Содержание к диссертации
Введение
1 .Литературно-аналитический обзор 12
1.1 .Структура и свойства льняного волокна 12
1.2. Лигнин 14
1.2.1 .Строение и свойства лигнина 14
1.2.2.Превращения лигнина при окислении пероксидом водорода 17
1.3. Окрашенные вещества льняного волокна 21
1.4. Художественно-колористическое оформление льняных и льносодержащих текстильных материалов 24
1.5. Характеристика красителей 30
1.5.1 .Строение и свойства активных красителей 30
1.5.2. Влияние различных факторов на гидролиз активных красителей 32
1.5.3 .Строение и свойства прямых красителей 35
1.6. Применение прямых и активных красителей в совмещенных процессах беления и крашения целлюлозосодержащих текстильных материалов 39
2. Методическая часть 45
2.1. Характеристика объектов исследования 45
2.2. Методики обработки ткани 45
2.2.1. Методика беления льна 45
2.2.2.Описание методики печатания льняных тканей вытравным составом 51
2.3. Методики определения содержания химических веществ в растворах и на материале 52
2.3.1. Исследование кинетики разложения пероксида водорода 52
2.3.2. Методики определения содержания красителей на волокне 55
2.4. Методика определения степени полезного использования активных красителей 56
2.5. Хроматографический метод 57
2.6.Спектрофотометрический метод оценки состояния красителя в растворе 57
2.7.0пределение коэффициентов диффузии прямых и активных красителей в целлюлозе 58
2.8.0ценка качества расцветок текстильных материалов 59
2.8.1. Методика оценки четкости контура печатного рисунка 60
2.8.2. Определение степени белизны 60
2.8.3. Методика оценки интенсивности расцветок тканей 60
2.8.4. Методика оценки цветовых характеристик полученных расцветок 60
2.8.5. Определений устойчивости расцветок к физико-химическим воздействиям 61
2.9. Оценка качества текстильных материалов 61
2.9.1 .Методики определения физико-механических характеристик 61
2.9.2. Методика определения гигроскопических свойств 61
2.9.3. Методика определения жесткости 61
2.10. Определение влагосодержания печатаного состава на волокне 62
2.11. Оценка точности проводимых измерений 63
3. Экспериментальная часть и обсуждение полученных результатов 65
3.1.Исследование взаимовлияния компонентов печатного состава 65
3.1.1. Исследование влияния прямых и активных красителей на стабильность и отбеливающие свойства пероксида водорода 68
3.1.2. Влияние пероксида водорода и силиката натрия на состояние и свойства красителей 85
3.1.2.1. Спектрофотометрические исследования растворов красителей 85
3.1.2.2. Оценка подвижности прямых и активных красителей 90
3.1.2.3. Оценка влияния компонентов печатного состава на сорбционно-диффузионные свойства красителей 94
3.1.2.4. Исследование диффузии прямых и активных красителей в целлюлозном субстрате 99
3.2. Влияние технологических параметров на качество вытравной печати 103
3.2.1. Исследование влияния состава печатной композиции 103
3.2.1.1. Исследование влияния концентрации пероксида водорода на колористические показатели цветной вытравной печати по серому льну 103
3.2.1.2. Влияние силиката натрия на эффективность цветной вытравной печати 111
3.2.1.3. Прогнозирование колористического эффекта на тканях в зависимости от светлоты фона 119
3.2.2. Влияние технологических параметров печати на эффективность цветной вытравной печати 127
3.2.2.1. Влияние времени запаривания на колористические показатели напечатанных тканей и степень полезного использования красителей 128
3.2.2.2. Влияние технологических параметров сушки напечатанных тканей на эффективность цветной вытравной печати 137
3.3. Исследование эффективности использования бессиликатных стабилизаторов различной химической природы 151
3.3.1. Оценка налипообразования в процессах цветной вытравной печати природноокрашенных льняных текстильных материалов 158
3.4. Оценка технических результатов работы и выдача практических рекомендаций 162
3.4.1. Оценка колористических характеристик расцветок 162
3.4.2. Оценка устойчивости вытравных печатных композиций 168
3.4.3. Исследование влияния загустителей на колористические характеристики расцветок 171
3.4.4,Оценка устойчивости расцветок к различным физико-химическим воздействиям 174
3.4.5. Оценка прочностных характеристик набивных тканей 179
3.4.6. Практическая реализация технологии цветной вытравной печати 181
3.4.7. Рекомендации по уходу за текстильными изделиями, колорированными методом цветной вытравной печати 18 5
Выводы 191
Литература 194
- Художественно-колористическое оформление льняных и льносодержащих текстильных материалов
- Методики определения содержания химических веществ в растворах и на материале
- Влияние технологических параметров на качество вытравной печати
- Исследование эффективности использования бессиликатных стабилизаторов различной химической природы
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время на мировом рынке все большее признание завоевывают ткани из натуральных волокон, в том числе из льна как волокна, обладающего уникальным комплексом свойств: экологичностью, гигиеничностью, высокой прочностью, природной бактерицидностью в сочетании с самобытными эстетическими характеристиками. Общий объем выпуска льносодержащих материалов составляет -150 млн. м .
В условиях все ухудшающейся экологической обстановки и повышенной загрязненности среды обитания человека особенно остро стоит вопрос создания экологически чистого ассортимента текстильных изделий, к числу которых с полным правом можно отнести ткани и трикотажные полотна из серого льна.
Однако обновление и расширение ассортимента текстильных полотен и изделий из серого льна требует совеременных дизайнерских разработок и усилий, направленных на поиск нетрадиционных колористических решений, что повысит конкурентоспособность российского льна на мировом рынке.
В свете изложенного актуальной для текстильной промышленности является разработка принципиально новых, эффективных технологий декорирования природноокрашенных льняных материалов, таких как, разработанный на кафедре ХТВМ способ твердофазного узорного беления. Самобытность тканей с естественной окраской льняного волокна как объекта колорирования позволяет расширить и многообразить художественно-колористическое оформление таких полотен за счет использования интенсивного природного фона и создание на нем рисунка методом цветной вытравной печати.
Оригинальность разработанного автором настоящего исследования способа колорирования льна заключается в создании колористического эффекта, который достигается за счет цветового контраста между природной серебристо-серой окраской льняного полотна и пастельной расцветкой в контуре рисунка.
Несомненным преимуществом разработанной технологии по сравнению с традиционными способами вытравной печати являются: сокращение производственного цикла за счет исключения операций беления и крашения; возможность исключения промежуточной сушки для некоторого ассортимента тканей; простота технологического процесса; выпуск экологически чистых, не имеющих аналогов по комфортности, носкости, природной красоте нативных льносодержащих текстильных изделий. Комплекс указанных преимуществ делает технологию колорирования природноокрашенных льняных тканей экономически целесообразной и привлекательной для предприятий льняной и смежных отраслей текстильной промышленности.
Диссертационное исследование выполнено в соответствии с научно-исследовательской программой (проект № 45306) Гранта Минобразования РФ «Развитие научного потенциала высшей школы».
Цель работы заключалась в теоретическом и экспериментальном обосновании нового направления в художественно-колористическом оформлении природноокрашенных льносодержащих текстильных материалов и создании рациональной технологии совмещенного способа их узорного отбеливания и колорирования.
Для реализации поставленной задачи в ходе работы впервые были теоретически и экспериментально проработаны следующие вопросы:
- теоретически и экспериментально обоснована принципиальная возможность присутствия в вытравном отбеливающем печатном составе прямых и/или активных красителей в жестких условиях щелочно- окислительной среды; определены условия совмещения компонентов печатного состава;
- изучен характер взаимного влияния компонентов печатного состава на состояние и устойчивость красителей и пероксида водорода;
оценена эффективность действия перекисных соединений, стабилизаторов различной природы и гидроторопных веществ в условиях цветной вытравной печати;
- оптимизирован состав и изучено влияние концентрационных параметров печатной краски на степень разрушения природных красящих веществ льна и фиксацию синтетических красителей;
- изучены кинетические закономерности и выявлена специфика процессов влажно-тепловых обработок (сушка, запаривания) напечатанных тканей;
-разработана технология цветной вытравной печати по тканям из серого льна. Проведена оценка полученных результатов в соответствии с нормами действующих ГОСТов. Выданы рекомендации по уходу за изделиями, колорированными методом цветной вытравки.
Научная новизна. В работе впервые теоретически и экспериментально обоснована возможность создания совмещенной технологии узорного отбеливания и колорирования серых льняных тканей, предусматривающей использование концентрированных силикатно-перекисных печатных составов и прямых и/или активных красителей.
Основные научные результаты диссертационного исследования заключаются в следующем:
-теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность совмещения прямых и активных красителей в агрессивной щелочно-перекисной среде печатного состава:
в частности, доказано ингибирующее влияние ряда прямых и активных красителей на пероксид водорода;
впервые установлено наличие в печатном составе лабильного сольватокомплекса краситель-силикат натрия и его влияния на устойчивость активных красителей к гидролизу;
- выявлено, что в условиях цветной вытравной печати диапазон положительного влияния силиката натрия как стабилизатора пероксида водорода расширяется: обладая буферной емкостью, он проявляет загущающие свойства и способствует увеличению выхода красителя;
- выявлено влияние пероксида водорода, прямых и активных красителей на процесс сушки напечатанных тканей;
- показаны технологические преимущества разработанного способа по сравнению с традиционной вытравной печатью.
Обобщенные результаты исследований положены в основу технологических разработок и практических рекомендаций.
Практическая значимость. На основании анализа полученных экспериментальных данных разработана принципиально новая технология художественного оформления льняных изделий. Выданы рекомендации по практической реализации. Предложена рациональная схема построения технологического процесса. Способ позволяет: выпускать высокохудожественные текстильные изделия с сохранением естественной окраски, самобытности, непревзойденных гигиенических и экологических достоинств нативного льна; использовать суровые льняные ткани без применения трудоемких и традиционных дорогостоящих способов их предварительной подготовки; достигать впечатляющую цветовую тональность, выгодно контрастирующую с природным серебристо-серым цветом льна; получать полутоновые и цветные узоры в различных цветовых сочетаниях за счет изменения концентраций компонентов в печатных составах; применять низкосортное грубое льняное волокно для выработки интерьерных тканей, текстильных обоев; использовать отходы производства (лоскут, швейный брак, обрезки ткани) для выпуска штучных изделий в условиях малого производства; выпускать экологически чистую продукцию; соответствовать современным тенденциям индивидуальности стиля в моде; выпускать ткани с высокими показателями устойчивости расцветок к физико-химическим воздействиям. Принципиальная новизна разработанного способа подтверждена 2 патента РФ. Данная технология апробирована в полупроизводственных условиях на ИОО СЧР Филиал №3 «Кохомский лен» с положительным результатом.
Автор защищает: - специфику вытравной печати по серому льну, основанную на использовании в качестве фона природноокрашенных спутников целлюлозы льна с их окислительной деструкцией;
- установленную взаимосвязь между строением прямых и активных красителей и их влиянием на устойчивость и отбеливающие свойства пероксида водорода в условиях печати;
- предложенную гипотетическую модель возможной структуры лабильного комплекса силикат натрия-краситель;
- оптимальные концентрационные параметры вытравного печатного состава;
- выявленную особенность влияния температурно-временных параметров сушки на колористические показатели расцветок;
- получение новых колористических эффектов за счет цветового контраста между серым фоном ткани и светлым пастельным тоном рисунка;
- разработанный состав и технологию цветной вытравной печати по природноокрашенным льносодержащим материалам.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены, обсуждены и получили положительную оценку на следующих научных мероприятиях:
-Всероссийских научно-технических конференциях "Дни науки", г. Санкт-Петербург, 2002, 2003, 2005г.г.; "Современные технологии и оборудования текстильной промышленности" (Текстиль-2003, 2004) г. Москва, 2003, 2004 г.г.; Межвузовских научно-технических конференциях "Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности", г. Иваново, 2002 -2004г.г.; Международных научно-технических конференциях "Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях" (Лен-2002), г. Кострома, 2002г.; "Студенты и молодые ученые КГТУ -производству", г. Кострома, 2003-2004г.г.; "Достижения текстильной химии -в производство", г. Иваново, 2004г.; "Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах", г. Плес, 2004г.; "Прогресс-2005", г. Иваново, 2005г; "Технология котонизации и отделки тканей из льняных волокон" (БК-308), г. Москва, 2005г.; V Конгрессе химиков-колористов г. Москва, 2003г.; VIII Международном научно-практическом семинаре "Физика волокнистых материаловхтруктура, свойства, наукоемкие технологии и материалы" (Smar Тех-2005), г. Иваново, 2005г.
Художественно-колористическое оформление льняных и льносодержащих текстильных материалов
Во всем мире лен используется, прежде всего, для производства комплектов столового и постельного белья, летней одежды. Наряду с гигиеническими и экологическими преимуществами лен придает красивый шелковистый вид тканям и изделиям за счет гладкой поверхности и изысканного блеска. Лен многообразен, он принимает любой облик от грубой холстины простых переплетений, рыхлой тяжелой рогожки или панамы до сверхлегких полупрозрачных структур, приближающихся к хлопку и шелку. Льняные полотна выпускаются суровыми, белыми, полубелыми, гладкокрашеными, набивными, меланжевыми и пестроткаными [47-53]. Наиболее широкий диапазон колористического оформления характерен для тканей бельевой и плательной групп.
Существующие в настоящее время методы художественно-колористического оформления льняных тканей можно разделить на три большие группы: 1. Однотоновое крашение нитей и пряжи и получение пестротканых и меланжевых материалов, путем ткачества; 2. Гладкое крашение предварительно отбеленных текстильных материалов; 3. Получение набивных тканей методом печатания.
Сразу же следует сказать, что особое место при крашении и печатании уделяется выбору красителей. В отечественной текстильной промышленности для колорирования льносодержащих тканей и пряжи используются многие классы красителей: кубовые, кубозоли, дисперсные, активные, прямые, а также пигменты.
По-прежнему самыми высокопрочными и яркими остаются кубовые красители. И по устойчивости к мокрым обработкам, свету и хлору кубовые превосходят все остальные классы красителей. Поэтому кубовые красители следует использовать при крашении пряжи и ровницы для получения пестротканых полотен и для дорогих изделий (сорочечно-блузочных и костюмно - платьевых льняных тканей), к которым предъявляют высокие требования по качеству окрасок. Во всех остальных случаях (например, при крашении пряжи, для тканей технического назначения - тентовых, обувных, декоративных и т.д.) можно заменить их активными и прямыми светопрочными красителями, ассортимент которых в последнее время расширяется и обновляются выпускные формы. Следует отметить, что свое значение прямые красители сохраняют там, где нет высоких требований по устойчивости окрасок к мокрым обработкам.
Разнообразие ассортимента льняных тканей из окрашенной пряжи осуществляется за счет различных видов ткацких переплетений: полотняное, мелкоузорчатое, жаккардовое, комбинированное [47]. Чисто-белые и цветные, в полоску и клетку, белоснежные и с цветной каймой ткани отличаются неповторимой национальной самобытностью и колоритом. При использовании соответствующих фактурных переплетений (рубчика, крепа, репса, вафельного переплетения) и красителя можно получить изысканные цветовые тональности и цветовой меланж. Такие ткани вызывают ассоциации с тканями, изготовленными из цветных ниток [54]. Так на ОАО Яковлевском льнокомбинате (г. Приволжск, Ивановская область) было выпущено оригинальное скатертное полотно, в основе и утке его использовали гармонично подобранную по колористике цветную пряжу. Богат ассортимент изделий, выпускаемых РУПТП Оршанским льнокомбинатом (Витебская область). Сложные оттенки здесь получают, используя пряжу разных цветов в основе и утке, например, более новым выглядит сочетание пряжи насыщенного цвета (в утке) с белой или суровой (в основе). Яркие цвета здесь подвергаются разбеливанию или приглушаются в точном соответствии с последними рекомендациями моды. Льняные ткани в таком оформлении выглядят обновленными и прекрасно поддерживают актуальную тему "выгоревших" джинсов.
На предприятиях льняной отрасли большое внимание в последнее время уделяется созданию нового ассортимента чистольняных и смешанных тканей, способных конкурировать на мировых рынках с зарубежными образцами. Новые пестротканые рисунки геометрического характера освоены на ЗАО «Гаврилов - Ямском льнокомбинате» (Ярославская область). Коллекция костюмных тканей, созданная на основе окрашенной в широкую колористическую гамму льносмесовои пряжи, охватывает практически весь спектр модных цветов, пользующихся наибольшим спросом. Новый акцент им придают оттенки цикламена и фуксии. В этих тканях использовалась льняная и нитроновая пряжа, что позволило придать тканям объемистость, несминаемость, повысить стойкость к истиранию и снизить потребительскую усадку [55].
Для крашения предварительно отбеленных льняных полотен широко применяют активные и кубовые красители. Последние обычно сочетают с дисперсными красителями при крашении материалов, изготовленных из смеси льняного волокна с синтетическим [56]. Для получения глубоких цветовых оттенков ткань окрашивают периодическим способом или изготавливают из предварительно окрашенной пряжи. В последние годы используется и непрерывный способ, основным преимуществом которого является высокая производительность.
Наибольшие возможности для обновления и развития художественно-колористического оформления льняных текстильных материалов представляет набивная печать. Ткани, оформленные интересными, оригинальными и модными рисунками с богатой и разнообразной колористикой, художественной выразительностью в соответствии с направлениями моды, всегда будут пользоваться повышенным спросом у покупателей. В зависимости от требуемого фона набивная печать осуществляется по отваренным, полубелым или белым льняным полотнам. Для печатания дорогих высококачественных изделий (портьерных тканей, постельного белья, тканей военного заказа, в том числе камуфляжа), по прежнему приоритет у кубовых красителей. Во всех остальных случаях их теснят активные красители и пигменты.
По характеру нанесения расцветок различают следующие виды печати [57]: прямая, когда рисунок наносится на белую или слегка окрашенную ткань; вытравная, если рисунок наносится на окрашенную ткань с разрушением окраски в местах нанесения узора; резервная, если в печатный состав вводят вещества, предотвращающие образование окраски при последующем крашении (после печати).
Для печатания по льняным полотнам используются печатные машины с сетчатыми шаблонами. Современное развитие текстильной промышленности, разнообразие выпускаемых тканей обуславливает новые требования к качеству художественного оформления текстильных изделий различного назначения.
Широко используется цветная печать по отбеленной и слабо тонированной тканям. Постоянно обновляется ассортимент набивных бельевых и портьерных тканей на Вязниковском льнокомбинате (Владимирская область), на Ровенском ПТО [58]. Джинсовая тема вернула в обиход еще один прием, популярный в позапрошлом десятилетии и потом надолго забытый - однотонную набивку, имитирующую гладкое крашение.
Ряд оригинальных колористических эффектов получают на окрашенной смесовой ткани, например, льнолавсановой, способом печатания резервов и вытравок [59]. Окрашенным может быть при этом только один из волокнистых компонентов. Например, льняной компонент может быть окрашен активными красителями плюсовочно-накатным способом. На окрашенной ткани печатают цветные вытравки кубовыми красителями. Описанным способом получают меланжевые эффекты, когда часть нитей остается непрокрашенной.
Методики определения содержания химических веществ в растворах и на материале
С целью получения достоверных результатов эксперимента изучение кинетики разложения пероксида водорода проводили двумя независимыми методами: газометрическим в растворе и йодометрическим на ткани.
а). Методика исследования кинетики реакции разложения пероксида водорода газометрическим методом Исследование скорости реакции разложения пероксида водорода в растворах проводили на установке, принципиальная схема которой представлена нарис. 2.1.
Опыты проводили следующим образом. Перед началом исследования в течение 30 мин выдерживали систему для установления заданной температуры (Т=100С). Далее реакционный сосуд (1) емкостью 50 мл с исследуемым раствором красителя (2 г/л) устанавливали на магнитной мешалке (2) и укрепляли на штативе. Затем с помощью дозатора (4) вводили 30 г/л раствора пероксида водорода. Перемешивание раствора осуществляется стержнем (3) от магнитной мешалки. Выделяющийся в процессе разложения окислителя кислород из реакционного сосуда поступал в измерительную бюретку (5) с уравнительной склянкой (6) через трехходовой кран (7). По мере накопления в бюретке выделяющегося в результате реакции газа, последний сбрасывается в атмосферу с помощью трехходового крана.
В процессе исследования определяли объем выделившегося кислорода. Измерения проводили с интервалом времени 30 сек. По экспериментальным данным были построены кинетические кривые: V -V fQ); ln(Voo-V,)=f(/); 1/Voo-V,= f(f), где V, - объем кислорода, выделившийся к моменту времени t, м3; Voo - объем кислорода, выделившийся после разложения всего пероксида водорода (определяется как разность уровней в бюретке в момент, принятый за начало реакции, и после кипячения пероксида водорода до полного разложения).
Графическим методом определили такую функцию, которая на графике зависимости ее от времени дает прямую линию. Для реакций нулевого порядка (прямая 1) такой функцией является Voo-W (см. рис. 2.2.); для реакций первого порядка (прямая 2) - ln(Voo-W); для реакций второго порядка - 1/Voo-V (прямая 3). Полученные прямолинейные зависимости в координатах ln(V x,-Vt)=f(t) позволили сделать вывод о применимости уравнения реакции первого порядка для описания кинетики разложения пероксида водорода в исследуемых условиях [112]. По тангенсу угла наклона полученной прямой вычислили константу скорости реакции к.
При оценке влияния температурно-временных параметров процесса сушки и влажно-тепловой обработки на белизну льняной ткани и колористические показатели, определяли содержание активного кислорода на ткани. Для этого образец напечатанной ткани, с известным количеством печатного состава, помещали в коническую колбу вместимостью 250 мл, добавляли 20 мл 20%-ной серной кислоты и 10 мл 10%-го раствора йодида калия. Выделившийся йод оттитровывали ОДн. раствором тиосульфата натрия [8].
Содержание активного кислорода (%) на ткани рассчитывали по формуле: где: К- количество 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование, мл; 0,0008 - количество активного кислорода, соответствующее 1 мл 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, г; g- масса печатного состава, нанесенного на ткань, г.
Определение содержания прямого красителя на волокнистом материале проводили путем экстрагирования его из напечатанного текстильного материала массой 0,1 - 0,2 г 25%-ным водным раствором пиридина и последующего коло-риметрирования экстракта на приборе ФЭК-56 М. Кювету сравнения заполняли водно-пиридиновым раствором. Для расчета содержания красителя на волокне строили калибровочную кривую зависимости оптической плотности стандартного раствора исследуемого красителя от его концентрации. Диапазон концентраций подбирали таким образом, чтобы оптические плотности коло-риметрируемых растворов находились в интервале 0,2 D 0,8 [113].
Для приготовления стандартного раствора точную навеску красителя растворяли в 10 мл 25%-ного водного раствора пиридина. Затем последовательно разбавляли, после чего колориметрировали. По калибровочной кривой находили концентрацию красителя в г/л рассчитывали его содержание Сх (г/кг) на ткани по следующей формуле: где: С х- содержание красителя на волокне, г/кг; Сст - содержание красителя, найденное по калибровочной кривой, г/л; См - масса навески ткани, г; V - объем мерной колбы, мл; Dxn Д. - оптические плотности испытуемого и стандартного растворов, соответственно.
Определение активного красителя на ткани проводили путем растворения навески напечатанного текстильного материала массой 0,1-0,2 г в 20 мл серной кислоты (р=1,84 г/м3). В течение 90 мин вели растворение навески при темпера о туре 5 С с постоянным перемешиванием. Затем в мерную колбу вместимостью 250 мл, в которую предварительно налито 100 мл 2%-го раствора неионогенного препарата ОП-10 в течение 90 мин по каплям переносим раствор гидрозоля, при этом охлаждаем колбу. Затем окрашенный раствор отфильтровывали через стеклянный фильтр и колориметрировали. Раствором сравнения служил раствор, приготовленный по той же методике из образца, напечатанного белящим составом. Содержание красителя на ткани (г/кг) находили по предварительно построенному калибровочному графику по формуле 2.2.
Влияние технологических параметров на качество вытравной печати
В условиях технологии цветной вытравной печати параллельно с разрушением окрашенных примесей льняной целлюлозы под действием белящего агента происходит фиксация красителя на волокне. Следовательно, чистота и яркость получаемых расцветок в значительной степени будет зависеть от работоспособности отбеливателя в печатной композиции. Поэтому на данном этапе работы основная задача заключалась в оценке влияния концентрации пероксида водорода на качество вытравной печати. Оптимальное содержание пероксида водорода обеспечивает наряду с качественным отбеливанием высокий колористический эффект, наибольшую степень полезного использования красителей на волокне в условиях запаривания и экономичность технологии.
С этой целью ткань печатали составами с различной концентрацией пероксида водорода, которая варьировалась в пределах от 3 до 30 г/кг. Для выявления роли пероксида водорода, концентрации остальных компонентов оставались постоянными, влияние их на качество цветной вытравной печати будет описано в следующих разделах данной работы.
Рабочие печатные составы содержали (г/кг): Пероксид водорода (100%-ный) X Эксперимент проводили на ткани № 6С-81 с применением прямых и активных красителей из числа устойчивых (см. п. 3.1.1.) в щелочно-окислительной среде печатного состава. Выбор именно этой ткани обусловлен тем, что она является чистольняной, с исходной светлотой фона 35,1% и относится к сорочечно-платьевому ассортименту колорирование которого представляет несомненный интерес с точки зрения получения расцветок светлых и средних тонов. Поэтому, для получения цветового контраста между серым фоном текстильного полотна и светлым акварельным рисунком, содержание красителя в печатной краске было небольшим и составляло 2 г/кг. После печатания образцы запаривали в среде насыщенного водяного пара в течение 7 минут и промывали по режиму, приведенному на стр. 51.
Качество полученных расцветок оценивали визуально, а также по колористическим показателям: интенсивности, светлоте, насыщенности и цветовому тону. Интенсивность расцветок в контуре рисунка рассчитывали по коэффициентам отражения, напечатанных образцов с последующим пересчетом в единицы K/S по формуле 2.6.
Поскольку, как уже было отмечено, в условиях совмещенной технологии беление протекает параллельно фиксации красителя, то в местах образования рисунка величину коэффициента отражения R« определяли для ткани, напечатанной отбеливающим составом с той же концентрацией компонентов в печатном составе за исключением красителя. Контроль качества беления вели по степени достигаемой белизны по методике, описанной в п. 2.8.2. ме тодической части. На рис. 3.11 в качестве примера представлена часть наиболее типичных кривых, описывающих влияние концентрации пероксида водорода на белизну и интенсивность расцветок, полученных с применением прямых (а) и активных (б) красителей. Первая точка на кривых 1-3 (рис. 3.11) соответствует интенсивности расцветок образцов, напечатанных методом прямой печати при той же концентрации красителя.
Для определения цветовых характеристик расцветок на спектрофотометре СФ -10 снимали спектры отражения напечатанных тканей. На основании полученных спектров для длин волн видимого диапазона с шагом 10 нм с помощью компьютерной программы в равноконтрастной системе CIEL a B рассчитывали характеристики цвета - цветовой тон (Т), насыщенность (S) и светлоту (L), значения, которых сведены в табл. 3.7. Для сравнения в таблице приведены колористические показатели расцветок, полученных методом прямой печати (СшОг =0).
Совокупность представленных на рис. 3.11 и в табл. 3.7. данных показывает, что колористический эффект, как и следовало ожидать, во многом определяется содержанием пероксида водорода в печатной композиции.
Сопоставление данных, представленных на рис. 3.11 свидетельствует, о том что для всех используемых нами марок красителей наблюдается общая тенденция, а, именно - снижение интенсивности расцветок с увеличением концентрации отбеливателя в печатном составе. Однако более детальное исследование этих зависимостей позволило нам условно выделить три характерных типа кривых.
1. Ярко-выраженный ниспадающий ход кривой, который на рис. 3.11 представлен кривыми 2а и 26. Как можно видеть при сопоставлении этих кривых с ходом кривой 1а, отражающей изменение белизны в контуре рисунка, между ними наблюдается хорошая корреляция, т.е. с ростом белизны интенсивность расцветок снижается.
Исследование эффективности использования бессиликатных стабилизаторов различной химической природы
Технология цветной вытравной печати предполагает применение в качестве стабилизатора пероксида водорода силиката натрия, в котором вы-годно сочетается ряд полезных свойств: во-первых, обладая буферным действием, он обеспечивает оптимальное значение рН=10,5-11,5 в широком интервале используемых концентраций; во-вторых, в печатном составе образуется лабильный комплекс краситель силикат, который разрушается на стадии высокотемпературной обработки; в-третьих, проявляет загущающие свойства, а также способствует увели . чению выхода красителя.
Широкий спектр такого действия силиката натрия проявляется в увеличении степени фиксации красителей (как было установлено в п. 3.2.2.1.) и как, следствие, повышение интенсивности расцветок на 15-20%. Все эти факторы обуславливают высокую эффективность силиката натрия и делают его незаменимым в технологии цветной вытравной печати. Однако, наряду с несо мненными преимуществами, известно и негативное действие силиката натрия, связанное с возможностью образования труднорастворимых осадков- іСЬ) , отлагающихся на оборудовании и ухудшающих качество обрабатываемых ма-териалов [135]. Эти отрицательные свойства с применением даже умеренных количеств силиката натрия, более всего сказываются при непрерывных процес сах беления, а также в совмещенных способах беления и крашения, что подтверждено, в частности, богатым отечественным опытом [104]. При этом пе-роксид водорода выступает в качестве инициатора полимеризации силиката натрия [134]. Поэтому в работе исследовалась возможность замены водорастворимых силикатов новыми композиционными стабилизирующими системами на основе органических и неорганических веществ, хорошо зарекомендовавших себя при традиционных способах беления [88, 136, 137] и в совмещенных технологиях отбеливания и крашения [96, 103, 104].
Критериями выбора стабилизаторов являлись: стабильность перекисного состава; совместимость с компонентами вытравной печатной композиции. Из литературы [138] известно, что к веществам, используемым в каче стве стабилизаторов пероксидных отбеливающих растворов, относятся кон денсированные фосфаты, бораты и различные комплексообразователи (про дукты на основе комплексообразующих веществ). Ввиду того, что техноло гические параметры предусматривают температуру 100С и рН 10 эти веще ства в данном исследовании не применялись, поскольку их активность снижа ется уже при температуре выше 70С, и с ионами щелочноземельных металлов они образуют комплексные соединения при рН 10. Более того, они могут использо ваться только в мягкой воде, так как Са2+и Mg2- ионы осаждают их из рас твора [138]. В работе в качестве стабилизирующих систем были использованы следующие: - кристаллические гидросиликаты: метасиликат натрия и о-силикат калия; - природные алюмосиликаты (каолин); - эмульсии на основе производных акриловой кислоты (Акремос 204); - бессиликатные стабилизаторы (органические комплексоны): натриевые соли нитрилотриметиленфосфоновой (торговое название "Корилат") и этилендиа-минтетрауксусной кислоты - ЭДТА (торговое название трилон Б); композиционные препараты: Диарин - препарат на основе эффективных комплексообразующих веществ с поверхностно-активными и гидротроп-ными веществами, стабилизатор ПБ - водная композиция на основе сульфирола-8, феноксола 9/10 БВ и натриевой соли идендифосфоновой кислоты.
Объектом сравнения служил водорастворимый силикат натрия. Проведена оптимизация концентраций различных стабилизаторов с целью достижения наилучших показателей по белизне и интенсивности расцветок. Для этого печатание осуществляли композицией, содержащей, г/кг: пе роксид водорода (100%-ный) - 20- 25,5, стабилизатор 2(Н60 (для комплексо-нов 0,05-К2), краситель (прямой алый светопрочный) - 2 и загуститель - соль-витоза С-5 (8% -ная). Поскольку реакция среды растворов стабилизирующих систем, кроме растворимых силикатов, нейтральная, то для поддержания общей щелочности (7,5 г/л) на уровне рН 10,5-Н 1,5 при необходимости вводили карбонат натрия. Эксперименты проводили на льняной арт. 90-2294 и льно-хлопковой №4С-8 тканях с естественной окраской природного льна (светлота фона R=28,7%, 44,5% соответственно). Стабилизирующий эффект изучали при индивидуальном использовании стабилизаторов в печатном составе при полной замене силиката натрия. Белизну (R) и интенсивность (K/S) образцов с учетом светлоты определяли на спектрофотометре Спекол-11 при соответ-свующих длинах волн. Результаты эксперимента приведены в табл. 3.15.
Из представленных данных видно, что практически все применяемые стабилизирующие системы, кроме водорастворимых силикатов (метасиликат натрия и о-силикат калия) значительно уступают силикату натрия по белизне и чистоте получаемых расцветок. Мы предполагаем, что причинами снижения степени белизны в присутствии органических комплексонов могут быть высокие концентрации окислителя в печатном составе. В работе Сычева А.Я. с соавторами [139] указывается на то, что комплексообразователи, как и другие органические стабилизаторы (оксихинолин и др.) могут окисляться под действием пероксида водорода, что подтверждается методами ЯМР. При этом они теряют способность связывать ионы из растворов. Согласно приводимым в последнее время публикациям [140, 141] и сами комплексонаты могут явиться причиной неконтролируемого распада пероксида водорода. Ион металла в составе комплекса может оказывать каталитическое действие на окислитель причем иногда более сильное, чем ион металла сам по себе.
К примеру, комплекс железа (П) с ЭДТА крайне неустойчив к окислителям. Уже кислородом воздуха он окисляется до комплекса Fe (III). Исследования, проведенные в работе [140] показали, что каталитическая активность такого комплекса возрастает с увеличением уровня рН.
