (1) с теплоизоляцией, внутри которого размещены система транспортиров ки (2) полотна ткани (3) и источники УФ излучения (4). Установка также снабжена вытяжной (5) и приточной (6) вентиляцией. Для удобства экс плуатации в камере имеются двери обслуживания (7).

Фирмой ”ВПК ЛТД” совместно с машиностроительным заводом ”Ив текмаш” изготовлено два экспериментальных образца УФТК на рабочую ширину 140 и 180 см. Ниже в табл. 27 представлены технические показа тели оборудования. Оба образца нового УФ оборудования установлены и прошли стадию промышленных испытаний на текстильных фабриках Ивановского региона.

Табл. 27. Техническая характеристика УФТК Показатели УФТК—140 УФТК— Длина заправки, м 11 Количество УФ источников 10 Мощность одного УФ источника, КВт 10 Суммарная мощность, КВт 100 Габариты, мм: длина 1600 Ширина 2000 Высота 2000 Вес, кг 1500 Но прежде чем перейти к рассмотрению результатов тех нологических испытаний уме стно будет отме Рис. 65. Технологическая схема линии ультрафиолетового тить, что для крашения тканей.

осуществления фотохимического способа крашения требуется специальная красильная линия [164], имеющая в своем составе плюсовку (1), УФ камеру (2), про мывное (3) и сушильное (4) оборудование (рис. 65). Как видно, состав линии (за исключением УФ камеры) традиционен для большинства по точных красильных линий. Это делает возможным модернизацию суще ствующего красильного оборудования путем дополнительного его уком плектования УФТК.

Табл. 28. Результаты крашения хлопчатобумажной ткани "Костюмная" с использованием УФ оборудования Л Цветовые показатели Красильный состав Вариант № / H, крашения 1 2 3 4 L, % C, % E И гр.

Л 51,9 28,9 15, 1 двухстороннее 5 0, И 51,3 29,4 14, Л 51,9 30,0 15, 2 одностороннее 5 31, И 76,2 10,5 1, Л 65,0 49,9 3 двухстороннее 5 0, И 64,6 49,8 Л 63,5 52,2 4 одностороннее 24, И 74,4 30,1 Л 55,6 20,3 5 двухстороннее 5 0, И 55,8 20,4 Л 55,8 20,4 6 одностороннее 5 18, И 71,4 10,4 Л 80,8 39,4 88, 7 двухстороннее 5 1, И 80,8 38,2 88, Л 81,3 39,6 90, 8 одностороннее 5 24, И 84,8 15,8 88, Л 44,6 34,3 40, 9 разностороннее 18, И 26,0 20,2 18, Л 55,8 13,5 10 разностороннее 38, И 69,0 24,2 93, Примечание. Красители 1-4 — кубозоли серый С, красно-коричневый, зо лотисто-желтый ЖХ и розовый Ж при концентрации 5 г/л. L, C, H — цвето вые показатели светлота, насыщенность и цветовой тон;

E — цветовое раз личие лицевой (Л) и изнаночной (И) сторон полотна ткани.

Результаты крашения в производственных условиях хлопчатобумаж ной ткани с использованием УФТК—140 представлены в табл. 28 [165].

На основании проведенных испытаний можно констатировать, что фото химический способ и созданное оборудование позволяют окрашивать ткани в светлые и средние тона при скорости проводки 30—60 м/мин.

Следует отметить, что для получения более интенсивных окрасок ткани, соответствующих крашению в темные тона, требуется применение в со ставе красильной линии двух единиц УФ оборудования.

В табл. 28 продемонстрирована также возможность получения ориги нальных колористических эффектов, а именно одностороннего крашения, имитирующее "джинсовый" эффект, и разностороннего крашения, когда лицевая и изнаночная стороны полотна ткани окрашены в различные цве та. Важным является то, что данные эффекты невозможно получить с ис пользованием традиционных способов крашения другими классами кра сителей.

Проведена проверка в промышленных условиях действия интесифика тора процесса фотопроявления кубозолей (восстановителя гидросульфита натрия) на примере крашения хлопчатобумажной ткани в сложный цвет "хаки" смесью красителей серого С и золотисто-желтого ЖХ.

Результатами, представленными в табл. 29, подтверждается положи тельное влияние гидросульфита. Его действие проявляется в заметном увеличении насыщенности окраски ткани. Цветовой анализ окрашенных образцов ткани показал, что наблюдается смещение цветового тона окра ски в желтую область. Это свидетельствует об интенсификации процесса фотопроявления кубозоля золотисто-желтого ЖХ, который является наи более трудно проявляемым красителем. Из табличных данных видно, что при наличии в красильном составе гидросульфита насыщенность окраски ткани, окрашенной желтым красителем, возрастает на 9 %.

Табл. 29. Влияние гидросульфита натрия на цветовые показатели окраски ткани Концентрация, г/л Цветовые показатели Красильный состав гидро кубозоля L, % C, % H, град.

сульфита 53,8 12,6 45, Серый С Красно-коричневый 5 53,4 15,8 54, Золотисто-желтый ЖХ 5 80,8 38,2 88, Золотисто-желтый ЖХ 5 5 79,6 47,0 88, В ходе испытаний представляло интерес сопоставить по эффективно сти фотохимический способ крашения с традиционным нитритным спо собом. С этой целью провели оценку влияния параметров оборудования (числа одновременно работающих УФ источников и скорости проводки ткани) на результаты крашения хлопчатобумажной ткани бязь [166]. Ис пользовали красильный состав, содержащий кубозоли (г/л): серый С (3,5), красно-коричневый (3,2) и ярко-розовый Ж (0,6).

На основе метода множественного регрессионного анализа получили математическую модель в виде полинома второй степени, адекватно опи сывающую зависимость интенсивности окраски ткани (K/S) от числа ра ботающих УФ ламп и скорости проводки ткани. В графическом виде дан ная модель представлена на рис. 66. С ее помощью определили параметры работы УФ оборудования для воспроизведения результатов крашения, аналогичных нитритному способу. Из рис. 67 можно видеть, что для по лучения окраски ткани, соответствующей нитритному способу, например, при скорости проводки ткани 20 м/мин необходимо одновременно рабо тающих 4-х УФ источников, при скорости 40 м/мин — 5-ти источников, а при 50 м/мин требуется работа 6-ти источников.

Исходя из комплексной оценки результатов проведенных исследова Рис. 66. Зависимость интенсивности Рис. 67. Уровень интенсивности окраски ткани от скорости проводки окраски ткани, соответствующей ткани и числа работающих УФ ламп. крашению по нитритному способу.

ний и промышленных испытаний можно сделать вывод, что наиболее це лесообразным как с технологической, так и технико-экономической точек зрения является применения фотохимического способа и созданного УФ оборудования для осуществления ускоренного одностадийного способа крашения смесовых хлопколавсановых тканей.


Табл. 30. Результаты крашение хлопколавсановых тканей по фотохимическому способу Волокнистый Цветовое Ткань Цветовые показатели состав (%) различие (арти кул) ПЭФ ХЛ L, % C, % H, град. (E) Бязь 0 100 51,53 19,05 60,63 1, СП-306 27 73 54,66 20,62 61,42 0, СП-322 48 52 53,22 19,83 60,83 0, 3С21КВ 76 24 64,42 24,27 59,38 0, 52418 100 0 63,35 24,64 59,71 1, Примечание. Красильный состав содержал смесь кубозолей (г/л): серого С (3,5), красно-коричневого (3,2) и ярко-розового Ж (0,6).

В табл. 30 отражены результаты испытания УФ оборудования на ра бочую ширину 180 см в составе линии кубозолевого крашения ЛКК— при крашении хлопколавсановых тканей различного ассортимента. Там же для сравнения приведены данные по окрашиванию хлопкового и лав санового волокна однокомпонентных тканей [166].

В ходе испытаний установлено, что разработанное оборудование обеспечивает однотонное закрашивание хлопкового и лавсанового воло кон смесовой ткани, а также равномерное крашение ткани по ширине по лотна. Показатель цветового различия (E), измеренный по краям полот на тканей, свидетельствует о достаточно высокой равномерности окраски тканей по ширине.

Следует обратить внимание на то, что показатель светлоты (L), ха рактеризующий интенсивность окраски тканей, при увеличении в них относительного содержания лавсанового волокна от 0 до 100 %, т.е. при переходе от хлопчатобумажной ткани к лавсановой уменьшается незна чительно (на 12 %). Из этого можно сделать вывод, что разработанное УФ оборудование позволяет окрашивать не только смесовые хлопколав сановые ткани, но и чисто полиэфирные ткани в светлые и средние тона.

Устойчивость получаемых окрасок хлопчатобумажных и хлопколавсано вых тканей к бытовым обработкам, а также механическая прочность об работанных тканей находятся на уровне, допустимом действующими ГОСТами.

Провели технико-экономическую оценку одностадийной фотохимиче ской технологии крашения хлопколавсановых тканей. Для сравнения в качестве прототипа был выбран наиболее распространенный двухстадий ный способ крашения хлопколавсановых тканей смесью дисперсных и кубовых красителей, который реализуется с помощью двух поточных ли ний (линия крашения и сушки ЛКС—180, и линия крашения, сушки и термообработки ЛКСТ—180). Примечательно, что УФ способ позволяет сократить число необходимых стадий обработки ткани с 8 до 4 за счет исключения из технологической цепочки операций предварительной сушки, термообработки и запаривания ткани, и соответствующего обору дования для их реализации. Как следствие, применение УФ оборудования обеспечивает снижение удельных расходов электроэнергии, пара и воды соответственно в 3,7, 3,9 и 3,6 раза, а занимаемых площадей под оборудо вание и металлоемкости — в 1,4 и 2 раза.

Подводя итог настоящей главе, отметим следующее. Фотохимическая технология в ряду других технологий крашения текстильных материалов является одной из наиболее современных как в техническом, так и в эко логическом отношениях. Представленные выше данные дают основание утверждать, что фотохимический способ крашения является на сегодняш ний день единственной технологией колорирования, которая удачно со вмещает в себе два важнейших преимущества — простоту осуществления и экологическую чистоту. Так, процесс крашения включает в се бя минимальный набор технологических операций (пропитку ткани кра сильным раствором, УФ облучение влажной ткани, промывку и сушку).

Экологическая чистота процесса крашения обусловлена тем, что красиль ный раствор не содержит помимо красителя других химических веществ.

Поэтому отсутствуют какие-либо вредные выделения в атмосферу произ водственного помещения, а промывочные воды содержат только незначи тельное количество смытого с ткани кубового красителя.

Отметим также универсальность фотохимической технологии, т.к. она применима для крашения тканей не только из натуральных волокон, но и из смеси натуральных (целлюлозных, белковых) с синтетическими волок нами. Это оказывается возможным благодаря закрашиванию синтетиче ского волокна в условиях фотохимического способа крашения. Таким образом, создается весьма привлекательная возможность упрощенного одностадийного крашения смесовых тканей и в первую очередь хлопко лавсановых, которые на сегодняшний день считаются наиболее перспек тивной группой тканей.

Экономические выгоды в сравнении с другими технологиями склады ваются из отмеченных выше факторов и подтверждаются технико экономическими расчетами и проведенными технологическими испыта ниями нового оборудования. Внедрение фотохимической технологии в практику красильно-отделочного производства позволит дать "вторую жизнь" кубозолям, которые в последнее время из-за их дороговизны и экологической вредности нитритного способа крашения практически вы шли из употребления на отечественных текстильных предприятиях.

2.2.3 Фотопечатание тканей Употребляя термин "фотопечатание" нужно подчеркнуть, что в дан ном случае речь идет не о печатании в собственном смысле этого слова, а о физико-химическом явлении, основанном на чувствительности различ ных веществ к энергии светового излучения, которое используют для об разования изображений, имитирующих печатные рисунки. Принцип спо соба состоит в пропитывании текстильного материала раствором химиче ского реагента или красителя, чувствительного к действию света, в нало жении на ткань шаблона с рисунком (фотоформы) и освещении источни ком УФ света. На заключительной стадии следует промывка для удаления незакрепленного или разрушенного красителя [167].

Образование на ткани рисунка можно осуществить тремя способами:

1. разрушением окрашенного соединения при облучении;

2. модификацией поверхности ткани путем образования или привива ния веществ, которые при последующих обработках могут вызвать мест ное связывание красителя.

3. образованием окрашенного соединение при облучении.

К числу первых способов относится метод, основанный на примене нии светочувствительных диазосоединений. Диазосоединения (диазоти рованные ароматические амины), как известно, являются одной из со ставляющих для получения нерастворимых азокрасителей, которые син тезируются непосредственно на волокне в результате реакции азосочета ния азо- и диазосоединений [168].

Характерной особенностью диазосоединений является их чувстви тельость к УФ свету, под действием которого они разлагаются по схеме [169]:

Следствием этого являет ся образование веществ, не способных в дальнейшем к реакции азосочетания, т.е. к образованию ок рашенного пигмента. Поэтому, если на ткань нанести раствор светочувст вительного диазосоединения и после сушки полученный материал облу чить, то на местах, подвергшихся действию света, диазосоединение будет разлагаться. Экспонируя материал через диапозитив, содержащий участки различной оптической плотности, можно получить копию, на которой в местах, соответствующих высокой оптической плотности оригинала, диа зосоединение сохранилось и, наобо рот, отсутствует под прозрачными участками оригинала. Если облу ченный материал в дальнейшем об работать веществом, способным вступать в реакцию азосочетания, то на местах, где сохранидлось диазо соединение, образуется нераствори мый пигмент.

С технологической точки зрения возможны два варианта получения фотоизображения на материале. В первом из них светочувствительный Рис. 68. Фотоактивные метакрило слой содержит совместно с азосо вые производные.

ставляющей диазосоединение в ус ловиях, исключающих возможность реакции азосочетания в неэкспони рованном материале. После экспозиции изображение проявляется в ще лочной среде. По второму варианту в светочувствительном слое находит ся только диазосоединение и проявление производится путем нанесения на экспонированный материал раствора, содержащего азосоставляющую и щелочной агент.

Рис. 69. Влияние фотохимической Рис. 70. Влияние рН среды и концент рации модификатора на -потенциал модификации хлопка на накрашивае мость ткани при крашении кислотным хлопкового волокна:

(1) и активным (2) красителями. 1— исходное волокно;

2,3 — модифициро ванное волокно при времени облучения 5 и 1 мин.

Вторую группу иллюстрирует способ получения графических изобра жений на текстильном материале путем целенаправленного изменения накрашиваемости волокнообразующего полимера, в частности, хлопково го волокна за счет прививки ряда фотоактивных метакриловых производ ных под воздействием УФ света [170]. Данные соединения (MOETMAC, MAPTAK и SPM), изображенные на рис. 68, содержат анионактивные и катионактивные группы и имеют функцию изменять сродство между мо лекулами красителя и волокнообразующего полимера. В цитируемой ра боте образцы хлопчатобумажной ткани пропитывали водным раствором фотоактивных компонентов, высушивали и облучали УФ светом от ртут ной лампы низкого давления в течение 0—5 мин. Промытые после облу чения образцы ткани окрашивались методом истощения красильной ван ны.

На рис. 69 показано изменение накрашиваемости хлопка (интенсив ность окраски ткани K/S) в результате фотохимической модификации с использованием препарата MOETMAC при крашении кислотным краси телем C.I. Acid Orang 7 и активным красителем C.I. Reactive Red 2 в зави симости от концентрации реактива при времени облучения 1 мин. Как видно, в результате модификации хлопковое волокно приобретает спо собность окрашиваться кислотным красителем. Одновременно возрастает накрашиваемость хлопчатобумажной ткани и при использовании актив ного красителя.

Установлено, что используемые препараты, находясь на волокне, спо собны изменять его электростатический заряд. Изменение -потенциала хлопкового волокна модификатором MOETMAC в зависимости от pH среды показано на рис. 70.

Как видно, -потенциал хлопка становится положительным в кислой среде, в то время как исходное необработанное волокно имеет значитель ный отрицательный заряд. Это имеет результатом то, что в результате фиксации на волокне MOETMAC волокнообразующий полимер приобре тает выраженную катионную природу, что делает возможным окрашива ние кислотными красителями. В то же время в щелочной среде потенциал хлопка сохраняет знак заряда и его величина несколько снижа ется. В этих условиях, как видно из рис. 69, возрастает накрашиваемость хлопка активными красителями.


На этой основе авторами [170] предложен способ колорирования тка ни, имитирующий получение печатного рисунка, который основан на том, что ткань, пропитанную фотоактивным модификатором, облучают через трафарет. В результате, хлопковое волокно на тех участках ткани, кото рые были подвергнуты воздействию УФ света, приобретают сродство к кислотному красителю. Следствием избирательной сорбции красителя является образование на ткани соответствующего фотоизображения.

Табл. 31. Влияние УФ излучения на способность полиэфирной ткани к окрашиванию катионными красителями Накрашиваемость ткани, г/кг Время УФ обработки, с Вариант 1 Вариант 2 Вариант 90 1,00 2,67 6, 300 — 6,47 8, 600 — 8,67 17, 900 1,33 11,33 20, Примечание. Вариант 1 — ткань без УФ облучения;

вариант 2- ткань под вергнута УФ облучению от ртутной лампы среднего давления мощностью Вт;

вариант 3 — ткань, предварительно обработана 10%-ным раствором перок сида водорода и облучена.

Дополнить данную группу можно также способом колорирования по лиэфирных (лавсановых) тканей, основанным на сообщении полиэфиру сродства к катионным красителям в результате УФ облучения [171]. Ус тановлено, что обработка полиэфирных материалов УФ излучением при водит к возникновению свободных радикалов, которые в присутствии кислорода преобразуются в пероксид. Последние вступают в реакцию с макрорадикалами, увеличивая число карбоксильных групп, расположен ных на концах цепей макромолекулы полимера. Так, проведенная мето дом ИК-спектроскопии оценка показала, что под действием УФ света со держание карбоксильных групп в волокне возрастает примерно в 1,5 раза, а в случае предварительной обработки полиэфирного материала перокси дом водорода соответствующий показатель возрастает уже более чем в раза. В свою очередь, возникновение полярных групп в полиэфирном во локне резко повышает его накрашиваемость катионными красителями (табл. 31).

Выявленный эффект можно использовать для получения фотоизобра жений на тканях из полиэфирных волокон. Например, если полиэфирную ткань экспонировать УФ светом через трафарет или негатив, а затем ок расить в растворе катионного красителя, то ткань окрасится только в тех местах, которые были подвергнуты УФ облучению. В результате на ткани появится изображение, обратное негативу [171].

По мнению автора, для промышленного осуществления технологии фотопечатания тканей наиболее подходящей является третья группа спо собов. В качестве же веществ, образующих окрашенное соединение в ма териале непосредственно при световом облучении, в наилучшей степени подходят кубозоли. По сравнению с описанными выше методами кубозо левый способ фотопечати значительно проще для практической реализа ции и включает меньшее число технологических стадий.

Рис. 71. Схема установки для получе- Рис. 72. Схема устройства для имита ния фотоизображения на тканях. ции печатного рисунка.

Для осуществления непрерывного процесса монохромной фотопечати тканей предложено ряд технологических устройств [172, 173]. Например, устройство (рис. 71) содержит направляющие валики (2) для транспорти ровки полотна ткани (1), средство для размещения материала, выполнен ное из расположенных одна над другой двух пар валов (3), каждая из ко торых охвачена замкнутой светопроницаемой полимерной пленкой (5), являющейся одновременно фотонегативом. Между парой валов вдоль осей расположены источники УФ излучения (4). При транспортировке ткани, пропитанной кубозолем, через зону УФ облучения на ней форми руется фотоизображение в результате прохождения УФ лучей через по лимерную фотопленку.

На рис. 72 представлена схема устройства [174], предназначенного для имитации печатных рисунков. В устройстве на полом валу (1) установлен с возможностью свободного вращения цилиндр-трафарет (3), выполнен ный из алюминиевой фольги с вытравленным по стандартной технологии рисунком. Внутри цилиндра-трафарета установлены источники УФ излу чения (5). После пропитки раствором красителя ткань непрерывно посту пает на цилиндр-трафарет, огибает его, придавая ему вращение. Располо женные внутри источники излучения облучают через трафарет полотно ткани, обеспечивая проявление красителя в зонах облучения и формиро вание рисунка.

Метод получения полноцветного фотографического изображения на ткани основан на субтрактивном способе синтеза цвета, используемого в полиграфии для получении цветных репродукций. Полноцветное изобра жение достигается путем последовательного наложения цветоделеных фотоизображений с использованием красителей желтого (yellow), бирю зового (cyan) и розового (magenta) цветов, которые являются основными цветами субтрактивного синтеза [175]. Для углубления цвета дополни тельно используется черный краситель. Поэтому, фотохимический способ цветной фотопечати текстильных изделий также предусматривает исполь Табл. 32. Сравнение цветовых показателей кубозолей и полиграфических красок Основные цвета Кубозоли субтрактивного синтеза Показатель золотисто- ярко- синий цвета yello magenta cyan желтый ЖХ розовый Ж С w Цветовой 82 359 238 93 354 тон град зование трех цветных кубозолей, дающих соответственно желтую, бирю зовую, розовую окраски, и ахроматического (черного) красителя.

На основе оценки соответствия цветовых показателей кубозолей стан дартным краскам, используемых для цветной печати в полиграфическом производстве, из всего ассортимента кубозолей для цветной фотопечати можно рекомендовать кубозоли золотисто-желтый ЖХ, ярко-розовый Ж и синий С, которые наиболее близки по цветовым характеристикам основ ным цветам субтрактивного синтеза [176]. Для сравнения в табл. 32 при ведены значения цветового тона указанных красителей и основных цветов субтрактивного синтеза.

На основании экспериментов для получения черного цвета можно ре комендовать комбинацию кубозолей серого С и красно-коричневого Ж в пропорции 2:1.

Таким образом, при получении цветного фотоизображения на ткани для каждого красителя требуется осуществления отдельного цикла обра ботки (а всего — четыре). Цикл включает пропитку образца ткани рас твором кубозоля, УФ облучение и промывку.

Для способов монохромной и цветной фотопечати тканей можно от метить следующие преимущества:

1) возможность получения качественных фотоизображений;

2) дешевизна изготовления пленочных шаблонов;

3) большие возможности вариации высоты раппорта;

4) одинаковая пригодность применения для грубых и тонких тканей;

5) экологическая чистота.

Недостатками способа являются:

1) низкая производительность;

2) большая трудоемкость в случае цветной фотопечати.

Дополняя настоящую тему, сле дует остановиться на работе [150], в которой предпринята интересная 1, попытка осуществления одностадий- 0, Оптическая плотность (D) ного процесса цветной фотопечати хлопчатобумажной ткани кубозоля- 0, ми. Суть способа состоит в том, что с 0, целью получения цветного изобра жения на ткани использовали состав, 0, состоящий из нескольких кубозолей 0, с различной спектральной чувстви- 250 300 350 400 450 500 550 600 тельностью, а облучение ткани осу- Длина волны, нм ществляли циклами через узкопо лосные светофильтры. Светофильт ры выбиралась таким образом, чтобы их зона пропускания соответствовала Рис. 73. Спектры поглощения кубо длинам волн, при которых наблюда золей Anthrasol P Blue (1), Yellow V ется максимум на спектрах поглоще- (2) и Soledon B Purple 2R (3) ния кубозолей, а именно — 270, и 520 нм (рис. 73). В этих условиях происходит избирательное фотопроявление кубозолей на ткани.

Для практического осуществления рассмотренного выше способа цветной фотопечати тканей можно предложить не сложную установку наподобие проекционного аппарата (рис. 74). Ее основными элементами являются точечный источник света (1), из лучающий в УФ и видимой области спектра (ксеноновая шаровая лампа), отражатель (2), кадровое окно (3), в котором располага ется светофильтр и негатив, проекционный объектив для фокусировки изображения на ткань (5).

В заключение отметим, что рассмотрен Рис. 74. Схема установки для цвет ной фотопечати тканей. ные выше способы монохромной и цветной фотопечати вносят новые возможности в художественно-колористическое оформление текстильных и галантерей ных изделий [153]. Они могут найти применение в условиях малого биз неса, ориентированного на оригинальное колористическое оформление текстильных материалов при производстве мелкосерийных партий изде лий с частой сменой ассортимента выпускаемой продукции, а также для производства сувенирной и рекламной продукции (футболки, вымпелы, флаги с фирменной символикой и пр.).

2.3 Фотополимеризация аппретов в заключительной отделке тканей На заключительной стадии красильно-отделочного производства тка ни обычно подвергаются специальным видам отделки для придания цело го ряда свойств, таких как малоусадочность, несминаемость, водоупор ность, огнестойкость и др. Большая часть химически фиксируемых во локном соединений представляет собой предконденсаты термореактив ных смол. Традиционным методом фиксации таких отделочных препара тов на тканях является тепловая обработка при температуре 140—170 0С в течение 4—10 мин [177], в результате которой из мономерных соедине ний в волокнистом материале образуются высокомолекулярные смолооб разные продукты.

Альтернативным методом осуществления процесса фиксации отде лочных препаратов можно считать фотохимический способ полимериза ции, основанный на применении жидких фотополимеризующихся компо зиций. Это современная технология, которая прочно утвердилась в раз личных отраслях промышленности. Она широко используется, например, для фиксирования типографских красок, отверждения лакокрасочных покрытий, клеев и др. Фотополимеризация как технологический прием обладает рядом преимуществ по сравнению с обычными тепловыми спо собами обработки:

1. небольшой расход энергии;

2. высокая скорость протекания фотохимических процессов;

3. компактность технологического оборудования.

Хотя текстильная промышленность имеет небольшой опыт в примене нии фотохимических процессов в заключительной отделке тканей, однако имеется значительный потенциал использования этих технологий с целью получения различных покрытий на тканях для придания им специальных свойств (несминаемости, водоотталкивания, огнестойкости). При обыч ных процессах специальной отделки текстильные материалы покрывают ся полимерами, которые используются в виде водных дисперсий. Удале ние воды выпариванием в процессе сушки и фиксирование покрытий проводится при высоких температурах в течение достаточно продолжи тельного времени, что требует больших затрат энергии и времени. Фото химический способ предусматривает использование реагентов, которые затвердевают с образованием тех или иных полимеров непосредственно при облучении УФ светом. При этом исключается необходимость удалять воду или растворитель. Такие соединения полимеризуются под воздейст вием Уф света при комнатной температуре в течение нескольких секунд.

Это освобождает от дополнительных процессов сушки и фиксирования.

Рис. 75. Структурная формула фотоактивного олигомера.

Фотополимеризующиеся системы по своему составу достаточно просты и могут состоять даже из одного компо нента. Так, у фотоактивных реагентов, таких как акрилаты, энергия возбуж денных УФ светом электронов доста точно велика, чтобы начать радикаль ную полимеризацию. Однако на прак тике данные системы содержат как ми нимум два фотоактивных компонента, например, олигомер, который служит Рис. 76. Структурные формулы инициатором радикальной полимериза- фотоактивных мономеров.

ции и образует основную цепь (хребет) получаемого полимера, а также способный к полимеризации мономер, образующий боковые (привитые) цепи.

К фотоактивными олигомерам (рис. 75) относятся ненасыщенные оли олигоуретанакрилаты [178]. В качестве гоэфиры, олигоэфиракрилаты, примера низкомолекулярных фотоактивных компонентов можно привес ти соединения (рис. 76), где TPGA — трипропиленгликольтриакрилат, NVP — N-винилпирролидон [179].

Для ускорения фотохимической реакции и снижения энергозатрат на проведение процесса в фотополимеризующихся композициях используют дополнительный источник радикалов — так называемые фотоинициаторы и фотосенсибилизаторы. К фотоинициаторам относятся соединения, ко торые под действием света переходят в электронно возбужденное состоя ние и далее вследствие гомолиза распадаются на радикалы, которые ини h циируют полимеризацию по схеме: C С* R•+R1•. Такими со единениями являются бензоин и его эфиры, галогеналкилы, металоргани ческие соединения.

Механизм инициирования процесса полимеризации фотосенсибилиза тором основан на отрыве водорода от мономера или других компонентов с образованием пары радикалов: Z*+RHZ•H+R•. В качестве фотосенси билизатора чаще всего используют бензофенон и его производные.

Рис. 77. Схема радикальной фотополимеризации.

В общем случае фотохимически инициированная полимеризация со стоит из следующих процессов: поглощение светового излучения фото инициатором или фотосенсибилизатором, переход молекул последнего в возбужденное состояние, первичных фотохимических реакций и образо вания активных центров полимеризации, реакций роста полимерной цепи и ее обрыва. Сказанное можно представить схемами, представленными на рис. 77 [179].

Так как в предполимере и мономере содержится в общем более одной реактивной группы, то облучение приводит часто к сетчатой структуре полимера (рис. 78). Особенностью привитых сополимеров (графтсополи меров), является то, что в них основная цепь и боковые ответвления раз личаются по химическому составу и строению. Это дает возможность для целей заключительной отделки тканей создания таких фотополимери зующихся композиций, образующих полимеры, у которых один из ком понентов отвечает за специальные свойства (например, гидрофобность, огнестойкость), другой же содержит активные группы, способные взаи модействовать с макромолекулами волокнообразующего полимера.

Одним из видов специальной отделки является придание ткани водо отталкивающих свойств. Для этих целей в фотополимеризующейся ком позиции [179] в качестве мономера использовали препарат NVP (рис. 76) в комбинации с двумя олигомерами (Pluronic 6400, BASF и Photomer 6052, Hacros). В качестве фотоинициатора применяли стандартный пре парат Igracure 651 (Ciba-Geigy). Вязкость фотополимерной композиции подбирали таким образом, чтобы образовать на ткани пленочное покры тие и избежать проникновения компонентов вглубь волокнистого мате риала, т.к. это приводит к жесткому грифу полотна ткани. Фотоотвержде ние осуществлялось излучением от ртутной лампы среднего давления мощностью 100 Вт/см при транспортировке ткани через зону облучения со скоростью 5 м/мин, что эквивалентно времени облучения единицы поверхности в течение 0,1 с. После облучения покрытие ткани целиком отверждалось. Обработанную ткань исследовали на скорость проникания водяного пара, водопроницаемость и воздухопроницаемость (табл. 33).

На основании табличных данных можно заключить, что удовлетвори тельный эффект водоотталкивающей отделки достигается при плотности фотополимерного покрытия более 30 г/м2. При этом полотно ткани оста Рис. 78. Поперечносшитый фотополимер.

ется проницаемым для паров воды, что важно с гигиенической точки зре ния.

В работе [138] предложен фотохимический способ отверждения гид рофобизирующих композиций, осуществляемый при комнатной темпера туре за счет воздействия УФ излучения. Для этого в состав композиций вводились олигомеры, имеющие концевые двойные связи и способные к фотоотверждению в присутствии фотоинициаторов. Гидрофобным ком понентом являлся парафин. Процесс фотоотверждения осуществляли пу тем обработки образцов тканей, пропитанных гидрофобным составом, под ртутной лампой ДРТ—400 в течение 3—5 мин. при температуре на грева образца 25—35 оС.

Табл. 33. Показатели водоотталкивающей отделки хлопчатобумажной ткани Высота водяного Проницаемость Воздухопрони Вес покрытия, цаемость, столба, паров воды, г/м г м2/час (отн. ед.) см 0 292 0 657, 18 0,0137 0 — 25 0,0052 0 — 31 0,0001 0 54, 32 0,0001 200 34, 37 0,0001 200 30, 41 0,0001 200 26, 44 0,0001 200 30, 46 0,0001 200 25, На основе олигомеров, обладающих наилучшими гидрофобизирую щими свойствами и высокой скоростью фотоотверждения, был разрабо тан ряд фотоотверждаемых водноэмульсионных композиций, не содер жащих органические растворители. Ниже в табл. 34 приведен их состав, и на примере хлопкополиэфирной ткани (67 % лавсана, 33 % хлопка) "Ру бин" продемонстрированы качественные показатели водоотталкивающей отделки ткани.

Как видно из таблицы, фотоотверждаемые композиции уменьшают водопоглощение по сравнению с необработанной тканью с 60—65 % до 23—36 %. Хотя данный показатель и уступает контрольным образцам, обработанным традиционным для водоотталкивающей отделки препара том "аламином С", авторы исследования считают, что перспективность фотоотверждаемых композиций заключается в ожидаемом снижении энергоемкости процесса и в качестве доказательства приводятся следую щие доводы. Так, дисперсия "аламина С" после нанесения ее на ткань тре бует двукратной обработки при температуре 110—150 оС — один раз для термофиксации препарата и второй — для сушки от воды. В разработан ных же композициях фотохимический процесс отверждения идет при комнатной температуре, а термообработка нужна только для сушки тка ни.

Табл. 34. Состав фотоотверждаемых водноэмульсионных композиций и результаты водооталкивающей отделки Компоненты Массовая доля Привес Водопогло № композиций компонен- массы, % щение, % та, % Необработанная 1 — — 60— ткань Олигомер ИБА Парафин 4, 2 Этилцеллозольв 28 30 Вода 62, Стабилизатор 0, Олигомер ИБА Парафин 1, 3 Этилцеллозольв 26,7 11,6 Вода 66, Стабилизатор 0, Олигомер ИБА Парафин 4, 4 Этилцеллозольв 30 23,5 Вода 59, Стабилизатор Олигомер ОФАМ Парафин 4, 5 Этилцеллозольв 28 12,1 Вода 60, Стабилизатор 0, Олигомер ОФАМ Парафин 4, 6 Этилцеллозольв 28 11,4 Вода 60, Стабилизатор 0, Олигомер ОФАМ Парафин 4, 7 Этилцеллозольв 28 12,9 Вода Стабилизатор 0, дисперсия — 8 3—5 13— "Аламина С" Примечание. Олигомер ИБА содержит циклические структуры, ОФАМ — атомы хлора.

Применение трудно воспламеняющихся покрытий в текстильной об ласти приобретает все большее значение. В настоящее время для прида ния целлюлозным и другим материалам огнезащитных свойств в основ ном используются соединения, содержащие фосфор, азот, галогены, соли металлов или смеси различных антипиренов. Одним из методов огнеза щиты является образование на поверхности волокон нерастворимых по лимеров, содержащих реагент, препятствующий горению (антипирен).

Чаще всего на практике для огнезащитной отделки тканей применяют фосфоросодержащие органические соединения. Недостатком обычных антипиренов, которые обладают малым сродством к волокнистому мате риалу, является их склонность к миграции в процессе сушки с поверхно сти вглубь волокон, что приводит к снижению эффекта огнезащитной отделки.

Для устранения указанного недостатка в работе [179] предлагается фиксируемая светом огнезащитная композиции на основе фосфороргани ческого соединения, у которой трудновоспламеняемый компонент стано вится составной частью сетчатой структуры полимерного покрытия на ткани. Это препятствует миграции антипирена в процессе обработки и ухудшению огнезащитных свойств ткани.

Рис. 79. Фотоактивный мономер для огнезащитной отделки тканей.



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.