Исследование комплекса потребительских свойств сорочечных хлопчатобумажных и смешанных тканей, отделанных новыми "сшивающими" препаратами Зуева Жанна Леонидовна

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Литературный обзор 8

1.1. Модификация текстильных материалов отделочными препаратами 8

1.1.1. Строение и свойства целлюлозы 8

1.1.2. Современные препараты, используемые для отделки тканей 11

1.1.3. Механизм взаимодействия отделочных препаратов с целлюлозой волокна 22

1.2. Формоустойчивая отделка текстильных материалов и факторы, ее определяющие 25

1.3. Влияние отделочных препаратов на изменение потребительских свойств хлопчатобумажных и хлопколавсановых тканей 31

1.3.1. Влияние отделки на износостойкость текстильных материалов 31

1.3.2. Влияние отделки на гигиенические свойства текстильных материалов 36

Заключение по литературному обзору и задачи исследования 39

Глава 2. Характеристика объектов и методов исследования 41

2.1. Объекты исследования 41

2.2. Методы исследования 49

Глава 3. Исследование влияния вида отделки на изменение потребительских свойств хлопчатобумажных и смешанных тканей 59

3.1. Изменение формоустойчивости аппретированных материалов 59

3.2. Изменение физико-механических свойств аппретированных материалов 66

3.3. Характеристика гигиенических свойств аппретированных материалов 73

Глава 4. Изменение комплекса потребительских свойств тканей с разными видами отделок в условиях опытной носки изделий 85

4.1. Влияние вида отделки на изменение формоустойчивости тканей в условиях опытной носки изделий 85

4.2. Влияние вида отделки на изменение физико-механических свойств тканей в условиях опытной носки изделий 95

4.3. Изменение гигиенических свойств тканей в процессе опытной носки в зависимости от вида отделки 109

4.4. Изменение светостойкости окрасок тканей с различными видами отделок 122

Глава 5. Влияние вида отделки на изменение потребительских свойств сорочечных тканей в условиях моделированного изнашивания 127

5.1. Изменение свойств исследуемых тканей под действием многократных стирок 127

5.2. Изменение свойств аппретированных тканей в результате воздействия солнечной радиации 140

5.3. Изменение свойств тканей с разными видами отделок в результате комплексного воздействия солнечной радиации и повторных стирок 152

5.4. Изменение физической структуры целлюлозы под влиянием факторов моделированного износа 163

Выводы 172

Литература 176

Приложения 186

• Современные препараты, используемые для отделки тканей
• Изменение физико-механических свойств аппретированных материалов
• Влияние вида отделки на изменение физико-механических свойств тканей в условиях опытной носки изделий
• Изменение свойств аппретированных тканей в результате воздействия солнечной радиации

Введение к работе

В свете Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР "Об увеличении производства товаров массового спроса, повышении качества и улучшении их ассортимента в I98I-I985 гг." важная роль отводится хлопчатобумажной промышленности, являющейся одной из крупнейших отраслей текстильной промышленности в СССР. В ней сконцентрировано 40$ промышленно-производственного персонала и 45$ стоимости основных фондов (более 1,8 млрд.руб.). В XI пятилетке предусматривается дальнейшее увеличение выпуска всех видов тканей, в том числе хлопчатобумажных, на 775 млн.м² /I/, при этом особое внимание уделяется повышению их качества, обновлению и улучшению ассортимента за счет расширенного применения химических волокон и нитей, удельный вес которых в общем балансе текстильного сырья возрастет за пятилетку на 8%, а также за счет применения высококачественных красителей и полимерных отделочных материалов.

Выполнение диссертационной работы связано с реализацией актуальных проблем выпуска разнообразных текстильных материалов с высококачественной отделкой с использованием натуральных и химических волокон в соответствии с комплексной научной программой 0.37.02, утвержденной на I98I-I985 гг. ГКНТ СССР Постановлением Л 7 от 27.01.81 г. и приказом Минвуза СССР $ 330 от 30.03.81 г.

Одним из наиболее перспективных направлений решения этой проблемы является использование для отделки тканей препаратов, придающих тканям эффекты малосминаемости, малоусадочности, а также повышающих устойчивость их к воздействию факторов износа путем "сшивки" макромолекул целлюлозы. Применяемые для этой цели

iводорастворимые предконденсаты азотсодержащих отделочных препаратов обладают существенными недостатками, основными из которых являются снижение прочностных характеристик тканей, а также выделение в процессах производства формальдегида, что придает ткани неприятный запах и ухудшает ее санитарно-гигиенические свойства.

Поэтому актуальным является поиск новых нетоксичных препаратов, использование которых наряду с приданием тканям эффектов высококачественной отделки приводило бы к минимальному снижению прочности ткани на разрыв, истирание и т.д. Для этих целей представляются перспективными производные сульфоланов и сульфоленов, отличающиеся от азотсодержащих препаратов как по строению, так и по технологии обработки ими тканей /2/.

Возможность использования данных препаратов для отделки окрашенных хлопчатобумажных тканей сорочечного ассортимента практически не исследована, и не имеется сведений о промышленном использовании производных сульфолена и сульфолана для отделки хлопчатобумажных тканей.

Одним из основных путей совершенствования ассортимента сорочечных тканей является использование в смеси с хлопком химических волокон, что дает возможность сократить расход натуральных волокон при сохранении и улучшении потребительских свойств тканей. Наибольший удельный вес (более одной трети) в общем объеме выпуска сорочечных тканей занимают хлопколавсановые ткани, выпуск которых растет из года в год. В этой связи большое значение придается высококачественной отделке этих тканей с целью повышения их износостойкости. В литературе почти отсутствуют данные по обработке хлопколавсановых тканей отделочными препаратами с целью придания им высококачественной отделки.

В литературе имеются также ограниченные сведения о долговечности полученных эффектов отделки, о поведении аппретирован-і ных тканей в условиях эксплуатации, близких к реальным.

С учетом вышеизложенного представлялось целесообразным исследование возможности аппретирования сорочечных хлопчатобумажных и смешанных тканей новыми "сшивающими" отделочными препаратами на основе сульфоланов, а также изучение закономерностей изменения потребительских свойств аппретированных тканей в условиях реальной эксплуатации изготовленных из них изделий.

ЗЖВА І. ЛЖЕРАТУРШИ ОБЗОР

І.І. Модификация текстильных материалов отделочными препаратами

I.I.I. Строение и свойства целлюлозы

В последние годы исследованиями ученых многих стран мира установлено и является общепризнанным следующее положение о строении целлюлозы: макромолекула целлюлозы представляет собой стерео-регулярный природный полимер из повторяющихся 1,5 ангидроглгокопи-ранозных звеньев, соединенных между собой 1,4 -J5 ,Ф -глюкозид-ной связью. При этом каждое звено содержит одну первичную и две вторичных гидроксильные группы (соответственно при 6,2 и 3 атомах углерода): /3-6/

^{н он Ш)Н}

СНгОН н он J^

Из приведенной формулы видно, что каждое элементарное звено в макромолекуле целлюлозы состоит из пяти атомов углерода и одного атома кислорода, замкнутых в шестичленное кольцо (глюкозидный остаток). Каждый такой глюкозидный остаток содержит три свободные гидроксильные группы, одна из которых первичная, а две вторичные: при этом атом С₆ имеет первичную гидроксильную группу, а атомы Cg и Сд - вторичные. Эти группы значительно отличаются друг от друга по своей реакционной способности, при этом пока нет единого мнения о степени реакционноспособности тех или других гидроксиль-ных групп - /7, 8/. В литературе отмечается, что реакционная способность целлюлозы зависит от многих факторов: наличия в макромолекулах целлюлозы водородных связей, участвующих в реакциях между целлюлозой и отделочным препаратом и между соседними макромолеку-

-9-лами целлюлозы; доступности структуры целлюлозы к проникновению < молекул аппрета, определяемой величиной внутренней поверхности _sцеллюлозного волокна (наличием и распределением капилляров в волокне) , структурной неоднородностью целлюлозы, связанной с различной степенью ориентации макромолекул в волокне, а также с наличием наиболее выгодных конформаций макромолекулы целлюлозы для подхода реагирующих молекул к реакционным центрам\ скорости проникновения в волокно отделочного препарата, определяемой не только морфологической структурой целлюлозного волокна, но и величиной (молекулярной массой) реагента /4, 5, 7, 9, 10/.

Что касается особенностей структуры целлюлозных волокон,то, несмотря на многочисленные исследования, вопрос о фазовом состоянии целлюлозы до сих пор окончательно не решен /8, 10-12/. Наибольшее распространение получила такая модель строения целлюлозы, в соответствии с которой целлюлоза рассматривается как двухфазная или смешанная система, состоящая из длинных макромолекул, последовательно проходящих через кристаллическую и аморфную области /13/. Здесь можно выделить три области, определяющие положе-, ние волокна при действии внешних нагрузок. Первая область - не-деформируемая, с высокоупорядоченным расположением макромолекул - "кристаллиты", которые в натуральных волокнах составляют 66-77$ массы волокна, а в волокнах из регенерированной целлюлозы -35-48$. Вторая область гибкая, аморфная, легко фиксирующая изменение формы при деформации, обуславливает пластическую или остаточную деформацию волокна, происходящую за счет внутреннего, необратимого сдвига макромолекул или образуемых ими структурных элементов друг относительно друга. Третья область - предкристал-литная, макромолекулы целлюлозы в которой устойчиво удерживаются в своем положении за счет прохождения через кристаллиты. Под действием внешней нагрузки в этой области не происходит необра-

-10-тимого смещения макромолекул~и структурных элементов волокна.

Возникающие после снятия внешней нагрузки внутренние напряжения возвращают макромолекулы в исходное положение, что обуславливает проявление эластической и упругой деформации.

Строение и размеры надмолекулярных элементов структуры волокон могут быть различными и изменяться при различных воздействиях в довольно широких пределах. Изменение размеров и взаимного расположения элементов надмолекулярной структуры может оказывать существенное влияние На изменение свойств целлюлозных волокон /10, II/.

Первичными элементами надмолекулярной структуры целлюлозных волокон являются микрофибриллы, при этом для хлопкового волокна поперечные размеры микрофибрилл находятся в пределах 5-Ю нм. Элементарная фибрилла состоит из почти полностью вытянутых молекул целлюлозы, располагающихся в кристаллической решетке целлюлозы, параллельно направлению фибриллы. Вследствие перехода отдельных молекул от одной к другой микрофибрилле и межмолекулярного взаимодействия между микрофибриллами в целлюлозных волокнах образуются более крупные комплексы фибриллы: пучки микрофибрилл толщиной до 40 нм, переходящие в макрофибриллы толщиной до 300 нм, уложенные концентрическими слоями и расположенные в виде спиралей с правым и левым ходами под утлом 20-23 к оси волокна.

В результате микроскопических исследований поперечных срезов хлопковых волокон установлена структурная неоднородность этих волокон /5, 9, 10/, при этом выявлены три зоны, отличающиеся микроструктурой, доступностью действия реагентов и особенностью поведения в процесре набухания. Установлено, что в наиболее упорядоченные и ориентированные участки целлюлозных волокон отделочные препараты вообще иногда не могут проникнуть, и их проникновение ограничивается областями с более низкой степенью ориентации мак-

-II-

ромолекул.

Таким образом, молекулярная и надмолекулярная структура хлопковых волокон оказывают существенное влияние на эффективность отделки тканей "сшивающими" препаратами.

I.I.2. Современные препараты, используемые для отделки тканей

Анализ литературных данных позволяет сделать вывод о возможности по-разному классифицировать ассортимент отделочных препаратов, используя при этом различные признаки систематизации /7, 13, 14/. Наиболее целесообразна, на наш взгляд, следующая классификация отделочных препаратов, в основу которой положен основной принцип взаимодействия их с целлюлозным волокном:

I группа - соединения, склонные к образованию в процессе реакции поликонденсации гомополимеров в массе волокна; П группа - соединения, склонные к реакции взаимодействия с целлюлозой волокна с образованием поперечных связей. Д группа, в зависимости от придаваемого ткани эффекта и условий отделки может быть разделена на подгруппы:

1. - препараты, придающие целлюлозным материалам эффект высококачественной отделки в сухом состоянии (и, частично, в мокром);

2. - препараты, придающие целлюлозным материалам эффект высококачественной отделки в мокром состоянии (и, частично, в сухом);

3 - препараты, обладающие скрытой реакционной способностью.
При этом каждая из подгрупп делится на

а) азотсодержащие препараты и

б) препараты, не содержащие азота.

Такую классификацию следует считать условной, так как неко-

-12-торые препараты могут относиться как к одной, «as и к другой подгруппе.

Препараты второй группы занимают наибольший удельный вес в общем объеме выпускаемых химических реагентов, что объясняется их высокой эффективностью и устойчивостью к различным воздействиям в сравнении с препаратами первой группы.

К отделочным препаратам первой группы относятся метилольные производные мочевины и меламина,

где я=-сішгшснз, ^N

образующиеся в результате взаимодействия этих веществ с формальдегидом /6, 13, 15/. Наиболее распространенными представителями этой группы являются отделочные препараты карбамол - 40#-я водная паста смеси диметилолмочевины с монометилолмочевиной (10$), свободными формальдегидом и мочевиной (10-12%), и метазин - смесь метиловых эфиров оксиметильннх производных меламина. Проникая вглубь волокна и конденсируясь там с образованием как линейных, так и циклических полимеров или их смесей, они придают ткани наполненный приятный гриф, а также способствуют повышению устойчивости окрасок к воде и стирке. К недостаткам этих препаратов следует отнести нестабильность их при хранении на производстве вследствие самопроизвольной полимеризации, потеря прочности отделанных тканей под действием активного хлора при стирке (мочевино-формальдегид-ные смолы), неустойчивость отделки к стирке и, как следствие этого, ухудшение грифа ткани вследствие постепенного вымывания смол с целлюлозного волокна.

Из отделочных препаратов второй группы наиболее многочислен-

-13-.на первая подгруппа - препараты, способные "сшивать" макромолекулы целлюлозы с приданием ей различных высококачественных эффектов отделки в сухом и, частично, в мокром состояниях. Это, прежде всего, азотсодержащие препараты, широко распространенные и применяемые в промышленности как в СССР, так и за рубежом. Как показывает анализ литературных данных, эта подгруппа у нас изучена достаточно широко и полно.

К основным представителям ее относятся метилольные производные циклической этилен- и пропиленмочевины /6, 13, 14, 16, 17/:

/^С=0 RC \=0

fcC—н^сн_гон

где И=-Н_2ГНОН,-НСНз,-НОСИзгСН₃.

Промышленное значение этих препаратов имеют прежде всего ди-метилолэтиленмочевина (ДМЭМ), известная под названием карбамол ЦЭМ, и диметилолдиоксиэтиленмочевина (ДВДОЭМ), выпускаемая промышленностью под названием карбамол ГЛ. Введение в ядро окси- и ме-токсигрупп сказывается на устойчивости отделанной ткани к действию активного хлора, СН₃0 -групп - способствует уменьшению падения светопрочности окраски в результате отделки /18/.

При отделке тканей этими препаратами они сравнительно мало полимеризуются до проникновения в волокна, не улетучиваются, не дают поверхностного отложения нерастворимых смол, способны глубоко проникать вглубь волокна и при повышенной температуре, а также в присутствии кислых катализаторов образуют поперечные связи ("сшивки") с целлюлозой волокна и небольшое количество формальде-гидных связей внутри смолы, что способствует достижению высоких эффектов малосминаемости и малоусадочности. К недостаткам этой группы препаратов следует отнести значительное снижение прочности

-14-на разрыв (до 20-30$ по основе и 40-50$ по утку) и на истирание обработанных тканей (вследствие образования поперечных "сшивок" между макромолекулами целлюлозы), а также недостаточная сопротивляемость действию активного хлора, особенно после проведения повторных стирок, в результате чего обработанные ткани еще больше теряют прочность на разрыв.

Из метилольных производных ацетилендимочевины применение в отделке тканей находит тетраметилолацетилендимочевина, являющаяся весьма реакционноспособным предконденсатом - в присутствии катализатора при термообработке с целлюлозой реагируют все четыре метилольные грушш предконденсата. Однако эффект мадосминаемости ниже, чем при обработке ткани ДЕЭМ. Препарат используется для малоусадочной отделки тканей, а также в однованном способе крашения и отделки /17, 19/.

Из производных урона для отделки тканей используются N,N* -бис (метоксиметил) - урон, а также тетраметоксиметилдиуреид, основными достоинствами которых являются сравнительно высокий эффект мадосминаемости, устойчивость к действию гипохлоритов и низкая стоимость /15, 18/.

Для малосминаемой отделки тканей могут быть использованы соединения, содержащие азиридильные группы, например, триазириди-нилоксифосфин (препарат АРО), образуемый в результате взаимодействия хлорокиси фосфора с этиленимином /3, 20/. Снижение разрывной нагрузки при отделке этим препаратом меньше по сравнению с другими препаратами, однако относительно высокая стоимость его, а также необходимость тщательного соблюдения режима обработки сдерживают применение этого препарата для отделки тканей в широком масштабе.

К препаратам, сообщающим тканям мягкий гриф, устойчивость к действию активного хлора, устойчивость отделки к кислотному

гидролизу, относятся диметилолалкилтриазоны /6, 16, 17, 20/.

\

HOHaC-Nl^N-СНгОН

С II

Основными представителями этой группы являются диметилолэтилтри-азинон и диметилолоксиэтидтриазинон, известные в СССР под названием карбазон Э и карбазон 0.

Основным достоинством этих препаратов является удержание хлора ими ввиду основности третичного углеродного атома, который связывает соляную кислоту, выделяющуюся при нагревании во время глажения. Вследствие этого ткани, обработанные этими препаратами, в значительно большей степени, по сравнению с тканями, обработанными карбамодом ЦЭМ, сохраняют прочность на разрыв после многократных стирок в присутствии отбеливающих веществ, выделяющих активный хлор, что особенно важно для белых сорочечных тканей. Недостатки этих препаратов заключаются в тенденции отделанной ткани к пожелтению при глажении и появлению "рыбного" запаха, но они могут быть существенно уменьшены или удалены при последующей щелочной промывке. Однако эффект малосминаемости, полученный при обработке этими препаратами, ниже, чем при использовании производных мочевины. Поэтому на практике применяют смесь этих препаратов с производными этиленмочевины и меламина.

К препаратам этой же группы, не содержащим азота, но взаимодействующим с макромолекулами целлюлозы с образованием поперечных связей некоторые авторы относят низшие алифатические альдегиды - глиоксаль и глутаровый альдегид, дающие воспроизводимый равномерный эффект малосминаемости /18/. При этом отмечается сущест-

венный недостаток этих препаратов - пожелтение ткани в результате отделки, вследствие чего они не находят широкого применения в , практике отделки тканей. В эту же группу соединений входят ацета-ди - продукты конденсации альдегидов и многоатомных спиртов: /5,

^ ^20/ і w^/0~^R!

где R - атом водорода или алкил- Сп₃ ,

fc - алифатический остаток.

При обработке ими ткань не повреждается от действия хлора, не желтеет, гигроскопичность ее не только не снижается, но и несколько возрастает. Однако эффект малосминаемости, придаваемый ими, недостаточно высок, вследствие чего широкого промышленного применения эти препараты не имеют.

К препаратам, способным придавать хлопчатобумажным тканям эффект малосминаемости как в сухом, так и в мокром состоянии, относится N -метилолакриламид. Вследствие наличия в нем двух различных по природе реакционноспособных центра-винильной и метилоль-ной группировок, он может, в зависимости от рп-среды и катализатора по-разному взаимодействовать с целлюлозой волокна. В щелочной среде в реакцию вступает винильный остаток препарата, в слабокислой и нейтральной среде - метилольные группы N -метилолак-ридамила. Если же обработку ткани этим соединением проводить по двухстадийному способу, ткань приобретает свойства малосминаемости в сухом и мокром состояниях. При этом она характеризуется высокой степенью белизны и приятным грифом, обладает устойчивостью к истиранию без снижения потерь механической прочности. Однако этот препарат пока еще мало используется, так как выпуск его не налажен еще промышленностью /5, 13, 15, 21, 22/.

Из препаратов второй группы, содержащих азот, в промышлен-

ности широко используется четвертичная аммониевая соль циклической бис-(дизтиламинометил)-этиденмочевины, известная под назва-'нием этамон ДС /13, 23, 24/. При этом обработка тканей может происходить по обычной схеме "сухой" отделки, что позволяет исключить операцию длительного выдерживания пропитанной ткани на роликах. Отделка тканей из целлюлозных волокон этим препаратом способствует повышению их стойкости к многократным изгибам и замедляет процесс интенсивного их разрушения.

К препаратам, придающим тканям эффект малосминаемости в мокром и, частично, в сухом состояниях, не содержащим азота и все шире используемым в последние годы, относят эпоксидные смолы -продукты конденсации диглипидиловых эфиров многоатомных спиртов

/15-17/:

H^CH-CHz-0 -fc -0 -CHrNJ-^H*

о о

где R, - группы СНг » многоатомные спирты или фенолы.

Эти препараты содержат в своей структуре эпоксидное кольцо

—СН —СН— , представляющее собой легкораскрывающуюся напря-

женную систему, что и обуславливает высокую реакционную способность эпоксисоединений. Они вступают в реакцию с целлюлозой с образованием устойчивых к гидролизу поперечных связей, благодаря чему ткани приобретают исключительно высокую устойчивость к стиркам, и сохраняют эффект малосминаемости в течение продолжительного срока носки изделия.

Отделка эпоксисоединениями не изменяет грифа ткани, отделанные ткани не требуют промывки, так как не приобретают неприятного, "рыбного" запаха. Однако они не получили широкого применения из-за высокой токсичности и пожелтения ткани при работе по сухому способу в присутствии щелочных катализаторов. По эффективности отделки эпоксидные смолы уступают аминосмолам, поэтому для по-

вышения эффекта малосминаемости и удешевления отделки рекомендуется их совместное применение.

Дихлоргидринн и эпихлоргидрины взаимодействуют с целлюлозой в присутствии щелочных катализаторов, причем при работе по мокрому способу используют гидроокиси щелочных металлов, а при работе по сухому - соли щелочных металлов и слабых кислот.

Целесообразно применение этих препаратов для придания ткани малосминаемости по 2-х стадийному способу отделки в комбинации с N -метилольнывд производными, когда на первой стадии в волокне конденсируют хлоргидрины по мокрому способу, на второй - амино-смолы по сухому. Промышленное название продуктов взаимодействия эпихлоргидрина с метилольными производными азотсодержащих соединений, используемых для высококачественной отделки тканей - хло-ропод-2 и хлоропод ЦЭМ /25, 26/.

Для придания хлопчатобумажным тканям эффекта малосминаемости в мокром состоянии в присутствии щелочных катализаторов было предложено использовать дивинилсульфон /27/. Однако, вследствие его токсичности при отделке по сухому способу, в последнее время уделяется большое внимание производным этилсульфона /5, 7, 8, 14,

16, 19/

X-CHrCHrSO-CH^CH^X

где К - группы -OS^Naj-SSC^Ne, -СООШз и другие.

Достоинство данных отделочных препаратов - их стабильность при хранении, что дает возможность использования их при отделке "форниз" (формирование несминаемого изделия), особенность которой заключается в проведении термообработки после изготовления изделия, при которой в результате образования смолы фиксируются его размеры и форма.

К недостаткам этих препаратов следует отнести пожелтение тканей в процессе отделки, что частично устраняется введением в

-19-шшсовочный раствор боргидрида натрия с последующим белением отделанных тканей.

Для получения эффекта малосминаемости в сухом и мокром состояниях предлагается использовать несимметричные производные ди-

винилсульфона /28/

^K-0-CHr^CHfSOr^CH=CH,

где(^- -Н, -СН₂ и другие группы.

Технология обработки ткани этими препаратами обычная, но требуется дополнительная термообработка.

Известно об использовании в промышленности для малосминае-мой отделки соли трис- f> -оксиэтилсульфония, выпускаемого фирмой Ай-Си-Ай (Великобритания) под названием сульфикс А /29/. Этот препарат отличается устойчивостью в кислой среде, хорошей растворимостью в воде. Однако в щелочной среде он неустойчив, легко переходит в соль натрия. Ткань, отделанная этим препаратом, приобретает высокую степень малосминаемости в мокром состоянии.

Имеются данные об использовании в качестве отделочных препаратов полисульфониевых соединений /30/:

Г^$-о-%<% dv-cH^o-so;-! [-o_is-o-CH_rCHrⁱ"^ft"ⁱ4H₂-cH_t-o-so-]'^OT

где а - -(сна-, -Щь-о-щі-

М - щелочной металл, обычно \\а . или К і

Взаимодействуя с целлюлозой волокна с образованием поперечных "сшивок", они придают тканям эффект малосминаемости в мокром и, частично, в сухом состояниях.

Имеются сведения об использовании для придания хлопчатобумажным тканям свойств малосминаемости активных дисульфидных соединений /5, ІЗ, 31/:

_{HO^-MH4-(tH^S-S-(C4Jl-C-HH-CH0H}

где n, = I, 2, 3.

Отделка этими препаратами полностью устраняется при разрыве дисульфидных мостиков в результате восстановительной обработки в мягких условиях. Такие обратимые поперечные связи позволяют получать устойчивые складки на ткани или устранять морщины, образующиеся при эксплуатации тканей.

В последние годы в литературе отмечается возможность использования для отделки хлопчатобумажных тканей производных сульфола-на (4-замещенных дигидротиолен 1,1 - диоксид) и сульфолена (3,4 -дизамещенных тиолан - 1,1 - диоксид) /7, 28, 32, 33/:

_{О* 'О'}

где R =-СЄ, -Bt, -0S0₃Nc,-0H.

Важным достоинством этих препаратов является их доступность. Исходным сырьем для их получения служит сернистый ангидрид и 1,3-бутадиен, которые могут вступать в реакцию циклизации с образованием 3-тиолен-1,1-диоксида /33/:

\ + so, -*

Хлорированием полученного препарата в различных условиях получены галоидпроизводные тиодан-1,1-диоксида, которые могут как сами по себе использоваться для отделки тканей, так и служить исходным сырьем для получения других отделочных препаратов. Эти препараты легко вступают в реакцию элиминирования - присоединения с веществами, содержащими гидроксильные, тио- и имино-группы в присутствии щелочных агентов /34/:

^rt—r^R «u- tfT—r^0R'

^{I I} ₊₂^{R"oH -Jm-* I J +2R0H}

^{4so; No*}

Реакционная способность этих препаратов зависит от характера заместителей R . Если заместителем являются сульфо-, галоге-но-, ацетогруппы, то реакция происходит при комнатной температуре; если заместителем являются гидроксильные группы, то необходима повышенная температура.

Отмечаются некоторые особенности, связанные с циклическим строением этих препаратов /35, 36/. Так, в отличие от линейных производных дивинидсульфонов, сульфолен и его производные не по-лимеризуются с сохранением сульфоленового кольца. Под действием щелочных агентов сульфоденовое кольцо разрушается с образованием различных непредельных соединений и продуктов их полимеризации. Достоинством этих препаратов является их нетоксичность (при их использовании не происходит выделение вредных веществ с обработанных ими тканей),, а также возможность взаимодействия с целлюлозой волокна с образованием поперечных связей уже при комнатной температуре и в щелочной среде, что позволяет совмещать процесс отделки с мерсеризацией ткани. Отмечается также меньшее снижение прочности на разрыв тканей, обработанных этими препаратами, по сравнению с аминосмолами. Имеются данные об использовании этих препаратов для отделки бельевых тканей, однако в промышленном масштабе эти препараты пока не используются /28/.

Отдельно выделены препараты, обладающие скрытой реакционной способностью. При нанесении их на ткань они могут определенный период времени не взаимодействовать с целлюлозным волокном и, лишь при наличии соответствующих температур, влажности, катали -заторов, реагируют с целлюлозой волокна с образованием попереч-

ных "сшивок". Это, прежде всего, производные N , N-метилолкар-баматов /37, 38/.

Эти соединения относятся к сложным эфирам, и, так как обе реакционные группы в них находятся на одном и том же конце молекулы, они образуют поперечную связь с дополнительной группой в середине мостика. В присутствии кислых катализаторов и целлюлозы карбаматы могут реагировать по очень разветвленной схеме. В присутствии сильных катализаторов (нитрат, борфторид или хлорид цинка), при высокой температуре равновесие сдвигается в сторону образования поперечных связей между макромолекулами целлюлозы.

Направление реакции сильно сказывается на эффективности отделки и устойчивости ее к действию активного хлора, так как гомо-полимеризаты метилолкарбаматов, возникающие при побочных реакциях, имеют многочисленные имино- или метилолиминные группы, взаимодействующие с хлором. Недостатком карбаматов является также необходимость конденсации в жестких условиях, что ведет к повышенной потере прочности ткани, а также снижение светопрочности при отделке окрашенных тканей. Вместе с тем, способность этих препаратов взаимодействовать с целлюлозой волокна лишь при определенных условиях позволяет использовать N , N -диметилолкарбаматы при отделке "форниз".

I.I.3. Механизм взаимодействия отделочных препаратов

с целлюлозой волокна

При высококачественной отделке целлюлозных материалов весьма важным является вопрос о механизме взаимодействия отделочных препаратов с целлюлозой волокна. Как показывает анализ литературных данных /13, 16, 17, 39/, этот процесс весьма сложен и зависнув первую очередь, от вида отделочного препарата. Так, при отделке тканей препаратами I группы химизм процесса отделки за-

ключается в заполнении доступных участков целлюлозы смолами с образованием нерастворимых сетчатых полимеров. Реакция полимеризации аминосмол может происходить посредством либо эфирных связей, либо метиленових мостиков. Возможна также циклизация препарата с образованием азометиловых колец /13/. Смола действует в данном случае по принципу повышения упругости пожарного шланга, заполненного водой, по сравнению с незаполненным. Образующаяся смола не является инертным наполнителем, а удерживается на волокне за счет прививки к макромолекулам целлюлозы молекул предконденсата или "сшивки" макромолекул целлюлозы посредством ковалентних или водородных связей. При этом препараты I группы связываются с целлюлозой скорее физическими (водородными силами Ван-дер-Ваальса), чем химическими (ковалентними) связями /40/.

Азотсодержащие соединения П группы, не имеющие активного водорода у атома азота, к которому присоединена метилольная группа, а также другие препараты П группы могут образовывать в волокне смолообразные продукты линейной структуры, в которых мономерные звенья связаны друг с другом эфирными или метиленовими мостиками. Образование соединений с эфирными связями возможно при мягких условиях термообработки. С повышением температуры и применением катализаторов с высокой каталитической активностью реакция идет, главным образом, в направлении синтеза полимера с метиленовими связями. Помимо линейных полимеров, в образовании "сшивок" между макромолекулами целлюлозы могут участвовать разветвленные или сетчатые полимеры. Не исключена возможность образования и мономерной связи /13/.

В настоящее время большинство исследователей считает, что ковадентные поперечине связи между отделочннм препаратом и гид-роксильными группами целлюлози играют решающую роль в придании эффектов внсококачественной отделки целлюлозннм материалам.

В момент образования поперечных связей в волокнистом субстрате он может находиться в различном состоянии: набухшем, частично набухшем (влажность 4-12$) и ненабухшем (влажность 0-2$) /13/. При этом существенно меняется эффект отделки.

В набухшем волокне объем доступных для проникновения отделочных препаратов участков значительно увеличивается, так как элементарные фибриллы сильно удалены друг от друга. При этом отрезки макромолекул в межфибриллярных зонах располагаются почти перпендикулярно осям фибрилл. При проникновении "сшивающих"реагентов- ' между ними возникают прочные (ковалентные) поперечные связи, стабилизирующие структуру волокон, в результате чего резко снижается склонность этих волокон к пластической деформации /7, 14/. Следует отметить, что, по мнению некоторых исследователей /41/, "сшивка" при этом идет, в основном, в более ориентированных участках целлюлозы, так как в аморфных участках расстояние между макромолекулами велико, и возможность образования между ними "сшивок" маловероятна. В итоге ткань приобретает эффект малосминаемости в мокром состоянии, однако в сухом состоянии ма-лосминаемость повышается незначительно. В процессе сушки элементарные фибриллы сближаются друг с другом, и происходит снижение напряженности между поперечными связями, образованными фибриллами. При этом новая структура частично будет стабилизирована водородными связями, образованными на новом месте и очень непрочными. Поэтому под действием деформирующей нагрузки возможно скольжение отдельных структурных элементов волокон друг относительно друга, что обуславливает сминаемость волокна в сухом состоянии.

При отделке волокна в ненабухшем состоянии расстояние между элементарными фибриллами минимальное, а плотность упаковки межфнбриллярных областей максимальна. Между цепями, лежащими в

¹ межфибриллярных областях, а- также между ними и макромолекулами, ' лежащими на поверхности элементарных фибрилл, ооразуются напряженные поперечные связи, исключающие возможность скольжения элементарных фибрилл друг относительно друга, то есть волокно приобретает малосминаемость в сухом состоянии. Кроме этого, в результате "сшивки" макромолекул снижается возможность набухания волокна при замачивании, то есть волокно, наряду с эффектом мало-смшаемости в сухом состоянии, приобретает устойчивость к смятию в мокром состоянии. В литературе /5/ отмечается линейная зависимость между способностью текстильного материала восстанавливать форму после смятия в сухом и в мокром состоянии.

1.2. Формоустойчивая отделка текстильных материалов и факторы, ее определяющие

Основную причину сминаемости целлюлозных материалов исследователи /17, 28, 39, 42/ видят в склонности этих волокон легко деформироваться при приложении внешних нагрузок. Элементы структуры (молекулярные цепи, фибриллы), слабые связи между ними, относительно небольшое количество водородных связей и их удаленность - все это обуславливает подвижность цепей в аморфных областях и возможность их скольжения друг относительно друга.

Под действием внешней деформирующей нагрузки элементы неупорядоченных областей структуры могут перемещаться относительно друг друга в направлении приложения усилия. Изгиб волокон, происходящих при смятии, приводит к вытягиванию макромолекул целлюлозы на внешней поверхности изгиба и к сжатию их на внутренней поверхности. После снятия деформирующей нагрузки, даже после длительного периода "отдыха", полного восстановления исходной формы волокна не происходит. Это обусловлено фиксированием структуры волокна системой водородных связей. В результате возникает плас-

-26- '

тическая деформация целлюлозных материалов. При этом величина остаточной деформации зависит от величины деформирующей нагрузки, времени, направления и повторности ее действия, физического состояния волокна, условий окружающей среды и других факторов /5, 42-44/.

Модификация тканей "сшивающими" отделочными препаратами приводит к значительному повышению доли упругой и снижению доли пластической деформации.

Анализ литературных данных /13, 36/ показывает, что свойства модифицированных материалов могут изменяться в широких пределах не только в зависимости от вида применяемого препарата и состава пропиточной ванны, но и от характера и степени их "сшивания".

В числе факторов, оказывающих влияние на сминаемость и другие свойства текстильных материалов, отделанных "сшивающими" препаратами, называется характер связей между реагентом и целлюлозой /5, 7, 8, 16/. При этом все связи, возникающие в целлюлозном волокне в результате отделки, подразделяются на межмолекулярные ж внутримолекулярные.

Внутримолекулярными являются связи, возникающие либо между макромолекулами отделочного препарата, либо между структурными элементами в -целлюлозном материале. Межмолекулярные связи - связи, возникающие между отделочным препаратом и целлюлозой. Отмечается, что эффективными являются межмолекулярные связи, они и определяют малосминаемость тканей. При этом эффект малосминаемости зависит как от количества межмолекулярных поперечных связей, так и от соотношения их с внутримолекулярными поперечными связями. С увеличением числа поперечных связей повышается способность волокна восстанавливать форму после смятия, то есть малосминаемость /45/. Это объясняется тем, что прочные поперечные связи

между соседними элементами микроструктуры волокна в состоянии

-27-воспрепятствовать взаимному сдвигу микрофибрилл или отдельных макромолекул в аморфных участках волокнистого субстрата при воздействии внешних деформирующих нагрузок.

Однако рядом исследователей /14, 15, 21, 23, 46/ экспериментально установлено, что с ростом числа поперечных связей малосми-наемость ткани вначале значительно повышается, затем замедляется и затем остается неизменной. Исследователи /47/ на примере диви-ниловых эфиров показали, что малосминаемость возрастает, достигая максимума при определенном числе связей на ангидроглюкозное звено. Если учитывать при этом, что реакция "сшивки" протекает только в доступных для проникновения реагента областях, эффективным считается наличие 4-5 поперечных связей на 100 ангидроглюкозных остатков. Введение большего количества поперечных связей сопровождается, как правило, повышенной жесткостью и хрупкостью волокна.

На устойчивость отделанной ткани к смятию существенное влияние оказывает характер распределения поперечных связей по объему волокна /5, 8, 39/. При этом вещества, вводимые внутрь волокна и вступающие в химические реакции с целлюлозой, должны равномерно распределяться по всему объему волокна, что определяет равномерность распределения поперечных связей /17, 39, 48/. Под воздействием изнашивающих факторов зафиксированная на волокне смола со временем удаляется, что является одним из существенных недостатков отделанных тканей /15-17, 48/. При этом вымываемость смолы зависит от места расположения ее на волокне: чем глубже она залегает, тем труднее будет удаляться.

Установлено /14, 22, 48, 49/, что с увеличением равномерности распределения поперечных связей возрастает устойчивость ткани к смятию, при этом указывается на попытки установить корреляционную зависимость между устойчивостью тканей к смятию и природой распределения поперечных связей.

-28- і

С другой стороны, в литературе /5, 46/ отмечается возможность повышения эффекта высококачественной отделки путем локализованной (дифференцированной) "сшивки" - "сердцевидной" (локальной в центральной части волокна) или поверхностной. Локальная, "сердцевидная" сшивка имеет место во внутренней части волокна, тогда как макромолекулы целлюлозы, расположенные во внешнем слое, остаются "несшитыми". Эффект локальной "сердцевидной сшивки" достигается при обработке волокон водным раствором "сшивающего" агента и катализатора, высушиванием и обработке раствором вещества, дезактивирующего удержанный волокном катализатор, находящийся во внешнем слое волокна, например газообразным аммиаком /50/. Указанный метод позволяет получить как высокий эффект малосминае-мости (280-290С), так и значительное улучшение прочности тканей к истиранию по сгибам.

Эффект поверхностной"сшивки"получался путем обработки волокна "сшивающим" агентом и катализатором, растворимыми в растворителях, не вызывающих заметного набухания целлюлозного волокна, например в этаноле /51/. При таком процессе "сшивки" улучшается баланс между малосминаемостью и прочностью, к истиранию /52/.

Предполагают, что место локализации поперечных связей в целлюлозном волокне зависит от степени набухания волокна во время отделки /53/. При этом исследовалось расположение поперечных связей, образовавшихся при обработке хлопковой целлюлозы формальдегидом в различных условиях набухания волокна, и установлена взаимосвязь между степенью набухания волокна в процессе реакции, местом локализации поперечных связей в волокне и их влияниям на свойства модифицированных целлюлозных материалов.

Отмечается влияние на локализацию поперечных связей степени полимеризации "сшивающего" агента в результате его самопроизвольной поликонденсации или полимеризации, которая возможна до или

-29-во время процесса "сшивки" /5/. Образующийся полимер не в состо-' янии проникнуть вглубь волокна и вынужден оставаться на его поверхности. Предполагается, что скорость и глубина диффузии "сшивающего" агента в волокно зависит от среднего молекулярного веса и молекулярно-весового распределения полифункциональных реагентов, способных полимеризоваться до взаимодействия их с целлюлозой волокна.

Существенным недостатком хлопчатобумажных и смешанных тканей является значительная усадка их по основе и утку. Определенная усадка этих тканей может наступить уже при повышении относительной влажности воздуха, однако быстрее и значительнее она проявля7 ется при замачивании и стирке их в теплом мыльно-содовом растворе, особенно при механических воздействиях при этом.

Частично причины усадки хлопчатобумажных тканей были объяснены іСоллинсом /54/. Основную причину возникновения усадки тканей ряд исследователей /39, 54-56/ видит в возобновлении релаксационных процессов в волокнах, возникших в процессе механической отделки тканей из этих волокон, а также в ходе сушки их при мокрых обработках.

Второй причиной, обуславливающей склонность текстильных материалов к усадке, является набухаемость волокон. Это явление объясняется тем, что в равновесном состоянии молекулы обычно имеют изогнутую форму, а в напряженном состоянии вытянуты в длину. Под действием влаги ослабляются межмолекулярные связи, молекулы изменяют свою форму, изгибаются, раздвигаются, в результате чего волокна набухают. Процессы релаксации и набухания взаимосвязаны и происходят одновременно.

Третью причину усадки ряд исследователей /24, 54/ видит в трении, возникающем между волокнами при стирке. Силы трения между волокнами и нитями препятствуют передвижению нитей и тормозят

-30-усадку тканей. Чтобы преодолеть трение между нитями, бывает недостаточно её смачивания, необходимы еще механические воздействия, способствующие перемещению волокон и нитей в пряже. Волокна, сползая по периметру пряжи, укорачивают ее. Раствор моющего средства при этом играет роль смазки. Кроме того, оно, как химический реактив, само способствует набуханию и укорочению волокон.

Химизм процесса придания тканям свойств малоусадочности с помощью отделочных препаратов ничем не отличается от такового при сообщении тканям свойств малосминаемости. Поэтому все ткани с малосминаемой отделкой обладают в то же время и свойствами малоусадочности. При необходимости получить отдельно эффект малоусадочности без эффекта малосминаемости используют специальную технологию стабилизации линейных размеров тканей, основанную на использовании предконденсатов термореактивных смол в меньших концентрациях и при более мягких условиях реакции их на волокне. , При этом общая концентрация отделочных препаратов и катализаторов зависит от вида, назначения, толщины и запаса прочности обрабатываемой ткани.

С целью снижения сминаемости и усадки целлюлозных материалов, наряду с отделкой их синтетическими смолами, в их состав вводятся синтетические волокна и, в частности, волокно лавсан.

Широков применение полиэфирных волокон и нитей для выработки сорочечных и одежных тканей, перспективы увеличения их доли в балансе сырья текстильной промышленности выдвигают задачи по повышению качества выпускаемых из этих волокон изделий и совершенствованию ассортимента. Несмотря на то, что применение полиэфирного волокна лавсан, имеющего высокие показатели прочности, упругости, малосминаемости, сопротивления износу от истирания /57/, значительно улучшает качество сорочечных тканей, их также необходимо подвергать малосминаемой и малоусадочной отделке на'

-ЗІ-

І. І

базе термореактивных смол с целью повышения их формоустойчивости, износостойкости и улучшения ряда других свойств.

Вместе с тем, следует учитывать тот факт, что, вследствие отсутствия в составе макромолекул лавсана гидроксильных групп -ОН » оно самостоятельно не взаимодействует с отделочным препаратом, и аппрет, наряду с образованием поперечных связей с целлюлозой волокна, откладывается на поверхности полиэфирного волокна в виде тончайшей пленки полимера /58/.

1.3. Влияние отделочных препаратов на изменение потребительских свойств хлопчатобумажных и хлопколавсановых тканей

1.3,1. Влияние отделки на износостойкость текстильных материалов

Анализ литературных данных /5, 10, 17, 28, 39, 42/ показывает, что применение для заключительной отделки текстильных материалов из целлюлозных волокон различных отделочных препаратов существенно влияет на изменение износостойкости изделий из этих материалов. Полученные при этом в результате отделки материалов эффекты малосминаемости, малоусадочности, гидрофобности и другие характеризуются различной устойчивостью к факторам износа текстильных изделий. Кроме того, одни и те же отделочные препараты, в зависимости от химической природы, могут оказывать сенсибилизирующее, нейтрализующее или ингибирующее воздействие на разрушение различных волокон и нанесенных на них красителей.

В литературе /59, 60/ отмечается наличие замедления скорости разрушения целлюлозных волокон при нанесении на них карбамоль-ных аппретов. Это объясняется тем, что при воздействии на аппретированные материалы лучистой энергии некоторая часть ее первоначально расходуется на разрушение нанесенных на материал аппретов,

' вследствие чего отделочный препарат претерпевает определенные те± мические превращения, связанные с гидролизом поперечных связей и образованием промежуточных перекисных соединений, и только затем идет разрушение волокнистой основы самого материала. Кроме того, отмечается, что светостойкость хлопкового волокна можно резко увеличить путем нанесения на него отделки на основе смол мочеви-но-формадьдегидного типа или смеси мочевины и дипиандиамида /61/. М.М.Туляганов /62/ для повышения светостойкости целлюлозных материалов предлагает использовать формальдегид, диметилолметиленмо-чевину, гексаметилендиизопианат, эпихлоргидрин в сочетании с се-русодержащими препаратами: монометилолтиомочевиной, тиомочевиной и диметилолтиомочевиной. При этом отмечается зависимость светостойкости отделанных тканей от химической природы "сшивающих" реагентов, длины цепочки и содержания в нем различных функциональных групп: с увеличением длины молекулы "сшивающего" реагента, гибкости и стойкости поперечных связей увеличивается стойкость волокна к облучению и светопогоде.

Кроме существенного влияния на характер и интенсивность фо-тодеструкции целлюлозных волокон отделочные полимерные препараты еще большее влияние могут оказывать на изменение светостойкости окрасок материалов из целлюлозных волокон.

Отмечается /13, 6«>-65/, что вопросы, связанные с выяснением влияния отделочных препаратов на светостойкость окрасок и фотохимических реакций выцветания красителей, являются наименее изученными, что объясняется, по-видимому, сложностью фоторазрушения системы волокнистая основа - краситель - отделка и взаимным влиянием отдельных ее компонентов на общий процесс разрушения.

Большинство авторов /13, 63-66/ придерживаются мнения, что причиной ускоренного выцветания окрасок в присутствии "сшивающих" отделочных препаратов является образование в процессе облучения

кислородсодержащих продуктов указанных препаратов, активизирующих разрушение возбужденных молекул красителя.

Рассматривая готовые текстильные материалы как трехкомпоне-нтную систему волокнистая основа-краситель-аппрет, некоторые исследователи /66-69/ отмечают, что светостойкость текстильных материалов определяется самой несветостойкой компонентой. Дня большинства видов волокон, красителей и отделочных препаратов наиболее светостойкими являются волокна, наименее - красители и отделочные препараты. Из двух последних наиболее слабым по светостойкости звеном является краситель, который определяет в целом светостойкость окрашенных текстильных материалов, как композиции.

В литературе /13, 63-66/ отмечается, что отделочные препараты приводят к существенному снижению светостойкости окрасок, полученных активными, кубовыми и прямыми красителями.

По данным Дж.Марша /39/ светопрочность некоторых марок прямых красителей после малосминаемой отделки не только не снижается, но и возрастает. То же относится и к нерастворимым азокраси-телям, кубовым и сернистым красителям, индигозолям /17/. Вместе с тем, в работе /70/ указывается на зависимость между сенсибилизирующим действием кубовых красителей на фоторазрушение целлюлозных волокон и снижением светостойкости окрасок после аппретирования аминосмолами. При этом снижение светостойкости кубовых красителей происходит не в результате высокой температуры обработки, действия катализаторов и свободного формальдегида, а за счет наличия в отделочных препаратах групп >NHCH_z0H и -СО- . Этот эффект проявляется как для циклической этиленмочевины, так и для метилированных меламиновых смол.

Здесь же отмечается снижение под действием отделочных препаратов светостойкости окрасок на базе фталопианиновых и антрахино-новых красителей.

Что касается отделочных препарат ов-наиболыпее влияние на процесс выцветания окрасок оказывают диметилолэтиленмочевина, этамон ДС, затем следуют меламиноформальдегидные смолы, триазо-ны, кетональдегиды, эпоксидные смолы. Отделка ацеталями не снижает светоцрочности окрашенных тканей /20, 63, 69/.

Вместе с тем, воздействие на модифицированные целлюлозные материалы различных факторов внешней среды приводит к постепенному снижению достигнутого на этих материалах эффекта малосминаемости и малоусадочности. Кроме того, в различных условиях эксплуатации одежды одни и те же изнашивающие факторы могут оказывать неодинаковое воздействие на интенсивность и характер разрушения разнообразных по химической и физической природе отделочных препаратов и самих материалов. Анализ литературных данных /5, 10, 17, 24, 66, 71, 72/ показывает, что выяснению влияния изнашивающих воздействий на устойчивость различных отделочных препаратов и модифицированных ими материалов из целлюлозных волокон посвящено еще небольшое число работ. При этом отмечается, что воздействие при эксплуатации одежды на модифицированные материалы различных кислотных, щелочных и хлорсодержащих растворов в условиях стирок и химических чисток, чередующихся с воздействием на них светопогоды, обуславливает последовательное разрушение поперечных связей и самой смолы. С уменьшением на ткани количества аппрета снижается и эффект малосминаемости. При этом в некоторых работах /73, 74/ отмечается восстановление прочности ткани до первоначальной после разрушения поперечных связей.

Дж.Марш /39/ указывает на отсутствие в результате малосми-наемой отделки разрушения целлюлозы, ссылаясь на идентичность результатов определения вязкости растворов целлюлозы до отделки и после удаления с нее смолы.

H.G'Olcbtein /75/ считает, что потеря прочности ткани на

-35- і

разрыв и истирание носит временный характер и после снятия смол восстанавливается.

W. Reeves /76/, наоборот, доказывает, что какая-то часть ₍ снижения прочности ткани на разрыв и истирание является необратимой, так как при тепловой обработке в присутствии кислых катализаторов целлюлоза разрушается.

Отмечается, что выяснению влияния вида отделки и волокнистого состава на изменение формоустойчивости и износостойкости хлоп-колавсановых тканей под воздействием различных изнашивающих факторов посвящено еще ограниченное число работ /66, 71, 77-79/. При этом исследованию подвергались, как правило, сорочечные ткани с традиционным вложением лавсанового волокна 67$ /66, 72, 77, 78, 80, 81/, в некоторых трудах /77, 79/ отмечено исследование смешанных тканей с соотношением хлопковых и полиэфирных волокон 50: 50.

Анализ исследований /66, 77, 78/ показывает, что малосминае-мая отделка хлопколавсановых тканей проводилась на базе формаль-дегидсодержащих отделочных препаратов или малосминаемых аппретов.

Данные по износостойкости хлопчатобумажных и смешанных тканей с отделками приводятся в работе /82/, где исследовались физико-механические свойства хлопковых и полиэфирно-хлопковых тканей, обработанных различными способами малосминаемой отделки с приме-нением формадьдегидсодержащих препаратов.

В исследовании W. Reеires с сотрудниками /79/ приводятся данные о влиянии отделочных препаратов на основе формальдегида и І,3-диметилол-4,5-диокси:зтшіенмочевинн на степень пожелтения ж устойчивость к загрязнениям хлопчатобумажных и хлопколавсановых тканей с содержанием лавсана 50$.

Влиянию отделочных препаратов на устойчивость окрасок полиэфирно-хлопковых тканей с содержанием полиэфирного волокна 67$,

окрашенных дисперсными красителями, посвящено исследование D. Fielia, /78/. В качестве отделочных препаратов использовались диметилолэтиленмочевина, диметилолдиоксиэтиленмочевина, димети-лолпропиленмочевина и 1,3-диметилол-4-метокси, -5,5 - диметилол-дропиленмочевина. Отмечено, что прж использовании "сшивающих" реагентов, содержащих ОН- илж -0СН₃- группы, устойчивость окрасок к мокрым обработкам после отделки снижается больше, чем при использовании незамещенных соединений.

Таким образом, на основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что вопросам повышения эффектов формоустойчивоети и износостойкости сорочечных хлопколавсановых тканей посвящено ещё ограниченное число работ, причем основное внимание в них уделено отделке тканей с типовым вложением лавсана 67$ и, в основном, отделка тканей производится общеизвестными формальдегидсодержащими препаратами. При этом недостаточно полно раскрыто влияние различных Ъпивающих" отделочных препаратов на изменение формоустойчивос-ти и износостойкости окрашенных хлопколавсановых тканей с вложением волокна лавсан 45$. Кроме того, недостаточно глубоко раскрыты закономерности разрушения указанных текстильных материалов и изделий из них под воздействием различных изнашивающих факторов, а также в условиях их реальной эксплуатации. Всё вышесказанное вызывает необходимость более глубокого и полного изучения смешанных хлопколавсановых тканей, отделанных различными, в том числе новыми, "сшивающими" отделочными препаратами.

1.3.2. Влияние отделки на гигиенические свойства

текстильных материалов

Нормальные условия жизнедеятельности человека во многом зависят от гигиенических свойств одежды, обеспечивающих газовлаж-

-37-ностной состав, определяющих температуру, чистоту и некоторые другие параметры пододёжного пространства.

Регулировка газо-влажностного состава осуществляется в результате взаимодействия двух подгрупп свойств текстильных материалов - сорбпионных и проницаемости. При этом различают сорбцион-ные свойства для газа (углекислого), паров воды и воды в капель-но-жидком состоянии. Если для газа требования для сорбпионных свойств однозначны - чем выше величина и скорость сорбции с внутренней стороны, тем эффективнее отвод газа во внешнюю среду, - то для воды требования к сорбционным свойствам достаточно сложны /83/.

Сорбция паров воды (гигроокошсчность) зависит как от свойств полимерных материалов (гидрофильность, гидрофобность), так и от вида отделки ткани. В ряде работ /39, 66, 71, 84, 85/ отмечается снижение гигроскопичности текстильных материалов из целлюлозных волокон в результате придания им эффектов высококачественной отделки на базе термореактивных смол.

Свойства поглощения капельно-жидкой влаги (водопоглощения) зависят как от гигроскопичности веществ, составляющих материалы, так и от характера их пористости. В результате отделки тканей термореактивными смолами вместе с понижением гигроскопичности понижается и водошглощение отделанных тканей /39, 66, 71, 72, 84/. Снижение сорбпионных свойств тканей с различными отделками объясняется тем, что в результате пропитки их синтетическими смолами происходит блокирование свободных гидроксильных групп целлюлозы, а также заполнение смолой микро- и макропустот в волокнах и пряже с образованием плёнки, затрудняющей поглощение водн волокном и смачивание поверхности волокна, пряжи и ткани, то есть делает их менее влагопоглощающими.

При воздействии изнашивающих факторов отмечается улучшение

-38-сорбционных свойств текстильных материалов в результате разрушения и удаления нанесенных на них отделочных препаратов, а также изменением структуры тканей, однако выяснению влияния изнашивающих факторов на изменение сорбционных свойств модифицированных материалов из целлюлозных волокон посвящено еще ограниченное число работ /66, 71, 72, 84/.

Решающее значение для регулирования газо-влажностного состава пододёжного пространства наряду с сорбпионными свойствами имеет проницаемость изделий, которая обеспечивается проницаемостью материалов и степенью открытости одежды.

Отмечается /15, 26, 84/, что в результате отделки ткани термореактивными смолами воздухопроницаемость ее изменяется незначительно, если не происходит образование пленки полимера на волокне. -й.С.Морозовская /72/ отмечает незначительное повышение воздухопроницаемости тканей в результате их малосминаемой отделки, объясняя это различием в плотности ткани до и после отделки. Изнашивание целлюлозных материалов повышает их воздухопроницаемость, так как в тканях появляется больше сквозных и открытых пор в результате различных структурных изменений и частичного удаления смолы в результате воздействия факторов износа /66, 84/.

При модификации ткани отделочными препаратами на основе термореактивных смол отмечается снижение паропроницаемости хлопчатобумажных тканей /85/, объясняемое тем, что часть смолы фиксируется на поверхности и, склеивая отдельные волокна и нити, уменьшает пористость ткани и ее гидрофильность.

Отмечается ухудшение пододёжного пространства в результате разложения формальдегидеодержащих препаратов во время носки с выделением формальдегида, имеющего неприятный запах, диметиламина или триметиламина, придающего ткани запах гниющей рыбы /7, 17, 20, 85/.

Отделка полиэфирнохлопковых тканей синтетическими смолами также ведёт к ухудшению гигиенических свойств этих тканей. Вместе с тем, анализ литературных данных показывает, что выяснению влияния вида отделочного препарата и характера отделки на изменение гигиенических свойств хлопколавсановых тканей, а также изменению этих свойств в результате воздействия факторов износа, посвящено еще ограниченное число работ /72, 80, 86/.

Заключение по литературному обзору и задачи исследования

На основании анализа литературных данных можно сделать следующие выводы:

1. Важным направлением в улучшении качества текстильных материалов является модификация их различными полимерными отделочными препаратами. В результате отделки материалов повышается их формоустойчивость, устойчивость к воздействию светопогоды и мокрых обработок, при этом существенно снижаются физико-механические свойства отделанных тканей;

2. Основными отделочными препаратами, используемыми в промышленном производстве, являются полимерные отделочные препараты на основе аминосмол, придающие тканям высокие эффекты формоустойчи-вости, но снижающие прочностные свойства модифицированных материалов. В этой связи одним из основных направлений повышения эффективности отделки тканей является поиск новых типов отделочных препаратов, обеспечивающих получение высокого эффекта формоустой-чивости без существенного ухудшения механических свойств материалов;

3. В последние годы широкое распространение получили химические волокна, используемые в смеси с целлюлозными для расширения ассортимента и повышения качества сорочечных тканей. При этом еще недостаточно уделяется внимание вопросам повышения качества сме-

-40-шанных тканей путем модификации их "сшивающими отделочными препаратами;

4. Ограничено число работ, посвященных влиянию различных изнашивающих факторов (света, влаги, тепла, истирания и др.) на изменение долговечности достигнутых эффектов отделки, не полностью раскрыто влияние отделочных препаратов на изменение износостойкости материалов, устойчивости их окрасок, степени белизны, гигиеничности и других свойств.

На основании вышеизложенного в настоящей диссертационной работе поставлены следующие аадачи:

4. Исследовать возможность применения для отделки хлопчатобумажных и хлопколавсановых тканей сорочечного ассортимента новых отделочных препаратов на основе сульфоланов с целью получения высокого эффекта формоустойчивости без существенного ухудшения механических свойств изделий;

5. Выяснить роль различных "сшивающих" отделочных препаратов в изменении формоустойчивости, гигиенических и физико-механических свойств окрашенных материалов из целлюлозных волокон;

6. Выяснить влияние различных "сшивающих" отделочных препаратов на изменение потребительских свойств тканей из смеси целлюлозных волокон с лавсановыми в пропорции 55:45;

7. Изучить влияние различных "сшивающих" отделочных препаратов на изменение потребительских свойств сорочечных хлопчатобумажных и смешанных хлопколавсановых тканей и изготовленных из них изделий в условиях опытной носки.

8. Выяснить влияние различных изнашивающих факторов на изменение долговечности достигнутых эффектов отделки хлопчатобумаж-

v ных и хлопколавсановых тканей, модифицированных "сшивающими" отделочными препаратами.

-41-ШВА П. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 2.1. Объекты исследования

В настоящее время в общем объеме выпускаемых тканей сорочечного ассортимента 80$ приходится на хлопчатобумажные (включая хлопколавсановые) /87/. При этом для малосминаемой отделки как в Советском Союзе, так и за рубежом, в основном, из хлопчатобумажных тканей используется сорочечная ткань поплин, обладающая высокими показателями прочностных свойств, что является необходимым условием, так как в процессе отделки прочность тканей несколько понижается. Поэтому одним из объектов исследования явилась хлопчатобумажная ткань поплин, арт.740.

В связи с тем, что в последние годы стали уделять внимание износостойкости смешанных, в том числе полиэфирно-хлопковых тканей, путем отделки их термореактивными смолами, представляло интерес исследовать влияние отделочных препаратов, в том числе при воздействии факторов износа, на свойства хлопколавсановых тканей. С этой целью в качестве объекта исследования была выбрана хлопко-лавсановая ткань "Протон", арт.888 с содержанием волокна лавсан 45$, в отличие от тканей с традиционным вложением лавсана 67$. Технические данные исследуемых тканей приведены в табл.1.

Как указывает ряд исследований /14, 88,89/, для получения высококачественной отделки ткани должны отвечать следующим требованиям:

9. Должны быть хорошо мерсеризованы;

10. Должны иметь высокую механическую прочность;

3. Должны иметь высокую капиллярность.
Предварительные исследования показали, что исследуемые тка
ни обладают высокими показателями указанных свойств. Они имеют

Показатели физикочдеханических свойств исследуемых тканей

Таблица I

Фактические показатели

Фактические показатели

Показатели

Пошшн, арт.740

Норма по ТУ РСФСР 63-21-16-78, ГОСТ 12087-77

Протон, арт.888

Норма по ТУ РСФСР 63-9401-79

11. Ширина, см

12. Плотность, число нитей на 10 см:

основа

уток

3. Поверхностная плотность,

7/М²

100-1,5

100-1,5

хлопкополи-ная гребенная текс \ША)

хлопкополи-ная гребенная текс (Ж54)

полотняное

34,7 26,8

4. Вид и линейная плотность пряжи:

основа

уток

5. Переплетение

6. Разрывная нагрузка полоски ткани размером 50x200 мм, дан

основа

уток

Пряжа хлопчатобумажная 133/2 (7,5тексХ2)

Пряжа хлопчатобумажная 100/2

полотняное

не менее 70 не менее 38

Пряжа хлопчатобумажная 133/2 (7,5тексХ2)

Пряжа хлопчатобумажная 100/2

полотняное

72,6 43,4

Пряжа хлопкополи- П эфирная гребенная э 18,5текс Щ54) I

хлопкополи- П шая гребенная э 5текс \№54) I

полотняное

не менее 27 не менее 18

го і

-43-высокую степень мерсеризации, соответствующую ГОСТ 8205-69 - баритовое число для хлопчатобумажного поплина составляет - 135, для полиэфирно-хлопковой ткани - 142 (норма по ГОСТ 8205-69 -130).

Так как в результате отделки ткани имеет место снижение прочности, необходим выбор тканей с высокими прочностными характеристиками. Установлено, что взятые для исследования ткани по механической прочности соответствуют требованиям ГОСТ на прочность (табл.1). Норма капиллярности для хлопчатобумажных тканей с целью получения высококачественной отделки должна быть не менее 100 мм. Как показывает анализ, исследуемые ткани соответствуют нормам, капиллярность хлопчатобумажного поплина составляет по основе -145 мм, по утку - 140 мм, у хлопколавсановой ткани "Протон" она несколько ниже - Ї50 мм по основе и 118 мм по утку.

Известно, что при прочих равных условиях долговечность ткани зависит от степени полимеризации волокнообразующего вещества, оцениваемую вискозиметрическим методом. При этом динамическая вязкость отваренных хлопчатобумажных тканей должна быть не менее 65 % (сантипуаз), отбеленных 40 % _t отбеленных и мерсеризованных . - 30 % . Данный показатель является важным для оценки тканей, так как уменьшение вязкости растворов целлюлозы говорит об уменьшении степени полимеризации и о наступлении деструкции волокна. Установлено, что динамическая вязкость поплина отбеленного, мерсеризованного составила 60,8 ^с% , окрашенного - 54,4 ^а\.

В качестве красителей были использованы кубозоль голубой К для крашения хлопчатобумажного поплина и кубозоль ярко-розовый Ж для крашения полиэфирно-хлопковой ткани. Выбор красителей обусловлен, во-первых, достаточной изученностью их влияния на свойства исследуемых тканей, во-вторых, широким их распространением для крашения тканей данного ассортимента.

Анализ существующего ассортимента отделочных препаратов показывает, что наибольшую долю среди них занимают азотсодержащие смолы, используемые для придания хлопчатобумажным и смешанным тканям малосминаемои (МС) и противоусадочнои химической отделок (ПУХО). Б последние годы получили распространение новые виды отделок - легкий уход (ЛУ) и легкое глажение (ЛГ), обеспечивающие значительное улучшение потребительских свойств текстильных материалов. Причем если в результате малосминаемои и противоусадочнои химических обработок ткань приобретает малосминаемость преимущественно в сухом состоянии, то в результате отделки ЛУ ткань приобретает свойства малосминаемости как в сухом, так и в мокром состоянии. Из отделочных препаратов для отделок МС и ПУХО широко применяются карбамол ЦЭМ, карбамол ГЛ и карбазон Э, отделка ЛУ разработана на базе смеси карбамола ЦЭМ и этамона ДС. Для получения эффекта малосминаемости в сухом и мокром состояниях недавно создан препарат хлоропол ЦЭМ, успешно применяемый для отделки ЛУ. Отделка ЛГ сообщает тканям эффект малосминаемости в мокром состоянии. Преимуществом указанной отделки является то, что придание малосминаемости не сопровождается большим падением прочности тканей, как при отделках МС и ЛУ, что позволяет аппретировать ткани с малым запасом прочности. Указывается, что отделка ЛГ придает хлопчатобумажным тканям эффект малосминаемости и упругоэластиче-ский наполненный гриф при незначительном снижении прочности. Разработана технология отделки ЛГ с использованием этамона ДС.

В связи с тем, что азотсодержащие препараты наряду с преимуществами обладают и определенными недостатками, основными из которых являются существенное снижение прочностных свойств отделанных тканей, а также выделение формальдегида в определенных условиях, что придает тканям неприятный запах и снижает их санитарно-гигиенические свойства,особенно актуальным является поиск новых

-45-препаратов, не обладающих данными недостатками. На основании анализа литературных данных следует, что наиболее перспективными препаратами для придания тканям эффекта высококачественной отделки являются производные сульфолана и сульфолена. Поэтому представляло интерес исследование возможности использования данных препаратов в отделке ЛГ сорочечных тканей и сравнение эффективности его использования в процессе эксплуатации с эффективностью использования широко распространенных азотсодержащих препаратов. С этой целью был взят препарат ЛУР на основе сульфоланов. На основании предварительных экспериментов была установлена оптимальная концентрация отделки этим препаратом хлопчатобумажного поплина и хлопколавсановой ткани "Протон", при этом отделке подвергались отбеленные ткани, так как технология отделки тканей этим препаратом предусматривает совмещение в одном процессе малосминаемой отделки и мерсеризации /2/. Существенным отличием в технологии отделки ткани препаратом ЛУР от классической технологии придания тканям свойств высококачественной отделки является то, что данный препарат реагирует с целлюлозой волокна в щелочной среде при комнатной температуре, что способствует меньшей деструкции целлюлозного волокна. В литературе отмечается, что ткани, отделанные в мокром состоянии, приобретают повышенную способность к сорбции влаги и красителя и окрашиваются более интенсивно, чем необработанные /28/. Поэтому технологический процесс отделки хлопчатобумажного поплина препаратом ЛУР заключается в пропитке его раствором, содержащим отделочный препарат и интенсификатор, отжиме на отжимном каландре до 80$ привеса, мерсеризации раствором едкого натра концентрацией 220 г/л в течение I минуты, промывке на мойной машине и сушке на сушильных барабанах, а затем крашении по принятому технологическому режиму.

При отделке полиэфирно-хлопковой ткани "Протон" препаратом

ДУР ткань вначале пропускали через аппарат "Амдес" для отварки и отбелки, а затем промывали, обрабатывали препаратом ЛУР с ин-тенсификатором, отжимали до 80-85$ привеса и затем мерсеризовали на мерсеризационной машине раствором едкого натра концентрацией 220 г/л, промывали, сушили и красили кубозолем по принятому технологическому режиму.

Для сравнения эффективности отделки тканей препаратом ЛУР на основе сульфоланов с отделкой азотсодержащими препаратами из широкого ассортимента последних были выбраны следующие отделочные препараты: карбамол ЦЭМ, карбамол ГЛ, этамон ДС и хлоропол ЦЭМ. Концентрация их для отделки исследуемых тканей была установлена в соответствии с типовыми технологическими проводками ситценабивной фабрики им.В.Слуцкой, рекомендациями ЩИХБЙ и НИОПиКа по отделке тканей этими препаратами, а также на основании предварительных экспериментов (табл.2). В качестве катализатора был выбран хлористый магний гексагидрат МаСІ^-оНгУ. Выбор данного катализатора обоснован его высокой каталитической активностью и также тем, что ткань, отделанная аппретом с солями металлов, меньше желтеет при хранении и глажении, а также снижается возможность возникновения "рыбьего" запаха.

Введение в пропиточный раствор полиэтиленовой и поливинил-ацетатной эмульсий (при отделке хлорополом ЦЭМ вместо поливинил-ацетатной - кремнийорганической эмульсии КЭ-Ю-15) обусловлено не только тем, что они способствуют сохранению устойчивости ткани к истиранию, но и тем, что они в значительной степени способствуют уменьшению потерь прочности ее на разрыв и придают ткани требуемую наполненность. Для улучшения смачивания ткани и придания ей мягкого грифа вводится смачиватель превоцелл WOF. В состав пропиточного раствора для уменьшения выделения формальдегида и связанного с ним неприятного запаха вводилась также мочевина.

Концентрация отделочных препаратов (г/л)

Таблица 2

Наименование отделочных препаратов

Артикул 740

Исходный вариант

Варианты

.ж

Артикул 888

Варианты

Исходный вариант

,

1. Карбамол ЦЭМ

2. Карбамол ГЛ

3. Этамон ДС

4. Хлоропол ЦЭМ

5. Поливинилацетатная эмульсия

6. Полиэтиленовая эмульсия

7. Кремнийорганическая эмульсия КЭ-Ю-15

8. Мочевина

9. Хлористый магний гекса-гидрат М(}СЦ-6И_гО

10. Превоцелл W0F

I і

^ЕПод & 6 следует вариант, включающий рецепт отделки тканей црепаратом ЛУР.

-48-С целью получения более сравнимых результатов при отделке тканей карбамолом ЦЭМ, карбамолом ГЛ и этамоном ДС взята одинаковая концентрация вспомогательных препаратов. Отделка ткани хлорополом *ЦЭМ проводилась по специальной методике БИОШКа.

Технологический режим отделки исследуемых тканей карбамолом ЦЭМ, карбамолом ГЛ и этамоном ДС состоял из следующих операций: пропитка на 2-х вальной плюсовке в два окуна при температуре 20С с равномерным отжимом 70-75$ (при отделке этамоном ДС - 85-87$); сушка на игольчатой сушильночпирильной раме при температуре 90-Ю0С с остаточной влажностью 6-8$ с опережением -15$, что, как указывается в литературе /90/, снижает до минимума усадку отделанной ткани (при отделке этамоном ДС - предварительная сушка горячим воздухом в камере при температуре 140С до остаточной влажности 30$). Термообработка проводилась на газовом зрельнике при следующих условиях: для хлопчатобумажного поплина - 140-145С 4 мин., при отделке карбамолом ГЛ - 150-155С А мин. (для полиэфирно-хлопковой ткани - 165-170С 3 мин., при отделке карбамолом ГЛ - 170-175С 2 мин.45 сек.). Промывка ткани осуществлялась на проходных аппаратах раствором, содержащим в I и П коробках I г/д кальцинированной соды при температуре 40С, в Ш коробке - воду при температуре 40С, в ІУ коробке - 10 г/л мочевины при температуре 40С при минимальном натяжении (при отделке этамоном ДС в I коробке раствор нейтрального моющего средства концентрацией I г/л при температуре 40С, во П и в Ш коробках - вода при температуре 40С, в ІУ коробке - оптический отбеливатель 0,3 г/л и мочевина 10 г/л при температуре раствора 40С. Окончательная сушка производилась на сушильно-ширильной раме без натяжения при температуре 90-Ю0С.

Технология отделки тканей хлорополом ЦЭМ состояла из двух этапов: на первом - пропитка на 2-х вальной плюсовке в два окуна

-49-при температуре 20 С, отжим 70$, сушка на игольчатой сушильно-щирильной раме при температуре 75-80С до остаточной влажности 8$, термообработка на газовом зрельнике при температуре 150С 4 минуты для хлопчатобумажного поплина и І60-І65С 3 минуты для хлопко-полиэфирной ткани и накатка в ролик; на втором - щелочная обработка на 2-х вальной плюсовке 9$-ным раствором едкого натра с добавлением лудигола концентрацией 2 г/л при температуре ЮС с отжимом 60$, накатка в ролик с упаковкой полиэтиленовой пленкой и хранение 12 часов. Затем - промывка на проходных аппаратах раствором, содержащим в ЦП коробках - холодную воду, в ІУ-ІХ коробках - теплую воду с температурой 40-50С, в X коробке - раствор 80$ уксусной кислоты концентрацией 20 мл/л для нейтрализации, в XI коробке - холодную воду, отжим составлял 60$. Затем мокроот-жатую ткань обрабатывали раствором мягчителя (полиэтиленовой эмульсией) концентрации 50 г/л, отжимали до привеса 80$ и сушили до остаточной влажности 7-8$.

2.2. Методы исследований

Модификация текстильных материалов отделочными препаратами ведет к существенному изменению всего комплекса свойств тканей. Однако в большинстве исследований, посвященных разработке и внедрению отделочных препаратов для высококачественной отделки тканей, об эффективности отделки судят обычно по весьма ограниченному числу показателей (величине усадки и сминаемости, степени снижения разрывной нагрузки и устойчивости к истиранию). Многие отделочные препараты характеризуются многофункциональными свойствами, и в результате отделки одни свойства улучшаются, при этом наблюдается некоторое ухудшение других свойств отделанных тканей. Поэтому, чтобы верно судить о целесообразности использования для отделки того или иного отделочного препарата, необходимо исследова-

-50-ние всего комплекса потребительских свойств тканей с различными отделками. В этой связи предполагалось исследование влияния отде-'лочных препаратов на изменение эксплуатационных, гигиенических и* эстетических свойств аппретированных материалов. В целях контроля за качеством отделки исследовалось изменение следующих эксплуатационных свойств аппретированных тканей: из полупикловых характеристик - разрывных характеристик при однократном растяжении и жесткости при изгибе, из одноцикловых характеристик - сминаемос-ти и составных частей деформации при растяжении; из многоцикловых характеристик - устойчивости ткани к многократным изгибам. Кроме того, была исследована усадка ткани после отделки и устойчивость к истиранию по плоскости и по сгибам.

Проверялись также гигиенические свойства тканей после отделки: воздухопроницаемость и паропроницаемость, гигроскопичность, водопоглощение и капиллярность. Были исследованы также электрические свойства тканей, влияющие на их гигиеничность.

Исследование влияния отделочных препаратов на свойства хлопчатобумажных и хлопколавсановых тканей еще не позволяет сделать выводы о поведении отделанных тканей в условиях эксплуатации, о стойкости полученных эффектов отделки к воздействию различных факторов износа. Изнашивание ткани - многофакторный процесс, и износ, как результат этот процесса, нельзя оценить одним показателем. До сих пор не найден комплексный показатель для оценки износа ткани, в связи с чем многие исследователи используют несколько характеристик различных свойств, причем выбор тех или иных критериев определяется назначением и условиями эксплуатации текстильных материалов. Назначение ткани предопределяет условия ее эксплуатации. Отмечается /91-94/, что основными факторами изнашивания сорочечных тканей являются истирание, воздействие света и светопогоды, стирки. При этом чаще всего для оценки износостойко-

-51-сти тканей используют такие"характеристики, как разрывная нагрузка ткани, устойчивость к истиранию, малосминаемость, изменение , вязкости раствора целлюлозы. Эти свойства и начальные показатели, характеризующие их, позволяют оценить пригодность ткани к эксплуатации, а изменение этих показателей в процессе изнашивания - кинетику износа /56, 66, 94/.

Для выявления факторов, влияющих на эффективность отделки тканей различными по природе "сшивающими" препаратами в условиях эксплуатации, а также с учетом целевого назначения исследуемых тканей моделирование их изнашивания производили посредством воздействия на них светопогоды, многократных стирок, а также комплексного воздействия светопогоды и стирок. В связи с тем, что в процессе эксплуатации тканей истирание, как фактор износа, действует не изолированно, а в комплексе с другими факторами, и в двух из трех видов моделирования износа (воздействие стирок и светопогоды в сочетании со стирками) трение имеет место, нами не ставилась цель моделирования этого фактора в отдельности. Критериями оценки устойчивости аппретированных тканей к факторам износа являлись показатели разрывной нагрузки, малосминаемости, усадки, устойчивости к истиранию по плоскости, воздухопроницаемости и светостойкости окрасок.

Воздействие на ткани солнечной радиации, а также комплексное воздействие радиации и стирок производились по методике Львовского торгово-экономического института /71, 95/. В целях максимального приближения условий испытаний к реальным условиям носки одежды воздействие светопогоды проводилось в естественных условиях при контролируемых значениях температуры и относительной влажности воздуха (влияние на исследуемые ткани дождя, росы и тумана исключалось). Инсолирование образцов в-естественных условиях проводилось с июня по сентябрь месяцы 1982 года в 80 км от г.Гомеля на

-52-специально оборудованной площадке путем выставления образцов на деревянных рамах под углом 45 к югу /96/. В ночное время образцы хранились в помещении в кондиционных условиях. Дозирование падающей на текстильные материалы лучистой энергии производилось изготовленным по принципиальной схеме ЛТЭИ /95/ интегратором лучистой энергии (ЙЯЭ) на фотоэлементе типа СЦВ-3. Интегратор был откалиброван в единицах УДО (условных доз облучения), что дало возможность производить дозирование падающей солнечной энергии в энергетических единицах - М/сиг, т.к. в качестве эталонного дня был принят один безоблачный день с 8 до 18 часов, в течение которого образцы получают 5000 УДО (условных доз облучения) или 2190 Дд/слг. Общая продолжительность периодов облучения образцов тканей в УДО и часах приведена в следующей таблице.

Таблица 3 Продолжительность периодов инсоляции тканей

Стирку исследуемых образцов проводили в стиральной машине "Урал-4" типа СМР-2 с боковым активатором в растворе 5 г/л 70$-ного хозяйственного мыла и 2 г/л кальцинированной соды. Продолжительность стирки - 10 минут, температура стирального раствора -60С. После стирки осуществляли двухкратное полоскание образцов в теплой воде (30-35С) и однократное в холодной воде в стиральной машине по 2 минуты каждое. Затем образцы сушили и гладили. Для исследования- устойчивости аппретированных материалов к стиркам было проведено 20 последовательных стирок.

В целях получения более полной информации о влиянии изнашивающих факторов на потребительские свойства тканей с высококачественной отделкой в реальных условиях эксплуатации была проведена опытная носка сорочек, изготовленных из исследуемых тканей. Она проводилась в течение 6 месяцев - с апреля по сентябрь 1982 года - в г.Ленинграде с периодическим изъятием части сорочек для исследований. Один цикл опытной носки состоял из 3-х дней носки и одной стирки по указанной выше методике с дополнением - предварительное замачивание 10 мин. Критериями оценки изменения свойств тканей в опытной носке служили те же показатели, что и в результате исследования тканей после отделки, а также светостойкость окраски.

Чтобы установить взаимосвязь между изменением эксплуатационных свойств тканей и уровнем надмолекулярной организации волокон, были использованы методы рентгеноструктурного анализа и ИК-спект-роскопии.

Отбор образцов для испытаний и сами испытания проводились в соответствии со стандартами /97, 98/ при нормируемых условиях температуры (20-2С) и относительной влажности воздуха (65*2$).

Факторы строения тканей - плотность по основе и утку, поверхностная плотность, толщина образцов (при удельной нагрузке 10 гс/см²) - исследовались стандартными методами /99-101/. Из химических методов анализа были исследованы динамическая вязкость раствора целлюлозы до отделки /102/, степень мерсеризации /103/, количественное содержание азотсодержащих препаратов в аппретированных тканях /104/ по привесу, а также количественное содержание серусодержащих аппретов в тканях с отделкой препаратом ЛУР - по привесу и, так как по привесу не всегда можно получить достоверные сведения о количестве препарата на ткани вследствие его малой концентрации, по методу Шенигера /105, 106/, по-

-54-зволяющему найти количество серы (X) на волокне:

где Y\ - поправка к титру 0,02 н раствора бария; 1 - фактор пересчета для серы (0,32064); V - объем 0,02 н раствора нитрата бария, израсходованного на титрование, мл; о - навеска волокна, подвергнутого колбовому сжиганию с последующим титрованием, мг.

По стандартным методикам исследовались показатели физико-механических свойств исследуемых тканей /I07-II4/:

а) прочность на разрыв и удлинение при разрыве /107/ - по
методике сокращенных полосок на динамометре RT 250-2М при пред
варительном натяжении 0,25 кгс (1,82 < т₀<г < 3,09)

б) жесткость при изгибе /108/ - на приборе ЇЇТ-2 (1,56<щ_оч<
<2,35)

в) устойчивость к смятию в сухом /109/ и мокром /ПО/ состо
яниях - на приборе СМГ при удельном давлении на пробы I кгс/см²
(1,26< т_ог < 2,26)

г) усадка после стирки /III/ (1,07< ГїЬг < 1,75)

д) устойчивость к истиранию по плоскости /112/ - на приборе
ИТ-ЗМ-І при удельном давлении абразива на ткань I ктс/см² и ско
рости вращения головки прибора 100 об/мин. В качестве абразива
использовалось серошинельное сукно арт.6405 по ГОСТ 6621-72
(3,30 <ГП_01г< 4,37).

По методикам ЦЕЖБИ определялись следующие показатели: устойчивость к многократным изгибам /ИЗ/ - на приборе АИТН-2 при нагрузке, равной 10$ от разрывной нагрузки исходной ткани без отделки и с углом изгиба образцов 180 (3,12 < пг₀-г < 4,98), а также устойчивость к истиранию по сгибам /114/ - на приборе ЙТС по изменению разрывной нагрузки после 3000 циклов истирания при

, -55-

удельном давлении абразива"на ткань 2 н/см² и скорости хода абразива 95 циклов/мин. В качестве абразива использовалась капроновая щетка. Устойчивость к истиранию по сгибам тканей, подвергавшихся износу, определялась по изменению разрывной нагрузки образцов, вырезанных из деталей сорочек с наибольшим истиранием по сгибам -манжет, воротника, низа сорочек (2,48 < т₀г < 4,14).

По методике МТИ /там же, с.79/ определялись составные части деформации растяжения тканей - на релаксометре типа стойки при следующих параметрах испытаний: зажимная длина образцов - 200 мм, ширина - 25 мм, величина постоянной нагрузки - 25$ от разрывной нагрузки исходной ткани без отделки, время действия нагрузки -60 мин., отдыха - 120 мин. (2,56 < т_ог< 4,58)

По стандартным методикам определялись также некоторые гигиенические свойства тканей: гигроскопичность (2,11<пг₀ч< 3,62) и капиллярность (1,96 < m₀*

По специальным методикам определялись другие гигиенические свойства: а) водопоглощение тканей /84/ - по формуле: (1,83<т₀^<

^ 3,85)

где аЬ - среднеарифметическое значение влажности, полученное после замочки в воде образцов в течение 5 мин. и 24 часов; оЬс-среднеарифметическое значение влажности воздушносухих образцов; б) паропроницаемость тканей /117/ - по формуле: (3,19< т_ог<4,48)

где А. - убыль веса воды в мг за 1440 сек.; F - площадь изде-

-56-лия, пропускающая испарения вг; Т - время, сек.

Электрические свойства тканей определялись на устройстве і для измерения высоких электросопротивлений в широком диапазоне і их измерения (схема в приложении I), разработанном доц.Тугеевым К.С./И8/. Устройство в комплекте с электростатическим вольтметром и секундомером предназначено для измерения электрического сопротивления тканей из натуральных и синтетических волокон,обладающих высоким (от ІСг до 10^і Ом и выше) сопротивлением. В устройстве реализован емкостной метод измерения электросопротивлений с возможностью ступенчатого варьирования значения емкости, при использовании которого значение измеряемого сопротивления R (ом) определяется выражением:

¹⁼ТьГЩй ^где

t - время, в течение которого напряжение в емкости С падает от начального значения U₀ до некоторого значения U . Исследования проводились при следующих параметрах испытаний: С = I0³ пф,

Uv = 220В ; U = 180Ь ; ft = 2 см; (П (ширина образца) = I см. На основании приведенной выше формулы от выражения

J>= ^ , где

f - удельное электрическое сопротивление образца ткани (ом-см); $ - площадь поперечного сечения (см²); I - длина рабочей части образца (см), перейдем к более простому выражению:

р= 0,525 'I0¹⁰-t-T , где Т- толщина образца в см (2,46 < т₀% < 4,05) Изменение светостойкости окрасок тканей в результате опытной носки, а также длительного воздействия на них факторов моделированного износа определяли методами трехцветной колориметрии

-57-/119/ путем измерения спектральных коэффициентов отражения образцов тканей до и после воздействия факторов износа с последующим расчетом координат цвета XУЕ и цветовых различий по формулам, рекомендованным МКО:

L*-2!j[(W-i6]-,

где % , ц~ , і - координаты цвета исследуемого образца; Х₀ » Ue> » ї₀ " координаты цвета белого образца.

Измерения производились в видимой области спектра 400-750 нм на фильтровом спектроколориметре " RFC-3" фирмы "Оптон" с ЭВМ РДР 8/Е по специально разработанному комплексу программ.

Исследование физической структуры целлюлозных волокон производилось методами электронной микроскопии (методом снятия с поверхности волокон нихромоуглеродных реплик), ИК - спектроскопии /120, 121/ и рентгеноструктурного анализа /122/. Для исследования реплик был использован электронный микроскоп ЭМ-7. ИК-спектры снимались на ИК-спектрометре " {} pec old. ЭД-75" фирмы К.Цейсе, Йена с призменно-дифракционным монохроматором в области 4000-500 см""¹ при следующих условиях: скорость записи спектра 23 см^/мин., усиление - 1,0, щелевая программа - 2,5. Образцы подготавливали методом прессования растертых волокон в таблетки с К Вг ^на пресс-форме фирмы Peaken-ЕІтег в течении двух минут под давлением 7000 кгс/см².

Рентгенограммы образцов волокон, изъятых из исследуемых тканей, получали на установке "Дрон-2.0" на просвет с трубкой с медным анодом ( X = 1,54 А⁰), фильтрованным никелем, при следующих условиях: предел измерений І 1000 импульс сек., вращение счетчика 1/4 град/мин, дифракционные щели І х 0,5 х 0.25. Образ-

-58-цы изготавливали в виде пучка волокон, уложенных параллельно друг к другу. Определялись следующие параметры надмолекулярной ¹ структуры волокон: степень кристалличности и размеры криеталли-і тов. Степень кристалличности волокон (С_к ) устанавливали по отношению площади кристаллических пиков к общей площади рассеяния в интервале углов 20-28 после отсечения фона. Для расчета размеров кристаллитов и их изменения в процессе изнашивания использовалась формула Шеррера /123/

_ОгЭ-А

L - размер кристалла, нм; X — длина волны рентгеновского излучения, нм; 0 - половинчатый угол, при котором наблюдается максимум рассеивания, рад; ft - коэффициент, учитывающий расширение линии, определяемый по формуле:

j3="V6^a - b^z " , где

Ъ - измеренная ширина линии; b - ширина эталонной линии. Основываясь на данных теории вероятностей, математической статистики и теории ошибок /124-126/, для объективной оценки результатов испытаний проведена статистическая обработка цифровых данных с определением следующих показателей: среднего арифметического и « ~4

среднего квадратического отклонения

коэффициента вариации ^

^{V= -—юо}

гарантийной ошибки опыта m - -^г , ,

относительной гарантийной ошибки опыта пг₀г= —тг 'ЮО где п - общее число испытаний; t - нормированное отклонение, зависящее от числа испытаний.

Современные препараты, используемые для отделки тканей

Анализ литературных данных позволяет сделать вывод о возможности по-разному классифицировать ассортимент отделочных препаратов, используя при этом различные признаки систематизации /7, 13, 14/. Наиболее целесообразна, на наш взгляд, следующая классификация отделочных препаратов, в основу которой положен основной принцип взаимодействия их с целлюлозным волокном: I группа - соединения, склонные к образованию в процессе реакции поликонденсации гомополимеров в массе волокна; П группа - соединения, склонные к реакции взаимодействия с целлюлозой волокна с образованием поперечных связей. Д группа, в зависимости от придаваемого ткани эффекта и условий отделки может быть разделена на подгруппы: 1 - препараты, придающие целлюлозным материалам эффект высококачественной отделки в сухом состоянии (и, частично, в мокром); 2 - препараты, придающие целлюлозным материалам эффект высококачественной отделки в мокром состоянии (и, частично, в сухом); 3 - препараты, обладающие скрытой реакционной способностью. При этом каждая из подгрупп делится на а) азотсодержащие препараты и б) препараты, не содержащие азота.

Такую классификацию следует считать условной, так как неко торые препараты могут относиться как к одной, «as и к другой подгруппе.

Препараты второй группы занимают наибольший удельный вес в общем объеме выпускаемых химических реагентов, что объясняется их высокой эффективностью и устойчивостью к различным воздействиям в сравнении с препаратами первой группы.

К отделочным препаратам первой группы относятся метилольные производные мочевины и меламина, образующиеся в результате взаимодействия этих веществ с формальдегидом /6, 13, 15/. Наиболее распространенными представителями этой группы являются отделочные препараты карбамол - 40#-я водная паста смеси диметилолмочевины с монометилолмочевиной (10$), свободными формальдегидом и мочевиной (10-12%), и метазин - смесь метиловых эфиров оксиметильннх производных меламина. Проникая вглубь волокна и конденсируясь там с образованием как линейных, так и циклических полимеров или их смесей, они придают ткани наполненный приятный гриф, а также способствуют повышению устойчивости окрасок к воде и стирке. К недостаткам этих препаратов следует отнести нестабильность их при хранении на производстве вследствие самопроизвольной полимеризации, потеря прочности отделанных тканей под действием активного хлора при стирке (мочевино-формальдегид-ные смолы), неустойчивость отделки к стирке и, как следствие этого, ухудшение грифа ткани вследствие постепенного вымывания смол с целлюлозного волокна.

Из отделочных препаратов второй группы наиболее многочислен- на первая подгруппа - препараты, способные "сшивать" макромолекулы целлюлозы с приданием ей различных высококачественных эффектов отделки в сухом и, частично, в мокром состояниях. Это, прежде всего, азотсодержащие препараты, широко распространенные и применяемые в промышленности как в СССР, так и за рубежом. Как показывает анализ литературных данных, эта подгруппа у нас изучена достаточно широко и полно.

К основным представителям ее относятся метилольные производные циклической этилен- и пропиленмочевины /6, 13, 14, 16, 17/:

Промышленное значение этих препаратов имеют прежде всего ди-метилолэтиленмочевина (ДМЭМ), известная под названием карбамол ЦЭМ, и диметилолдиоксиэтиленмочевина (ДВДОЭМ), выпускаемая промышленностью под названием карбамол ГЛ. Введение в ядро окси- и ме-токсигрупп сказывается на устойчивости отделанной ткани к действию активного хлора, СН30 -групп - способствует уменьшению падения светопрочности окраски в результате отделки /18/.

При отделке тканей этими препаратами они сравнительно мало полимеризуются до проникновения в волокна, не улетучиваются, не дают поверхностного отложения нерастворимых смол, способны глубоко проникать вглубь волокна и при повышенной температуре, а также в присутствии кислых катализаторов образуют поперечные связи ("сшивки") с целлюлозой волокна и небольшое количество формальде-гидных связей внутри смолы, что способствует достижению высоких эффектов малосминаемости и малоусадочности. К недостаткам этой группы препаратов следует отнести значительное снижение прочности на разрыв (до 20-30$ по основе и 40-50$ по утку) и на истирание обработанных тканей (вследствие образования поперечных "сшивок" между макромолекулами целлюлозы), а также недостаточная сопротивляемость действию активного хлора, особенно после проведения повторных стирок, в результате чего обработанные ткани еще больше теряют прочность на разрыв.

Из метилольных производных ацетилендимочевины применение в отделке тканей находит тетраметилолацетилендимочевина, являющаяся весьма реакционноспособным предконденсатом - в присутствии катализатора при термообработке с целлюлозой реагируют все четыре метилольные грушш предконденсата. Однако эффект мадосминаемости ниже, чем при обработке ткани ДЕЭМ. Препарат используется для малоусадочной отделки тканей, а также в однованном способе крашения и отделки /17, 19/.

Из производных урона для отделки тканей используются N,N -бис (метоксиметил) - урон, а также тетраметоксиметилдиуреид, основными достоинствами которых являются сравнительно высокий эффект мадосминаемости, устойчивость к действию гипохлоритов и низкая стоимость /15, 18/.

Для малосминаемой отделки тканей могут быть использованы соединения, содержащие азиридильные группы, например, триазириди-нилоксифосфин (препарат АРО), образуемый в результате взаимодействия хлорокиси фосфора с этиленимином /3, 20/. Снижение разрывной нагрузки при отделке этим препаратом меньше по сравнению с другими препаратами, однако относительно высокая стоимость его, а также необходимость тщательного соблюдения режима обработки сдерживают применение этого препарата для отделки тканей в широком масштабе.

Изменение физико-механических свойств аппретированных материалов

Механические свойства отделанных тканей характеризовались следующими показателями: разрывная нагрузка и удлинение при разрыве, стойкость к истиранию по плоскости и по сгибам и устойчивость к многократным изгибам.

Разрывные характеристики исследуемых тканей с разными видами отделок. Исследованиями установлено, что все отделки снижают прочность хлопчатобумажной ткани на разрыв (табл.5), при этом наибольшее снижение наблюдается при отделке ткани карбамолом ГЛ - 30,2$ по основе и 45,6$ по утку, что связано с введением в волокнистый материал большого количества смолы (7,5$). При отделке ткани хлорополом ЦЭМ процент закрепления смолы на ткани больше, чем при отделке карбамолом ГЛ (8,0$), однако снижение прочности ткани меньше и составляет 28,7$ по основе и 39,4$ по утку. Это объясняется иными условиями обработки ткани хлорополом ЦЭМ и,вероятно,меньшим количеством образовавшихся поперечных связей в волокне.При отделке хлопчатобумажного поплина карбамолом ЦЭМ снижение разрывной нагрузки меньше, чем при отделке карбамолом ГЛ и хлорополом ЦЭМ и составляет 27,7$ по основе и 38,2$ по утку, что, однако,превышает требования ГОСТ 17504-72 (не более 25$ по основе и 40$ по утку),но не превышает требования ГОСТ 12087-77.Такое снижение прочности отделанных тканей при растяжении объясняется высоким процентом закрепления аппрета на волокне и образованием большого количества "сшивок".Так как каналы у хлопка узлки, в результате заполнения интрамицеллярных пространств пред-конденсатом смолы при последующей поликонденсации создается значительное давление при резком уменьшении подвижности целлюлозных цепей вследствие образования поперечных связей, что ведет к накоплению избыточных напряжений, приводящих к разрыву волокна /14/.

При отделке ткани этамоном ДС и препаратом ЛУР наблюдается значительно меньшее снижение разрывной нагрузки - соответственно 19,1$ по основе и 26,6$ по утку при отделке этамоном ДС и 11,4$ по основе и 23,2$ по утку при отделке препаратом ЛУР. Это объясняется характером отделки ткани этими препаратами и образующимся количеством поперечных связей в волокне, что находит отражение в количестве закрепившегося на ткани препарата.

Известно /28/, что при отделке ткани в мокром состоянии препарат фиксируется, в основном, на границе кристаллических областей и, следовательно, меньше влияет на перемещение структурных элементов, происходящих в аморфных областях волокна. Это ведет к меньшей потере разрывной нагрузки при отделке тканей в мокром состоянии по сравнению с отделкой в сухом состоянии.

При отделке хлопколавсановой ткани "Протон", арт.888, наблюдается также понижение разрывной нагрузки, но меньшее по сравнению с хлопчатобумажным поплином. Это объясняется меньшим количеством аппрета на волокне, и следовательно, образующихся при отделке "сшивок", что связано также с наличием лавсана в волокне. При сравнении эффективности различных отделочных препаратов наблюдается та же закономерность, что и при отделке хлопчатобумажного поплина: наибольшее снижение нагрузки наблюдается при отделке ткани карбамолом ГЛ, наименьшие потери прочности - при отделке препаратом ЛУР (8,8$ по основе и 20,1$ по утку).Большее снижение прочности по утку по сравнению с основой при отделке хлоп- чатобумажных и смешанных тканей объясняется меньшей плотностью 1 тканей по.утку, вследствие чего по утку выше возможность проник- новения отделочного препарата и взаимодействия его с целлюлозой волокна.

Удлинение ткани в момент разрыва характеризует общую способность ткани к деформации растяжения. Установлено, что все отделки снижают удлинение ткани, что обусловлено внутренним структурным изменением волокон ткани.

Данные анализа (табл.5) показывают, что относительное удлинение ткани после отделки ее "сшивающими" препаратами снижается по утку более интенсивно, чем по основе. Это вызвано тем, что на нитях основы, как более крученых, закрепляется меньше смолы, что вызывает меньшее структурное изменение волокон.

Отделка хлопчатобумажных и смешанных тканей препаратом ЛУР на основе сульфоланов приводит к меньшему снижению относительного удлинения при разрыве по сравнению с другими отделочными препаратами. Отделка тканей этамоном ДС также ведет к незначительному падению относительного удлинения по основе и по утку по сравнению с препаратами, придающими тканям эффект отделки ЛУ, что объясняется образованием меньшего количества поперечных связей на волокне, препятствующих взаимному перемещению структурных элементов волокон вследствие фиксации их структуры. Карбамол ГЛ, придавая тканям лучший по сравнению с другими препаратами эффект формоустойчивости, ведет к самому значительному снижению разрывного удлинения, а хлоропол ЦЭМ и карбамол ЦЭМ занимают промежуточное положение.

Влияние вида отделки на изменение физико-механических свойств тканей в условиях опытной носки изделий

Об изменении физико-механических свойств сорочек с различными видами отделок в результате шести месяцев носки судили по изменению показателей разрывной нагрузки и разрывного удлинения, устойчивости к истиранию по плоскости и по сгибам и изгибостойко-сти исследуемых тканей.

Изменение разрывных характеристик исследуемых тканей. В результате длительной эксплуатации сорочек происходит значительное снижение показателей разрывной нагрузки хлопчатобумажной ткани поплин арт.740 как в направлении основы, так и в направлении утка (приложение 2, табл.6). При этом несколько большее снижение разрывной нагрузки происходит по утку. Это объясняется тем, что нити утка значительно ослабляются уже в результате отделки тканей синтетическими смолами вследствие более интенсивного взаимодействия препарата с нитями утка как более доступными из-за их меньшей плотности по сравнению с нитями основы. Кроме того, в связи с меньшей плотностью ткани по утку, эта система нитей при воздействии нагрузки по всей площади изделий испытывает большее напряжение по сравнению с нитями основы, что приводит к быстрейшему ее разрушению. Однако при рассмотрении приведенной прочности на I нить после шести месяцев носки установлены незначительные различия в разрывной нагрузке по основе и по утку. Это свидетельствует о сохранении равнопрочности структуры ткани в течение всего срока носки. В процессе носки происходят изменения в структуре тканей (приложение 2, табл.7), что находит свое отражение в уменьшении плотности ткани по основе (от 9,5$ у ткани без отделки до 4,3$ - 2,9$ у тканей с отделкой) и в повышении плотности по утку (от 18$ у ткани без отделки до 10,3$ - 6,1$ у тканей с отделкой). О структурных изменениях ткани поплин свидетельствуют данные об изменении поверхностной плотности этих тканей, причем если у необработанной ткани поверхностная плотность повышается на 2,7$, что связано, вероятно, с большим уплотнением ткани по основе, преобладающем над разуплотнением по утку, то у тканей с отделкой поверхностная плотность снижается от 6$ у ткани с отделкой карба-молом ГІ до 1,8$ у ткани с отделкой карбамолом ЦЭМ. У ткани с отделкой этамоном ДС поверхностная плотность практически не изменяется. Такое различие в изменении поверхностной плотности у тканей с отделкой объясняется снятием аппрета, что способствует снижению этого показателя, а также уплотнением их по утку с разуплотнением по основе. Кроме того, в процессе эксплуатации в результате истирания тканей происходит микросрезание волокон на их поверхности, что также находит свое отражение в изменении поверхностной плотности и толщины тканей, которая тоже изменяется в про пессе носки - понижается от 7,1% у тканей с отделкой карбамолом ГЛ до 2,4$ у тканей с отделкой карбамолом ЦЭМ.

Из сравнения кривых на рис.3 видно, что разрывная нагрузка тканей снижается неравномерно по периодам носки - более интенсивное падение прочности наблюдается после первого периода, затем идет замедление этого процесса. Это связано с тем, что в течение первого периода носки происходят наиболее существенные изменения в структуре ткани, связанные с изменением плотности ее по основе и по утку, поверхностной плотности, толщины тканей, которые замедляются к концу первого периода и почти прекращаются к конпу второго периода носки, то есть структура ткани приходит в равновесное состояние. Это находит свое отражение в снижении степени усадки ткани после первого периода носки. Именно в этот период носки происходит также интенсивное удаление смолы с поверхности ткани (табл.9),и этот фактор также оказывает влияние на кинетику износа тканей.

Если после трех периодов носки разрывная нагрузка тканей без отделки снизилась на 51,0$ по основе и 54,8$ по утку, то у тканей с отделкой это снижение заметно меньше и зависит от вида отделочного препарата и характера отделки. Меньшее снижение прочности наблюдается у сорочек, изготовленных из тканей с отделкой хлорополом ЦЭМ (39,9$ по основе и 43,2$ по утку) и препаратом ЛУР (39,4$ по основе и 44,3$ по утку), затем следуют ткани с отделкой карбамолом ЦЭМ (снижение составляет 43,8$ по основе и 46,3$ по утку) и с отделкой этамоном ДС (падение прочности по основе составляет 47,7$, по утку - 49,2$). Самое большое снижение прочности наблюдается у сорочек, изготовленных из ткани с отделкой карбамолом ГЛ - 49,6$ по основе и 54,2$ по утку, что практически мало отличается от степени падения прочности неап- претированных тканей. Это связано с тем, что у тканей, обработанных хлорополом ЦЭМ и препаратом ЛУР наблюдается самая низкая степень удаляемости аппрета по сравнению с тканями, обработанными карбамолом ЦЭМ и этамоном ДС (табл.9), что свидетельствует о защитной функции отделочного препарата. Несмотря на то, что к концу носки сорочек, изготовленных из тканей с отделкой карбамолом ГЛ, на ткани закреплено 4,5$ аппрета, падение прочности у ткани с отделкой этим препаратом велико и приближается к уровню необработанной ткани. В процессе отделки ткани этим препаратом, вследствие его активного взаимодействия с целлюлозой волокна, были отмечены значительные потери прочности этой ткани. Это, возможно, привело к значительной деструкции целлюлозного волокна, связанной также с действием на него высоких температур термообработки и кислого катализатора. В процессе носки основная часть смолы осталась на волокне, однако ее предохранительная функция из-за сильного повреждения волокна оказалась малоэффективной.

Изменение свойств аппретированных тканей в результате воздействия солнечной радиации

Данные формоустойчивости тканей после воздействия на них естественной инсоляции (табл.13) свидетельствуют о достаточно высокой эффективности отделки тканей препаратами, образующими "сшивки" между макромолекулами целлюлозы. В результате воздействия 225 тыс. УДО сминаемость хлопчатобумажных тканей закономерно повышается, причем в несколько большей степени по сравнению с хлоп-колавсановыми тканями. Наибольшее снижение эффекта малосминаемос ДС (на 13%) и карбамолом ЦЭМ (на 17,4$), наименьшее - у тканей с отделкой препаратом ЛУР (5%) и карбамолом ГЛ (7,9$). Эта же зако номерность наблюдается и у хлопколавсановой ткани - после воздействия солнечной радиации ткани с отделкой препаратом ЛУР и карба-молом ГЛ практически сохраняют приобретенный в результате отделки эффект формоустойчивости. Данные анализа хорошо согласуются с результатами оценки формоустойчивости тканей после опытной носки и воздействия многократных стирок.

Абсолютные значения показателей усадки исследуемых тканей подтверждают сделанный вывод об эффективности отделки тканей "сшивающими" препаратами (табл.13). Усадка необработанного поплина к концу инсоляции составляет 4:,3% по основе и 2% по утку, что превышает показатели усадки аппретированных тканей. Вследствие более быстрого вымывания аппрета усадка ткани с отделкой этамоном ДС к концу инсоляции значительно превышает усадку тканей с другими видами отделок и составляет 3,9% по основе и 1,2% по утку,что все равно ниже усадки необработанной ткани. Аналогичные результаты получены и при инсоляции хлопколавсановой ткани (табл.12).

Длительное воздействие солнечной радиации приводит к ухудшению прочностных свойств тканей, и здесь отчетливо проявляется зависимость данных показателей от вида отделки тканей (прил.2, табл.21). Худшие результаты наблюдаются у ткани без отделки, лучшие - у тканей с отделкой хлорополом ЦЭМ и препаратом ЛУР, что хорошо совпадает с результатами опытной носки сорочек из этих тканей. Исследование кинетики изменения прочности на разрыв хлопчатобумажного поплина показывает, что в процессе воздействия солнечной радиации разрывная нагрузка тканей с отделкой этамоном ДС, карбамолом ЦЭМ и хлорополом ЦЭМ вначале повышается как по основе, так и по утку, а затем последовательно снижается, причем интенсивность этих изменений у тканей с различными видами отделок неодинакова, что объясняется различной степенью и скоростью вымывания смолы, а также характером ее расположения на волокне. Если аппрет расположен ближе к периферии волокна, то и удаляться он будет легче по сравнению с тем аппретом, который глубоко залегает в волокне, взаимодействуя с целлюлозой с образованием "сшивок". 7 ткани с отделкой препаратом ЛУР падение прочности на разрыв происходит постепенно и замедленно по сравнению с тканями с другими видами отделок. Интенсивное падение прочности у тканей с отделкой карбамолом ГЛ почти не отличается от кинетики падения прочности у ткани без отделки, что говорит о низкой защитной функции этого препарата (рис.13).

По сравнению с хлопчатобумажным поплином падение прочности на разрыв ткани "Протон" менее интенсивно и в меньшей степени зависит от отделки (рис.13).

Таким образом, анализ кинетики изменения разрывной нагрузки в результате инсоляции позволил выявить те же закономерности, что и после опытной носки, однако кинетика падения прочности после инсоляции не совпадает с кинетикой этого процесса после опытной носки, о чем свидетельствуют рассчитанные с помощью ЭВМ коэффициенты корреляции между прочностными показателями тканей в процессе опытной носки и воздействия инсоляции. Для поплина, арт. 740, они составляют по основе Г = 0,591 ( 6 = 0,118) и по утку Г = 0,700 (6 = 0,090), для ткани "Протон", арт.888, - соответственно Г = 0,710 {Є = 0,089) и Г = 0,777 ( б = 0,070), что несколько ниже, чем после воздействия многократных стирок.

Результаты исследования устойчивости к истиранию по плоскости тканей показывают, что под воздействием солнечной радиации наблюдаются значительные изменения этого показателя, особенно у тканей без отделки (прил.2, табл.22).

Похожие диссертации на Исследование комплекса потребительских свойств сорочечных хлопчатобумажных и смешанных тканей, отделанных новыми "сшивающими" препаратами

Исследование физико-механических свойств материалов методом кинетического индентирования с использованием автоматизированного комплексаКалмакова Анастасия Викторовна

Оценка изменения свойств тканей, предназначенных для специальной одежды работников нефтедобывающего комплекса, в процессах эксплуатацииЮрцев, Олег Олегович

Создание инструментальных алмазосдержащих материалов на полиолефиновых матрицах с заданным комплексом свойствШиц Елена Юрьевна

Обеспечение заданного комплекса свойств изделий из алюминиевых деформируемых коррозионно-стойких сплавов выбором режима охлаждения при закалке и нанесением многослойных покрытийВан Яньлун

Cоздание инструментальных алмазосодержащих материалов на полиолефиновых матрицах с заданным комплексом свойствШиц Елена Юрьевна

Закономерности влияния состава, структуры и технологии механо-термической обработки на комплекс свойств новых сталей на Fe-Cr-Ni основе для упругих элементовШарапова, Валентина Анатольевна

Разработка технологических основ формирования многослойных пленок с комплексом функциональных свойств на основе наноструктурированных и поликристаллических слоев нитридов элементов III и IV групп периодической системыКаменева, Анна Львовна

Особенности формирования комплекса магнитных свойств порошкового "Fe-P" материала - аналога технического железа, полученного горячей объемной штамповкой пористой заготовкиЧан Мань Тунг

Диспергирование низкоуглеродистой стали при многократной скоростной аустенитизации для повышения комплекса механических свойствПанов, Дмитрий Олегович

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА АНАЛИЗА И КОНТРОЛЯ СВОЙСТВ АРАМИДНЫХ НИТЕЙ, ВОЛОКОН, ПЛЕНОК ПРИ ПРОИЗВОДСТВАХ ТЕКСТИЛЬНЫХ АРАМИДНЫХ МАТЕРИАЛОВШаблыгин Максим Маратович