ОДНОСТАДИЙНЫЙ СПОСОБ КРАШЕНИЯ И ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ ОТДЕЛКИ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ТКАНЕЙ НА ОСНОВЕ МАЛОФОРМАЛЬДЕГИДНОГО ПРЕПАРАТА

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена изучению возможности совмещения процессов крашения активными красителями по термофиксационному способу и заключительной отделки хлопчатобумажной ткани на основе ацетоноформальдегидной смолы. Показана прямая зависимость количества фиксированного на ткани красителя от содержания ее в красильной и аппретирующей ванне. Установлено, что при максимальной фиксации красителя не удается достичь высокого угла раскрытия ткани вследствие конкуренции красителя с АЦФ-смолой при однованном способе крашения. Также было выявлено, что повышение концентрации наполнителя в аппретирующей ванне приводит к росту фиксируемого красителя и суммарного угла раскрытия ткани. Определены прочностные показатели окраски ткани к действию мокрых обработок и трению.

ABSTRACT

The article is devoted to the study of the possibility of combining the processes of dyeing with active dyes by the heat-fixation method and the final finishing of cotton fabric based on acetone-formaldehyde resin. A direct dependence of the amount of dye fixed on the fabric on its content in the dyeing and finishing bath is shown. It is established that with maximum dye fixation it is not possible to achieve a large opening angle of the fabric due to the competition of the dye with the ACF resin in the single-bath dyeing method. It was also found that an increase in the filler concentration in the finishing bath leads to an increase in the fixed dye and the total opening angle of the fabric. The strength indicators of fabric dyeing to the action of wet treatments and friction are determined.

Ключевые слова: совмещенный процесс, хлопчатобумажная ткань, активный краситель, АЦФ-смола, количество фиксированного красителя, суммарный угол раскрытия, прочность окраски.

Keywords: combined process, cotton fabric, active dye, ACF resin, amount of fixed dye, total opening angle, color fastness.

Введение. Одним из перспективных направлений интенсификации процессов отделочного производства является совмещение различных операций, при котором путем исключения отдельных технологических стадий в результате их совмещения удается сэкономить энергетические и трудовые ресурсы, производственные площади. Среди возможностей совмещения отделочных процессов большой интерес представляет однованный способ крашения и малосминаемой отделки, так как эти операции по технологическим режимам и химизмом процессов однотипны. Отделочные препараты, используемые для малосминаемой отделки целлюлозных материалов способны вступать в реакцию, как с целлюлозой, так и с красителями, имеющими лабильные атомы водорода (-ОН, -NH₂, -NH-  др.). Пригодность красителя для однованного крашения и отделки определяется растворимостью его в воде, способностью совмещаться с отделочными препаратами, устойчивостью к действию катализаторов и высокой температуре. Для совмещенного способа крашения и малосминаемой отделки можно применять активные, прямые, кубовые красители и пигменты, а также различные би- и полифункциональные соединения. Авторами работы [1] установлено, что повышение степени фиксации активного красителя на волокне, снижение усадки и сминаемости пряжи достигается при использовании дихлортриазиновых активных красителей в сочетании с метазином и ПВА эмульсией. Совмещенная технология крашения активными красителями и заключительной отделки шелковой ткани на основе отечественного препарата К-4, позволяет придать ткани малоусадочность,  закрепить нефиксированный краситель путем капсуляции [2].  В работе [3]   описана технология совмещенного крашения пигментами и заключительной отделки тканей бытового назначения при использовании в качестве связующих новых отечественных полимеров акриловой природы. Область максимального значения интенсивности окраски, наименьшая жесткость и высокая несминаемость ткани (200 град.) достигается при содержании рузина 14и 40 г/л, отексида - Д2 20-40 г/л.

Реализация совмещенного процесса затрудняется тем, что для фиксации активных красителей требуется щелочное условие, а для реакции формальдегидсодержащих веществ с целлюлозой необходимо использовать кислотные катализаторы. Для создания благоприятных условий проведения гетерогенных реакций между макромолекулой целлюлозы и молекулами красителя, а также мочевиноформальдегидным препаратом в качестве среды авторы работы  [4] рекомендуют применять водно-аммиачно-солевой раствор, который обеспечивает условия одновременного протекания химических реакций в присутствии соединений кислотного и основного характера. Кроме того, некоторые предконденсаты термореактивных смол, как карбамол ЦЭМ и этамон ДС, отрицательно влияют на качество окраски. Другая проблема, характерная для совмещения отделки с крашением тканей неионогенными красителями,  заключается в трудности получения окрасок хорошей ровноты и прочности. Это обусловлено фиксацией большей части красителя не на целлюлозе, а посредством включения его в полимерную сетку смолы.

Разработаны совмещенные технологии крашения и малосминаемой отделки текстильных материалов из целлюлозных волокон [5] с участием поликарбоновых кислот и комплексонов, которые исключают выделение токсичного формальдегида, обеспечивают высокие колористические показатели окраски, устойчивость к смятию, наполненный эластичный гриф и улучшенные физико-механические параметры.

Экспериментальные результаты и их анализ. Проблема замены формальдегидсодержащих препаратов на бесформальдегидные или малоформальдегидные является актуальной задачей, стоящей перед отделочным производством. Ацетоноформальдегидная смола (АЦФ-смола) еще в середине прошлого столетия привлекала внимание ученых как не содержащий формальдегид продукт. Однако, она не приобрела дальнейшего применения из-за малой эффективности отделки и пожелтения отделанной ткани на свету. В работе [6-7] представлены результаты по использованию АЦФ-смолы в качестве сшивающего агента в составах для заключительной отделки  хлопчатобумажных тканей.  Учитывая то, что реакция АЦФ-смолы (количество гидроксильных групп 20%, содержание свободного формальдегида 0,6%) с целлюлозой, как и фиксация активных красителей на целлюлозном волокне протекает в щелочной среде при рН=9-10,5, в данной работе была исследована возможность совмещения процессов крашения и заключительной отделки и устранения при этом вышеуказанных недостатков данного препарата. Для этого проведены поисковые опыты по выбору активных красителей среди 12-ти различных моно, дихлортриазиновых и винилсульфоновых красителей, и на основе этих опытов был выбран винильсульфоновый активный краситель – бирюзовый 2ЗТ.

Содержание ковалентно фиксированного красителя определяли по методу Соколова путем колориметрирования сернокислотных золей окрашенной ткани. Суммарный угол раскрытия  (СУР) ткани определяли по ГОСТ на приборе СМТ.

Известно, что при крашении х/б тканей активными красителями по термофиксационному способу в состав красильной ванны вводится до 150-200 г/л мочевины, которая улучшая растворимость красителя в воде, разрыхляя структуру волокна и расплавляясь в условиях термообработки при температуре 140-145⁰С, создает благоприятные условия для диффузии красителя вглубь волокна. Учитывая это, в состав термофиксационного крашения ввели мочевину в концентрации 150 г/л, температуру термообработки выбрали 145⁰С. Состав для крашения активным бирюзовым 2ЗТ без заключительной отделки содержит: краситель – х, мочевина – 150 г/л, ацетат натрия – 5 г/л, едкий натр до рН=9-10. При совмещенном одностадийном способе в красильный раствор дополнительно вводят АЦФ-смолу и поливиниловый спирт (ПВС). Пропитку ткани осуществляли следующим составом, г/л: АЦФ-смола -80 г/л, ПВС-10 г/л, ацетат натрия – 5 г/л, краситель – х, мочевина – 150 г/л, едкий натр до рН=10-10,5. Результаты изучения влияния концентрации красителя на количество  фиксированного красителя и значения СУР ткани представлены в табл.1.

Таблица 1.

Влияние концентрации красителя на качественные показатели окрашенной, окрашенной и аппретированной хлопчатобумажной ткани

Примечание: суммарный угол раскрытия исходной ткани равен 88,4 град.

Как видно из табл.1 количество фиксированного красителя у образца, окрашенного активным бирюзовым 2ЗТ по термофиксационному способу без АЦФ-смолы на 2-5 г/кг выше по сравнению с образцом, аппретированным в составе, включающем кроме красителя сшивающий препарат и наполнитель. Внедрение молекул активного красителя в структуру хлопкового волокна в процессе крашения приводит к улучшению его упруго-эластических свойств, которое в последствие отражается на приросте значений СУР. Повышение концентрации красителя в ванне выше 10 г/л приводит резкому росту (на 5,6 г/кг) значения зафиксированного красителя в образце, обработанной  составом на основе АЦФ-смолы с одновременным снижением СУР ткани на 5 град.  Эти результаты свидетельствуют о наличие конкуренции за гидроксильные группы целлюлозы между молекулами красителя и АЦФ-смолы в совмещенных процессах крашения и отделки. Повышение концентрации красителя в растворе и соответственно на пропитанной ткани, по видимому, способствует выравниванию скоростей реакций краситель-волокно и АЦФ-волокно. В ходе экспериментов также были изучены влияние концентрации поливинилового спирта и мочевины на показатели фиксации красителя и сминаемости ткани. Последующее повышение содержания наполнителя в аппретирующей ванне до 30 г/л и снижение концентрации мочевины до 50 г/л приводит к росту количества фиксированного красителя на ткани до 37 г/кг, а СУР до 150 град.

Анализированы прочностные показатели окрашенной и окрашенной–аппретированной ткани к мылу, поту и трению в условиях соответствующих стандартов (табл.2).

Таблица 2.

Прочность окраски ткани к эксплуатационным обработкам

Как видно из табл. 2 прочность окраски образца, обработанного по одностадийной совмещенной технологии крашения и заключительной отделки на 1 балл ниже по сравнению с образцом, окрашенным активным бирюзовым 2ЗТ по термофиксационному способу, но в целом качество окраски соответствует требованиям. 

Выводы

Результаты проведенных исследований показывают, что в целях снижения расходов на энергоресурсы возможно использования совмещенных процессов крашения активными красителями и заключительной отделки хлопчатобумажных тканей на основе АЦФ-смолы.

Список литературы:

1. Гарцева Л.А., Леонова Н.А. Исследование однованного способа крашения пряжи и обработки ее предконденсатами термореактивных смол. «Современные способы отделки текстильных материалов». Иваново, 1986, с.84-89.
2. Абдукаримова М.З., Худайбердиева Д.Б., Мирзахмедова М.Х., Закирова Р.Ш., Бекмурадов Р.Ф. Совмещенная технология крашения и заключительной отделки шелковых тканей // Композиционные материалы. – 2018. №1. –с.44-47.
3. А.С. Захарченко, Е.В. Меленчук, О.В.Козлова. Эффективная технология совмещенного крашения и отделки текстильных материалов. Технология текстильной промышленности,  2010, № 6 (327). с.41-45.
4. Вашурина Н.Ю., Каменников Ю.А. Совмещение процессов крашения и малосминаемой отделки тканей. Изв. вузов. ТТП, 1990, №6, с.64-67.
5. Третьякова А.Е. Разработка научных основ и экологичной технологии колорирования текстильных материалов из природных волокон. Дисс-я на соис-е уч. степ. доктора технических наук. Москва. 2017, 416 с.
6. Khasanova S.Kh., Nabiyeva I.A. Acetone-Formaldehyde Resins Used For Improvements In Crease Resistance of Cellulose. International Journal of Research, volume 04 Issue 02 February 2017, p.149-157.
7. Khasanova S.Kh., Nabieva I.A. Influence of various textile auxiliary substances on wrnkle of cellulose-containing fabric. Uzbekistan Journal of Polymers, volume 2, Special Issue 2, (2023), р. 116-121.