Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ литературных сведений о современной пигментной печати 13
1.1. Основные компоненты пигментной печатной композиции 15
1.1.1. Пигменты, используемые при печати текстильных материалов ' 15
1.1.2. Роль связующих в пигментной печати. Условия пленкообразования, обеспечивающие эффективную фиксацию пигмента на текстильном материале 18
1.1.3 Роль загустителей при формировании стабильных печатно- технических свойств пигментных композиций 36
1.2 Современные пигментные композиции, применяемые в технологии печати 41
2. Заключение по литературно-аналитическому обзору и постановка задачи экспериментального исследования 47
3. Методическая часть 49
3.1 .Характеристика объектов исследования 49
3.1.1. Текстильные материалы 49
3.1.2. Текстильные пигменты и композиции 49
3.1.3 Текстильно-вспомогательные вещества 50
3.2. Методики исследования процесса печатания пигментами текстильных материалов 51
3.2.1. Методика приготовления печатных красок 51
3.2.2. Методика печатания текстильного материала 51
3.2.3. Методики исследований колористических свойств окрасок 52
3.2.3.1. Определение интенсивности окрасок 52
3.2.3.2. Оценка общего цветового различия окрасок 52
3.2.3.3. Спектрофотометрические исследования окрасок 532
3.2.4. Методики определения устойчивости окрасок 54
3.2.4.1. Определение устойчивости окрасок к стиркам 54
3.2.4.2. Испытание устойчивости окрасок к поту 54
3.2.4.3. Определение устойчивости окрасок к сухому трению 55
3.2.4.4. Определение жесткости напечатанного образца в области рисунка по методу «консоль» (экспресс-метод) 55
3.2.5 Изучение свойств пленок, отлитых из водных дисперсий полимеров 56
3.2.5.1. Оценка деформации растяжения пленок в интервале температур 30-200С 56
3.2.5.2. Оценка эластичности пленок, отлитых из полимерного связующего 57
3.2.5.3. Определение твердости пленок 58
3.2.6. Определение вязкости систем 59
3.2.7. Изучение кинетики сушки текстильных материалов 59
3.2.8. Методы математической обработки данных 60
4. Экспериментальная часть и обсуждение результатов 62
4.1. Обоснование возможности использования акриловых полимеров в пигментной печати 62
4.2. Изучение свойств пленкообразующих полимеров, используемых в качестве связующих для пигментной печати 71
4.3. Разработка связующего препарата для печати текстильных материалов пигментами 82
4.4. Изучение процессов сушки и фиксации пигмента с использованием Рузина 14и на текстильном материале 88
4.5. Роль добавок текстильно-вспомогательных веществ в пигментной печатной композиции 101
4.6. Оценка реологического поведения печатных композиций различного состава 109
4.7. Разработка технологии печатания текстильных материалов пигментами 114
4.8. Производственные испытания и внедрение технологии печати пигментами с использованием связующего Рузин 14и. Оценка экономической эффективности и целесообразности внедрения новой технологии в производство 120
Выводы 123
Список использованной литературы 125
Приложения 143
- Современные пигментные композиции, применяемые в технологии печати
- Методики исследования процесса печатания пигментами текстильных материалов
- Изучение свойств пленкообразующих полимеров, используемых в качестве связующих для пигментной печати
- Роль добавок текстильно-вспомогательных веществ в пигментной печатной композиции
Введение к работе
Актуальность темы. Для современной текстильной промышленности необходимым условием выпуска конкурентоспособной продукции является повышение её качества без увеличения себестоимости. Особую важность приобретает улучшение потребительских характеристик текстильного материала в процессе его колорирования.
Во всем мире преимущественным способом колорирования тканей бытового назначения является набивка пигментами. Огромную роль в улучшении потребительских свойств напечатанных тканей играют свойства синтетических латексов, используемых в печатных композициях в качестве связующих препаратов и необходимых для качественной фиксации пигмента на текстильном материале.
В настоящее время практически все текстильные отделочные предприятия для печати пигментами используют готовые импортные композиции, которые включают связующее, загуститель и вспомогательные ТВВ. Необходимость применения дорогих импортных композиций продиктована сложившейся на рынке отечественной текстильной химии ситуацией, когда в России полностью отсутствовали полимерные препараты, составляющие основу композиций для печати пигментами.
Однако с развитием лакокрасочной промышленности на российском рынке появился большой арсенал водных дисперсий на основе синтетических акриловых сополимеров, которые нашли широкое применение. Способность дисперсий образовывать в условиях теплового воздействия сплошную эластичную, прочную полимерную пленку, свойства которой можно широко изменять в нужном направлении, предопределяет возможность их использования в качестве связующих препаратов при закреплении пигментов на текстильном материале.
В этой связи разработка эффективных, конкурентоспособных технологий пигментной печати при использовании отечественных сополимеров акриловой природы является актуальной.
Цель и задачи диссертационного исследования.
Цель работы состоит в научном обосновании и разработке эффективных композиций для печати текстильных материалов пигментами при использовании нового отечественного препарата на основе метакрилатстирольного сополимера, позволяющего повысить качество и колористические показатели узорчатых расцветок.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие научные и технологические задачи:
Выполнить сравнительный анализ влияния свойств эмульсий синтетических полимеров зарубежного и отечественного производства на колористические и технические показатели напечатанных с их использованием тканей.
Изучить деформационные и термопластические свойства пленок, отлитых из эмульсий отечественных и импортных акриловых полимеров. Выявить корреляционные зависимости между показателями твердости пленок из полимеров и грифом напечатанных в их присутствии тканей;
Выбрать критерии оценки свойств пленкообразующих полимеров в качестве связующих для пигментной печати и выдать рекомендации к разработке нового полимерного препарата с целенаправленным изменением свойств, адаптированных к условиям применения его в текстильной пигментной печати.
Изучить влияние различных факторов (вида связующих, природы производственной воды, типа эмульгаторов) на колористические и физико-химические свойства получаемых окрасок, а также на скорость протекания процесса сушки и пленкообразования с целью решения важной проблемы «забивания» сетки шаблонов и образования налипов и пленок на рабочих органах печатного оборудования.
На основе оптимизации составов пигментных композиций и параметров их использования разработать эффективную технологию пигментной печати
Провести широкие испытания разработанной технологии в производстве. Показать экономическую эффективность в сравнении с импортными аналогами и целесообразность внедрения разработанной технологии пигментной печати.
Общая характеристика объектов и методов исследования. В качестве объектов исследования в работе были использованы: хлопчатобумажная ткань бязь арт. 262, подготовленная под печать пигментами. В качестве ТВВ использовались: связующие – синтетические полимеры акриловой, полиуретановой природы; загустители – редкосшитые полимеры акриловой природы; текстильно-вспомогательные вещества, пигменты текстильные.
Теоретические и экспериментальные исследования проводились с использованием коллоидно-химических, физико-химических и физико-механических методов (колориметрия, вискозиметрия, спектроскопия в ИК и видимой области, спектрофотометрия и др.) на современной приборной технике, позволяющей получать достоверные результаты. Обработка экспериментальных данных проводилась методами математической статистики с применением ПЭВМ.
Научная новизна Впервые на основе изученных физико-механических свойств отечественных пленкообразующих препаратов акриловой природы выявлена взаимосвязь между характеристиками полимеров (температура стеклования, модуль упругости, твердость) и техническими показателями напечатанных текстильных материалов (интенсивность и прочность окрасок, гриф тканей) и сформулированы основные требования к связующему препарату для текстильной пигментной печати. Установлено, что наличие эпоксидных функциональных групп в структуре нового препарата Рузин 14и способствует повышению прочности получаемых окрасок в результате более эффективного закрепления пигмента на текстильном материале.
Практическая значимость. В работе обоснована необходимость и целесообразность применения в качестве связующих в пигментной композиции отечественных водных дисперсий сополимеров метакриловых мономеров, целенаправленно химически адаптированных под условия пигментной печати; подобраны «замедлители» процессов пленкообразования, решающих проблему «забивания» сетчатых шаблонов.
Результаты, полученные при разработке нового акрилового связующего, основанные на изучении свойств отечественных лакокрасочных пленкообразующих сополимеров, использованы для выдачи производству ООО «Сван» (г.Дзержинск, Нижегородской области) исходных требований на создание отечественного связующего для пигментной печати по текстилю. Разработаны композиции и технология пигментной печати на базе нового связующего отечественного производства Рузин 14и.
В отделочных фабриках ООО «Управляющая компания «Тейковский ХБК» (г. Тейково, Ивановская область), ЗАО «ПК Нордтекс. Самойловский текстиль»» (Иваново), ОАО «НИМ» и в производственных условиях ООО «Вавилон С», ИП «Традиции текстиля», ООО «Русские узоры» (п. Ново-Писцово, Ивановская область) проведены испытания нового связующего Рузин 14и, в результате которых установлена технологическая и экономическая эффективность нового препарата. В сравнении с технологией на основе импортных препаратов достигаются улучшенные колористические и прочностные показатели окрасок.
С марта 2009 г. препарат Рузин 14и внедрен в производство на ООО «Вавилон С» и на отделочной фабрике ОАО «НИМ». Экономический эффект при печати средне грунтового рисунка на 1000 м ткани составляет от 400 до 2000 руб. в зависимости от используемой композиции.
На разработанную композицию для пигментной печати на основе нового препарата Рузина 14и получено положительное решение по заявке на патент РФ №2008147475/04 (062143) приоритет от 01.12.2008г.
Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены, обсуждены и получили положительную оценку на 15-ти региональных, всероссийских и международных конференциях (список приведен в перечне публикаций), представлены на Ивановском салоне «Инновации-2005, 2006, 2007»
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 2 статьи, 19 тезисов докладов, а также получено положительное решение по заявке на патент РФ.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературно-аналитической части (одна глава), методической части (одна глава), экспериментальной части и обсуждения результатов (одна глава), выводов, списка цитируемой литературы из 154 наименований, списка авторских публикаций из 22 наименований, приложений. Основная часть диссертации содержит 143 страницы машинописного текста, в число которых входят 24 рисунков и 20 таблиц.
Современные пигментные композиции, применяемые в технологии печати
В данной главе приведен обзор пигментов и связующих систем различных фирм, применяемых в отечественной текстильной печати. При этом внимание уделено перспективным технологиям и композициям пигментной печати, осуществляемой с использованием сетчатых шаблонов.
Отделочные фабрики России, которые в последнее время практически полностью перешли на пигментную печать, применяют преимущественно текстильные пигменты, и композиции зарубежного производства. Поставщиками красителей и текстильной химии для пигментного колорирования являются такие ведущие фирмы, как BASF (Германия), СНГ (Германия), Ciba (Швейцария), Clariant (Австрия), Minerva (Италия), Sigma 3V (Италия), Bayer (Германия), Tanatex (Нидерланды), Brookline (США) и другие [1-3,28, 106-108].
Почти все импортные композиции, предлагаемые на рынке текстильной печати, многокомпонентны и предусматривают использование от 4 до 7-8 продуктов [10]. Сложность такого состава совершенно оправдана стремлением достичь наиболее высоких колористических эффектов и придать тканям улучшенные потребительские и эксплуатационные показатели. И не секрет, что современным композициям иностранных фирм, которые широко используются в практике колорирования тканей, до недавнего времени в России не было равных.
Анализируя данные, представленные в публикациях [1, 2, 28, 106-108], совершенно очевидно, что во всех композициях присутствуют основные компоненты, необходимые для закрепления пигментов на ткани. Это сшивающие, пленкообразующие препараты, а также загустители. В зависимости от вида применяемых связующих дополнительно вводятся катализаторы, мягчители и др. ТВВ.
Многие выпускные формы связующих с целью достижения необходимой мягкости и устойчивости окрасок представляют собой либо эмульсии сополимеров различной природы, либо комбинации готовых связующих различной природы в различных соотношениях. Примером последних является препарат Binder 0102N (ф. Minerva, Италия), представляющий собой синтетическую смесь акрилатов, бутадиенов, стиролов с добавкой специальных ТВВ. Его использование обеспечивает получение на тканях мягкого грифа, хороших прочностей и ярких расцветок [109].
Чаще связующие различных фирм представляют собой: эмульсии латексов, синтезированных на основе модифицированных акрилат-акрилонитрил-бутадиеновых полимеров (superprint 101, tubifast BFN 90, acramin BA и legoprint AN); связующие на основе акрилата/акрилонитрила (acramin ALW, CLW и alcoprint PB-HC); виниловые связующие (binder EM/T).
Для закрепления на волокне акриловых связующих ряд фирм предлагают применять, так называемые «сшивающие» препараты такие как, стабильные N - метилолполиэфиры карбамидных смол, мочевино- и меламиноформальдегидные сшивающие реагенты с низким содержанием формальдегида, либо совершенно свободные от него в силу экологических ограничений. Среди них: - aqvabond pure (ф. Brookline) - принципиально новый тип сшивающего реагента, аминопласт, не содержит формальдегида и исключительно эффективен в сочетании с любым связующим [107]; - тиЬШх ML 50 (ф. СНТ), fixol ST (ф. Sigma 3V) - предконденсаты термореактивной смолы с незначительным содержанием свободного формальдегида [2, 28]; - alcoprint PFL (ф. Ciba) - фиксатор на основе бутилового или аллилового эфира метилоламина [109]; - gelizarin fix LF (ф. BASF) - на основе изоцианата, который активно реагирует с амидной группой [7]. Как можно видеть перечисленные препараты в основном содержат химически активные N-метилоламидные группы [7]. Фиксация на волокне такого связующего происходит без участия предконденсатов термореактивных смол. Примером использования препаратов такого типа является гелизарин биндеры (ф. BASF) — жидкотекучие водные дисперсии пленкообразующих, самосшивающихся сополимеров на основе акрилата, обладающие очень хорошей стойкостью при хранении и образующие на волокне эластичную пленку, устойчивую к водным обработкам и органическим растворителям.
Одним из наиболее важных источников успеха пигментной печати -эффективный загуститель. В качестве загущающих агентов лучшие свойства отмечаются при использовании акрилатов, которые в качестве загустителей в основном производятся в виде «разбухающих» водных концентрированных паст на основе карбоксилсодержащих акриловых сополимеров (обычно в органической или масляной фазе).
Загустители описанной природы имеют высокую загущающую способность, что обуславливает малое содержание их в композиции. Концентрация загустителей в ряде композиций не превышает 1,5-2,0 %(композиции фирм СНТ, Clariant, Minerva, Sigma 3V, Ciba), что делает их более эффективными.
Широко применяются на российских текстильных предприятиях такие загустители, как лутексаль ШТ (ф. BASF), clear FM (ф. Brookline), alcoprint PT-XN (ф.СіЬа), тубивис 14 (ф. СНТ). Фирма Minerva (Италия) предлагает несколько загустителей: средневязкий - clear СР с загущающей способностью 2,3-2,7 % и высоковязкие - clear Fa и SP/4 - 1,3-2,2 %. Перечисленные загустители обеспечивают оптимальную вязкость печатных составов, обладают хорошей кроющей способностью. В результате достигается высокая степень фиксации пигмента, ровнота и четкость контуров печатного рисунка, а также решается проблема с забиванием шаблонов при печати больших партий.
Как известно, эффективность действия любого акрилового загустителя зависит в значительной степени от рН, они чувствительны к электролитам, в присутствии которых загущающая способность теряется. Поэтому все имеет значение: и используемая вода, и пигменты и связующие системы, и добавки.
Многие фирмы рекомендуют регулировать требуемую технологическую вязкость пигментной системы путем добавления аммиака (рН 7,5 - 8,0). Фирма ЗВ Сигма для достижения равномерной вязкости, не изменяющейся при введении в систему пигментов и добавок, предлагают использовать новый тип акрилового загустителя - Novaprint SB, либо специально вводить агент коррекции вязкости - Novaprint Extra, который может использоваться непосредственно в печатной композиции или после добавления пигмента. При его использовании отмечено улучшение четкости контуров рисунка [2].
Из отечественных акриловых реологических модификаторов хорошо себя зарекомендовал загуститель на основе бутилакрилата метакриловой кислоты и натриевой соли метакриловой кислоты, синтезированный в НИИ полимеров им. Каргина, г. Дзержинск [108]. Он имеет хорошие реологические свойства, легко разливается, устойчив к разбрызгиванию, обеспечивает хорошую кроющую способность и дает тонкую, прозрачную и эластичную пленку.
Методики исследования процесса печатания пигментами текстильных материалов
Сложный образец помещают в мыльно-содовый раствор, содержащий: мыло - 5 г/л и соду — 2 г/л и выдерживают при температуре 60С 30с минут, М=50. По окончании испытания нерасшитые образцы отжимают, промывают теплой дистиллированной водой. После этого образцы отжимают, удаляют швы и сушат на воздухе. Сложный образец готовится также как и для испытания устойчивости окрасок к стиркам. Образец выдерживают 30 минут в подогретом растворе (45С) 5 г/л поваренной соли и 6 мл/л водного аммиака, не вынимая из раствора 10 раз, прижимают к стенке сосуда сплющенной на конце стеклянной палочкой. После этого, приподняв образец, добавляют в раствор 70 мл/л 10%-ой уксусной кислоты. В подкисленном растворе образец выдерживают в течение 30 минут при температуре 45С и отжимают 10 раз. Затем образец высушивают и оценивают устойчивость окраски по шкалам серых эталонов. Из подлежащей испытанию напечатанной ткани вырезают образец размером 18x8 см, а из отваренного, отбеленного и не аппретированного миткаля - образец размером 5x5 см. Испытание проводят на приборе ПТ-4. Образец миткаля натягивают на пробку, выступающую из прибора на 3-4 см, и закрепляют зажимным кольцом. Испытуемый напечатанный образец лицевой стороной вверх накладывают на столик и в натянутом состоянии зажимают металлической рамкой. Трение миткаля о поверхность испытуемого образца производят путем движения столика рукояткой на расстояние 10 см по 10 раз в одном и обратном направлении. Жесткость характеризует способность текстильных полотен сопротивляться изменению формы при деформациях изгиба и влияет на их драппируемость - способность образовывать мягкие округлые (ff складки с малым радиусом кривизны. Жесткость ткани определяют методом консоли в соответствии с ГОСТ 10550-75 на гибкометре ПТ-2, но можно проводить упрощенным экспресс методом, разработанным в рис. 3.1 ИВНИТИ [118]. Образец ткани размером 4x6 см закрепляется в специальном зажиме в виде консоли за один узкий конец (рис. 3.1). Через 20с помощью
Изучение свойств пленкообразующих полимеров, используемых в качестве связующих для пигментной печати
Как уже неоднократно отмечалось выше, технические характеристики окрасок, полученные при использовании пигментов во многом определяются физико-механическими свойствами пленкообразующих полимеров, используемых в качестве связующих в пигментной печатной краске. В связи с этим представляет интерес изучение свойств пленок, отлитых из водных дисперсий акриловых полимеров - начальный и секущий модули эластичности, закономерности изменения механических свойств от температуры (термомеханические свойства), жесткость. Результаты этих исследований дадут возможность не только сравнить свойства известных полимеров, но и предположить свойства и структуры полимерных связующих, используемых в текстильной печати.
Эластические и прочностные свойства полимеров наиболее легко рассматриваются на диаграмме напряжение-деформация, описывающей поведение однородного образца с постоянным поперечным сечением в условиях одноосного растяжения [31, 38, 123-125].
На рис.4.2 представлены кривые напряжение-деформация, снятые с пленок из акриловых полимеров как зарубежного, так и отечественного производства.
Механическое поведение полимеров авторами [44, 47, 48, 126, 127] объясняется следующим образом: в «сшитых» химическими связями полимерах на сетку этих связей накладывается флуктуационная сетка физических связей, характеризующаяся меньшей энергией. В первый момент деформации внутреннее сопротивление системы определяется общим числом связей и напряжение резко возрастает. Деформация имеет преимущественно упругий характер. По мере дальнейшего деформирования узлы флуктуационной сетки распадаются; при этом макромолекулы легко изменяют конформацию, ориентируясь в направлении действия силы, и напряжение изменяется незначительно. Но ориентация, в свою очередь, приводит к росту числа узлов, образующихся между ориентированными макромолекулами, и, следовательно, к росту напряжения, темп которого зависит от плотности физических сшивок, образующихся в условиях ориентации. Повышение полярности и молекулярной массы полимера обуславливают большие значения напряжения при той же деформации из-за большей плотности физических узлов.
По характеру полученных зависимостей (см. рис. 4.2) исследуемые пленки, отлитые из полимерных дисперсий, можно подразделить на три группы.
К полимерам первой группы относятся препараты Акремос 805 (кривая 11), Акремос 101 (кривая 12), Акремос 601 (кривая 13), МБМ-3 (кривая 14), Лакротен Э-72 (кривая 15), способные образовывать мягкую, пластичную пленку, т.к. в данном случае при некоторой небольшой величине напряжений (от 0,2 до 2,7 МПа) развивается постоянная пластическая деформация.
Ко второй группе полимеров относятся препараты Лакротен Э-61 (кривая 4), МБМ-5с (кривая 5), Акремос 703 (кривая 8). Эти препараты являются более жесткими полимерами по сравнению с препаратами первой группы. Кроме этого, в рассматриваемом случае при критической величине деформации также развивается пластическая деформация, то есть такие полимеры уже достаточно пластичны. Величина напряжения для данной группы препаратов колеблется от 2,7 до 8,5 МПа.
К третьей группе полимеров относятся перпараты Ларус 33 (кривая 1), Ларус 32 (кривая 2), Рузин 16 (кривая 3) — где зависимость напряжения от деформации является практически прямолинейной (от 0,2 до 16 МГТа). Это означает, что исследуемый полимер является еще более жестким и хрупким по сравнению с полимерами первых групп.
Пленки полимеров, отлитые из дисперсий импортных связующих (кривые 6, 7, 9, 10), образуют не такую мягкую, пластичную пленку нежели пленки из препаратов первой группы, но и не такие жесткие, чем препараты второй группы.
Акриловые полимеры достаточно эластичны, поэтому, безусловно, представляют значительный интерес для дальнейшего изучения.
Как известно [31, 32, 38], свойства полимеров определяются гибкостью макромолекулы, надмолекулярной структурой полимера, фазовым и релаксационным состоянием полимера. Зависимость деформации от температуры позволяет оценить переход полимера из стеклообразного в высокоэластичное, а затем в вязкотекучее состояние и определить температуру стеклования и текучести. Чем более гибкая макромолекула, тем меньше взаимодействие в узлах флуктуационной сетки, тем до более низкой температуры полимер остается эластичным.
На рисунке 4.3 приведены термомеханические кривые пленок, получаемые из дисперсий изучаемых полимеров.
Вид анализируемых термомеханических кривых присущ высокоэластическому состоянию полимеров, что подтверждается данными о температуре стеклования (для большинства препаратов температура стеклования менее 20С).
В высокоэластическом состоянии происходит интенсивное тепловое движение отдельных звеньев, сегментов и групп атомов, однако движение макромолекул как отдельных кинетических единиц невозможно. Полимеры в высокоэластическом состоянии обладают уникальными механическими свойствами. Они способны испытывать очень большие обратимые деформации, достигающие нескольких сотен процентов. Сущность этого явления заключается в изменении конформации ("разворачивании") свернутых гибких цепей под влиянием приложенного напряжения и в их возвращении ("сворачивании") к исходной конформации после снятия нагрузки под действием внутримолекулярного теплового движения [31, 44, 47, 48, 128-131].
Анализируя характер термомеханических кривых (см. рис. 4.3), можно заметить, что все исследуемые полимеры на основе акрилатов подразделяются на две четкие группы, которые отличаются характером деформации растяжения при изменении температуры среды.
При исследовании хода кривых, снятых с пленок препаратов Лакротен Э-72 (кривая 1), МБМ-3 (кривая 2), Акремос 601 (кривая 3), Акремос 101 (кривая 4), Акремос 805 (кривая 5), Акремос 703 (кривая 6), можно сказать, что макромолекулы полимеров этих препаратов достаточно подвижны. Однако эти полимеры нельзя назвать сетчатыми поскольку, как известно, сетчатые полимеры не могут переходить в вязкотекучее состояние [31, 47].
Ко второй группе относятся пленки, отлитые из таких препаратов, как МБМ-5с (кривая 7), Лакротен Э-61 (кривая 8), Рузин 16 (кривая 9), Ларус 32 (кривая 10), Ларус 33 (кривая 11). Эти полимеры являются более жесткими, чем полимеры первой группы. Они сохраняют свою пластичность до достаточно высоких температур и обладают большей молекулярной массой по сравнению с препаратами первой группой. Как видно из рис. 4.3 отрезок участка кривой в высокоэластичном состоянии не переходит в фазу вязкотекучего, что обусловлено большей гибкостью макромолекул, большим количеством связей и наличием пространственной сетчатой структуры.
Роль добавок текстильно-вспомогательных веществ в пигментной печатной композиции
Данные, полученные в ходе изучения процесса сушки и фиксации пигментов на текстильном материале, подтвердили значимость препаратов, вводимых в печатную краску, особенно таких добавок, как «замедлителей» сушки, которые активно участвуют не только в процессе образования пленки, но и влияют на технические результаты печатания тканей пигментами.
Однако, чаще всего, улучшая одни показатели, в данном случае устойчивость тиксотропных, реологических свойств печатных красок,, замедление скорости сушки полимерных дисперсий в местах печати и на шаблонах путем введения ПАВ или эмульгаторов, приходится идти на некоторое ухудшение других свойств.
Известно [140], что как бы ни улучшались свойства полимерной печатной системы, наличие в системе ПАВ неизменно приведет к снижению в конечном итоге прочности получаемой окраски вследствие адсорбции ПАВ на частицах полимера, вызывающей облегчение его деформации и адсорбционное понижение прочности (эффект Ребиндера). И, тем не менее, с целью управления свойствами печатных композиций, добавки использовались, и будут использоваться.
Нами проверено влияние ПАВ различной природы, вводимых в печатный состав, на поведение печатной системы и на технические результаты печати текстильных материалов.
Композиция для печати является многокомпонентной системой, и учесть вклад каждого компонента во взаимодействие достаточно сложно. Можно только предположить, например, что в данной системе присутствуют частицы, окруженные макромолекулярным слоем ПАВ, и мицеллы ПАВ, которые образуют сложную сетчатую структуру, включающую цепи пленкообразующих компонентов. Вся печатная система пронизана связями через молекулы ПАВ. Введение ПАВ с более разветвленной структурой и высокой молекулярной массой, приводит к увеличению числа этих связей.
На рис. 4.12 показано влияние природы ПАВ на эффективность печати текстильных материалов. Видно, что наличие ПАВ в печатной краске снижает интенсивность окраски во всех случаях, хотя гриф напечатанных тканей наиболее мягок при использовании в системе анионных ПАВ.
Большой интерес, как показано в разделе 4.4, представляет введение в печатную краску эмульгаторов - многоатомных спиртов (этиленгликоль, глицерин, пропиленгликоль) и гидротропных веществ, таких как мочевина, способных замедлять процесс сушки полимерных систем.
Импортные производители рекомендуют вводить в состав композиции для пигментной печати эмульгаторы, играющие роль «замедлителей» сушки (протекторов шаблонов) и регуляторов реологических свойств. Это препараты фирмы BASF (Германия) - серия Luprintol MCL, CF, MP, SL, фирмы СНТ (Германия) - Tubigat А-60, фирмы 3V Sigma (Италия) - Emulprint N, фирмы Brookline (США) - Brookprint liquid SLF.
На рис. 4.13 представлены спектрофотометрические кривые, снятые с образцов, напечатанных пигментом ярко-красным ТП, при использовании в качестве добавок в пигментную композицию различных ТВВ. Видно, что наибольшую интенсивность окраски имеет ткань, напечатанная с добавлением препарата - эмульгатора, предложенного фирмой ООО «Сван», — Ларус 12. По сравнению с исходным образцом интенсивность окраски увеличивается и при добавлении в краску глицерина. Однако, как показано в разделе 4.4, эти эмульгаторы мало влияют на процесс сушки, и основная цель их использования - замедление процесса пленкообразования - в данном случае не реализуется.
Добавление в систему импортных препаратов, таких как Luprintol MCL и Тубигат А-60 несколько снижает интенсивность окрасок, но, несмотря на удорожание печатной краски при включении в систему этих препаратов, оправдывается их удобством приготовления красок, более длительным безостановочным использованием печатных красок при печати и, соответственно, экономии сетчатых шаблонов. Поэтому предприятия вынуждены приходить к компромиссу между стоимостью композиции и удобством ее использования. При этом на прочностные характеристики и гриф ткани эти добавки практически не влияют.
Чтобы придать текстильному материалу наибольшую мягкость и большую устойчивость окрасок к условиям эксплуатации в печатную композицию вводят специальные добавки.
В полимерные системы улучшенного качества вводят для повышения прочности покрытий, блеска, устойчивости к атмосферным условиям, дополнительные полимерные добавки, такие как полиуретаны, кремнийорганические полимеры [31], нами изучено влияние введения в печатные системы полимерных дисперсий, способных улучшать гриф ткани и обеспечивать высокие показатели устойчивости окраски к трению.
Нам представляется интересным выявить влияние специальных добавок акриловой природы — МБМ-3 и МБМ-5с, которые являются сополимерами эфиров акриловой и метакриловой кислот, полученные эмульсионным методом, выпускающиеся отечественными химическими производителями в качестве отделочных препаратов для кожевенной промышленности, а также полиуретановые дисперсии и препараты нового поколения, представляющие собой смесь полиуретановых дисперсий с акриловыми и стиролакриловыми -гибридных полиакрилатуретановых дисперсий. [54, 108].
Как показано [57] многочисленными исследованиями, гибридные дисперсии в сравнении с физическими смесями позволяют получать материалы с более высоким уровнем свойств, что связано с лучшей совместимостью полимеров благодаря образованию взаимопроникающих сеток на молекулярном уровне.
Особенно такие препараты хороши там, где требуются их специфические свойства: высокая устойчивость к истиранию, особенно в мокром виде, эластичность, прозрачность и прочность.
