Розробка композицій для високоякісного оздоблення віскозних тканин

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

РОЗРОБКА КОМПОЗИЦІЙ ДЛЯ ВИСОКОЯКІСНОГО ОЗДОБЛЕННЯ ВІСКОЗНИХ ТКАНИН

КОСТЮК ВЕРОНІКА ВІКТОРІВНА

УДК 677.862

05.18.19 - технологія текстильних матеріалів,

швейних і трикотажних виробів

Херсон - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Херсонському національному технічному університеті

Міністерство освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, доцент

Сарібєкова Діана Георгіївна,

Херсонський національний технічний університет,

професор кафедри хімічної технології та дизайну волокнистих матеріалів

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Малкін Едуард Семенович,

Київський національний університет будівництва і архітектури,

завідувач кафедри теплотехніки;

кандидат технічних наук, доцент Кулаков Олександр Іванович,

Хмельницький національний університет, доцент кафедри хімічної технології.

Захист відбудеться “04” листопада 2009 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.02 в Херсонському національному технічному університеті за адресою: 73008, м.Херсон - 8, Бериславське шосе, 24, корпус 1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Херсонського національного технічного університету за адресою: м.Херсон -8, Бериславське шосе, 24, корпус 1.

Автореферат розісланий 2 жовтня 2009 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради О.П.Сумська

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Широке застосування віскозних волокон і ниток для вироблення тканин різного призначення, перспективи збільшення їхньої частки в балансі сировини текстильної промисловості висувають ряд невідкладних завдань по підвищенню якості виробів із цих волокон і вдосконалення асортименту.

При обробці тканин з віскозного волокна широке поширення одержала малозминальна й малозсідальна обробка, що надається за допомогою сечовиноформальдегідних смол. Істотним недоліком зазначених препаратів є виділення вільного формальдегіду не тільки в процесі обробки, але й при експлуатації виробів. Крім того, ефект заключної обробки досягається при дуже високих концентраціях термореактивних смол, що впливає на зносостійкість обробленої тканини.

Імпортні препарати останнього покоління (мало- і безформальдегідні) мають значно меншу активність і тому вимагають більшої тривалості операції термофіксації і більш ретельного підбору каталізаторів і текстильно-допоміжних речовин (ТДР). Деякі з них значно знижують розривне навантаження тканин, погіршують стійкість забарвлення, сприяють пожовтінню тканин і зниженню стійкості до тертя. Тому, дослідження, пов'язані зі зниженням виділення формальдегіду шляхом зміни природи й концентрації каталізаторів, введення кремнійорганічних ТДР у просочувальну ванну, наступного промивання й обробки сполуками, що реагують із формальдегідом, є доцільними.

Таким чином, робота, спрямована на вдосконалення малозминальної і малозсідальної обробки тканин з віскозних волокон шляхом розробки високоефективних оздоблювальних композицій на основі застосування препаратів вітчизняного виробництва, які забезпечували б екологічно чисту продукцію й високу якість при більш низькій собівартості, є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота відповідає напрямку «Розробка ресурсозберігаючих технологій обробки текстильних матеріалів» і завданням, що викладені в Концепціях Державної програми розвитку легкої промисловості України на період до 2011 року, затвердженої розпорядженням Кабінету Міністрів України (КМУ) від 27.12.2006 р., № 637 - р. Автор виконував роботу в рамках науково-дослідної роботи «Використання фізико-хімічних методів інтенсифікації технологічних процесів оздоблювального виробництва», номер держреєстрації 0106U004205, Наказ Міністерства освіти і науки України № 654 від 16.11.05 р., а також у рамках пріоритетного напрямку діяльності Технологічного парку «Текстиль» «Розробка технологій та дослідне виробництво конкурентоспроможних текстильних матеріалів нового асортименту», затверджений НАН України, постанова № 312 від 17.11.2004 р.

Особистий внесок автора полягає в розробці складів для заключної обробки віскозних тканин, дослідженні фізико-механічних і фізико-хімічних властивостей віскозних тканин та вдосконалені технологічних параметрів малозминольної і малозсідальної обробки, що сприяють поліпшенню екологічних показників готової тканини.

Мета і завдання дослідження. Мета даної дисертаційної роботи полягає в розширенні асортименту композицій для заключної обробки віскозних тканин, які забезпечують надання тканинам стабільних лінійних розмірів і високого ефекту малозминальності.

Для досягнення поставленої мети в роботі вирішувалися наступні завдання:

- дослідити вплив ТДР нового покоління на показники якості віскозних тканин з малозминальною обробкою;

- визначити вплив співвідношення компонентів композицій на основі термореактивних смол у просочувальних розчинах на ефект малозминальності і малозсідальності;

- розробити способи зниження вільного формальдегіду при малозминальній обробці віскозних тканин сечовиноформальдегідними смолами;

- дослідити й обґрунтувати вибір найбільш ефективних каталізаторів для сечовиноформальдегідних смол;

- дослідити вплив амінофункціонального силіконового по'мякшувача нового покоління на ефект малозминальності й показники якості віскозних тканин при обробці їх мало- і безформальдегідними смолами;

- встановити механізм взаємодії целюлози з термореактивними смолами й амінофункціональним силіконовим по'мякшувачем методом ІЧ-спектроскопії.

Об'єкт дослідження - технологічний процес надання малозминальних і малозсідальних властивостей текстильним матеріалам.

Предмет дослідження - композиційні склади для надання властивостей малозминальності й малозсідальності тканинам побутового призначення.

Методи дослідження. Поставлені в роботі завдання вирішувалися за допомогою традиційних і сучасних теоретичних і експериментальних методів дослідження, які дозволили досягти основних результатів дисертаційної роботи й підтвердити їх вірогідність. Для рішення поставлених завдань застосовували наступні фізико-хімічні методи дослідження:

- метод ІЧ-спектроскопії з використанням комплексу AVATAR 360 - CONTINUUM для визначення механізму взаємодії целюлози з компонентами розробленої композиції, що включає амінофункціональний по'мякшувач. До комплекту комплексу AVATAR 360 - CONTINUUM входить мікроскоп, ІЧ-Фурьє спектрометр і комп'ютер із програмою математичного перетворення отриманих інтерферограм на Фур'є-спектрометрі;

- метод К'єльдаля для визначення кількості загального азоту на волокні;

- метод визначення питомої в'язкості 0,1%-вих мідно-аміачних розчинів целюлози для визначення зшивки предконденсатів термореактивних смол (ПТРС) з макромолекулами віскозного волокна;

- ацетілацетоновий метод для визначення кількості вільного й зв'язаного формальдегіду на тканині;

- експериментально-розрахунковий метод для визначення поперечних зв'язків за допомогою рівняння, запропонованого Фріком і математично обґрунтованого Жедрусяком;

- гравіметричний метод для визначення кількості фіксованої смоли на тканині;

- методи, визначені діючими державними стандартами України на відповідну текстильну продукцію для оцінки фізико-хімічних і фізико-механічних показників апретованих тканин;

- результати експериментів обробляли на ПК, використовуючи прикладні програми Excel-10. При розробці нових композицій і технології їх застосування використовували метод математичного моделювання.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

- вперше встановлено, що необхідний ефект малозминальності для віскозної тканини може бути досягнутий при меншій інтенсивності «зшивки» макромолекул целюлози, а саме при трьох поперечних зв'язках на 100 ангідроглюкозних ланок целюлози й зниженні кількості фіксованої смоли на тканині з 8% до 4%;

- вперше визначено, що за рахунок хімічної взаємодії амінофункціонального пом'якшувача з віскозним волокном і термореактивною смолою підвищуються пружньо-еластичні й фізико-механічні властивості тканини.

Практичне значення одержаних результатів:

- розроблені оздоблювальні композиції, що включають аміносиліконовий пом'якшувач, які дозволяють одержати високий рівень малозминальності;

- встановлено, що розроблені композиції забезпечують стабільність лінійних розмірів;

- показано, що використання аміносиліконового пом'якшувача з ПТРС підвищує фізико-механічні властивості тканини;

- забезпечено зниження вільного формальдегіду на тканині в 2 - 3 рази при обробці розробленими композиціями (з 350 мкг/г до 78 - 105 мкг/г);

Результати роботи апробовані на АТЗТ «Черкаський шовковий комбінат» (Акт виробничих випробувань від 28.11.2008 р.) з позитивним результатом. Очікуваний економічний ефект на 1000 м2 складає: для композицій на основі Сакотекс ПУ - 320 грн., Карбамол ЦЕС - 124,50 грн. При впроваджені композицій на основі Фортекс та Отексид БФ, що забезпечують одержання екологічно чистої продукції, вартість технології підвищується на 753,76 та 1462,63 грн. відповідно.

Особистий внесок здобувача. Особистий внесок автора полягає в постановці й обґрунтуванні мети і завдання дослідження, у критичному аналізі науково-технічної і патентної літератури.

Безпосередньо автором отримані й обґрунтовані наукові результати дослідження й сформульовані висновки, розроблені композиції для надання малозминальності й малозсідальності віскозним тканинам, удосконалено технологію заключної обробки віскозних тканин, встановлено вплив розроблених композицій на органолептичні, фізико-механічні, хімічні властивості віскозних тканин, проведено виробничі випробування в Україні.

Апробація результатів дисертації. Основні положення й результати роботи доповідалися й одержали позитивну оцінку на:

- IV - VIІ Всеукраїнських наукових конференціях молодих вчених і студентів “Наукові розробки молоді на сучасному етапі”, м.Київ, Київський національний університет технологій та дизайну, 2005 - 2008 р.р.;

- Науково-практичній конференції «Проблеми легкої й текстильної промисловості України», м. Херсон, Херсонський національний технічний університет, 2005 р..

Дисертаційна робота доповідалась на розширених наукових семінарах кафедри «Хімічна технологія та дизайн волокнистих матеріалів» Херсонського національного технічного університету (2005 - 2009 р.р.); на наукових семінарах кафедри «Оздоблювальне виробництво» Київського національного університету технологій та дизайну (2007 - 2009 р.р.).

Публікації за темою дисертаційної роботи включають 10 найменувань, у тому числі статей у наукових фахових виданнях - 4, патентів України - 1, тез доповідей на конференціях - 5.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, трьох розділів, висновків, додатків, списку використаних джерел. Повний обсяг дисертації становить 176 сторінок, основна частина дисертації - 126 сторінок. Дисертація містить 35 таблиць, 14 рисунків, обсяг додатків - 20 сторінок, 50 найменувань літературних джерел.

Основний зміст роботи

віскозний тканина сечовиноформальдегідний ммалозминальний

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, проаналізовано сучасний стан проблеми надання віскозним текстильним матеріалам малозминальних і малозсідальних властивостей, сформульовано мету і задачі дослідження, охарактеризовано об'єкт і предмет дослідження, наведено методи дослідження, розкрито наукову новизну і практичну цінність роботи.

Перший розділ дисертації присвячено аналізу літературних джерел в галузі надання віскозним текстильним матеріалам малозминальних і малозсідальних властивостей. На підставі критичного аналізу вітчизняних і закордонних робіт, присвячених цьому питанню, зроблено висновок про те, що незважаючи на перспективність використання целюлозних волокон, виробам, що містять у своєму складі гідратцелюлозні волокна, властиві істотні недоліки, основними з яких є схильність виробів до значного зсідання й зминальності після мокрих обробок.

Відзначено, що для одержання тканин з малозминальними й малозсідальними властивостями застосовують особливі сполуки, які називаються предконденсатами термореактивних смол, в композиції з допоміжними речовинами, які виконують функції пом'якшувачів, пластифікаторів і т.д. Однак, усі використовувані ПТРС містять велику кількість формальдегіду не тільки у зв'язаній, але й у вільній формі, що не відповідає сучасним екологічним вимогам до якості оброблених тканин. Крім того, застосування ПТРС призводить до зниження міцності й стійкості до тертя тканини.

Аналіз літературних джерел показав, що одним з найбільш перспективних напрямків у підвищенні якості текстильних матеріалів є застосування для обробки целюлозних волокон кремнійорганічних оздоблювальних препаратів, які можна використати індивідуально або в суміші з іншими ТДР. При використанні кремнійорганічних сполук відбувається зниження зминальності та зсідальності, підвищення зносостійкості тканин.

Відзначено, що використання силіконів сприяє зниженню концентрації смол, що у свою чергу приводить до поліпшення екологічних, органолептичних і фізико-механічних показників.

Аналіз літератури дозволив визначити проблеми, які виникають у заключних процесах обробки віскозних тканин і сформулювати завдання, які повинні бути вирішені в роботі.

У другому розділі наведено характеристику препаратів і текстильних матеріалів, які використовували у роботі, описані основні методи дослідження і спосіб математичної обробки отриманих результатів.

Взаємодію целюлози з компонентами розробленої композиції на основі термореактивної смоли досліджували методом ІЧ-спектроскопії з використанням комплексу AVATAR 360 - CONTINUUM.

Визначення вмісту загального азоту на волокні здійснювали методом К'єльдаля.

Методом визначення питомої в'язкості 0,1%-вих мідно-аміачних розчинів досліджували зшивку макромолекул гідратцелюлози термореактивними смолами.

Визначення кількості вільного й зв'язаного формальдегіду на тканині проводили ацетілацетоновим методом.

Для розрахунку числа поперечних зв'язків, утворених предконденсатом термореактивної смоли між суміжними макромолекулами целюлози, використане рівняння, запропоноване Фріком, що математично обґрунтував Жедрусяк.

Оцінку фізико-механічних показників і якості оброблених тканин здійснювали відповідно до чинних державних стандартів України.

При обробці експериментальних даних використовували методи математичної статистики, прикладні програми Excel-10, математичні методи планування й оптиматизації експерименту, сучасну обчислювальну техніку й пакети прикладних програм.

У третьому розділі представлені теоретичні й експериментальні дослідження, присвячені розробці високоякісних композицій для малозминальної і малозсідальної обробки.

Розділ складається із шести підрозділів, у яких послідовно викладено:

- теоретичне обґрунтування ефективності застосування сечовиноформальдегідних препаратів для малозминальної обробки тканин з віскозних волокон;

- розробку композицій на основі сечовиноформальдегідних термореактивних смол для малозминальної обробки віскозних тканин;

- шляхи зниження вмісту вільного формальдегіду на готових текстильних матеріалах;

- дослідження впливу амінофункціональних пом'якшувачів нового покоління на показники якості віскозних тканин при обробці їх малоформальдегідними й безформальдегідними смолами;

- вивчення впливу композицій термореактивних смол з аміновмісним кремнійорганічним пом'якшувачем на зміну лінійних розмірів тканини;

- аналіз і зіставлення показників якості віскозних тканин при обробці їх сечовиноформальдегідними, малоформальдегідними й безформальдегідними смолами.

У підрозділі 3.1 представлено теоретичне обґрунтування ефективності застосування сечовиноформальдегідних препаратів для малозминальної обробки тканин з віскозних волокон.

Показано, що для надання властивостей малозминальності й малозсідальності тканинам з віскозних, віскозно-штапельних волокон застосовують сечовиноформальдегідні смоли: карбамол б/м, карбамол 2, карбамол ГЛ.

Відзначено, що при розробці нових препаратів велику увагу варто приділяти пошуку сполук, що дозволяють, з одного боку, знизити концентрацію хімічних препаратів при апретуванні тканин, з іншого боку - зменшити виділення вільного формальдегіду в процесі обробки й при цьому максимально зберегти показники якості.

Підрозділ 3.2 присвячено розробці композицій на основі сечовиноформальдегідних термореактивних смол для малозминальної обробки віскозних тканин. Представлено результати експериментальних досліджень пружньо-еластичних, фізико-механічних показників якості тканини з віскозних волокон.

У роботі для надання малозминальних властивостей тканинам з віскозних волокон використовували діметилолсечовину (Сакотекс ПУ) і діметилолетиленсечовину (Карбамол ЦЕС). Залежно від ПТРС у якості пом'якшувачів застосовували стеарокс 920 і поліетиленову емульсію (ПЕЕ).

Відзначено, що обробка складами, що включають традиційні пом'якшувачі, призводить до сухості грифа, і тим сильніше, чим вище концентрація смоли. Встановлено, що коефіцієнт незминальності 58% досягається при концентрації Сакотекса ПУ - 120 г/л, Карбамола ЦЕС - 100 г/л. При цьому стійкість до тертя падає на 46% й 58% відповідно.

Проведені дослідження показали необхідність пошуку найбільш ефективних пом'якшувачів, що відповідають сучасним вимогам, а саме, що сприяють більш високому підвищенню пружньо-еластичних властивостей, забезпеченню м'якого грифу й стійкості до тертя при більш низькій концентрації термореактивної смоли.

Далі в роботі було вивчено доцільність використання пом'якшувачів нового покоління для надання віскозним тканинам властивостей малозминальності.

Для дослідження використовували наступні силіконові емульсії:

1 - емульсія аміновмісного препарату,

2 - емульсія масла Н21637,

3 - емульсія масла Н21642.

Концентрацію пом'якшувачів у просочувальній ванні варіювали від 0,5 до 30 г/л.

Встановлено, що обробка досліджувальними емульсіями індивідуально при певній для кожної з них концентрації дозволяє підвищити пружньо-еластичні властивості. Так, наприклад, максимальне значення коефіцієнта незминальності 54 - 56% досягається при використанні емульсії 1 у кількості 2 г/л, емульсії 2 - 10 г/л і емульсії 3 - 15 г/л (ГОСТ 57%). При цьому застосування досліджуваних емульсій приводить до підвищення стійкості до тертя в порівнянні з вихідним зразком на 15 - 30%. Це можна пояснити тим, що в результаті обробки силіконовий пом'якшувач утворює на поверхні волокна плівку, що надає гладкість і рівномірність поверхні тканини, внаслідок чого її зтирання досить ускладнюється.

Таким чином, дослідження впливу аміновмісних силіконових пом'якшувачів індивідуально на пружньо-еластичні властивості й фізико-механічні показники віскозних тканин дозволило висунути припущення, що при створенні композиційних складів на основі предконденсатів термореактивних смол з введенням аміновмісних кремнійорганічних сполук можна розраховувати на зниження концентрації термореактивної смоли, а, отже, на поліпшення фізико-механічних показників, зокрема стійкості до тертя.

Для створення композицій у якості термореактивної смоли використовували діметилолсечовину (Сакотекс ПУ) і діметилолетиленсечовину (Карбамол ЦЕС).

Критерієм оцінки якості обробленої тканини були: органолептична оцінка грифу, сума кутів відновлення після зминання, коефіцієнт незминальності, стійкість до тертя по відношенню до вихідної тканини й контрольних зразків.

Таблиця 1

Вплив концентрації ПТРС і пом'якшувачів на показники якості віскозної тканини

Компоненти оздоблювального складу	Концентрація препаратів, г/л
	Варіанти обробок
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Сакотекс ПУ	50	50	60	60	80	80	-	-	-	-
Карбамол ЦЕС	-	-	-	-	-	-	80	80	100	100
Емульсія Н21637	10	-	10	-	10	-	10	-	10	-
Емульсія Н21642	-	15	-	15	-	15	-	15	-	15
NH4Cl	3	3	3	3	5	5	-	-	-	-
MgCl2	-	-	-	-	-	-	20	20	25	25
Показники якості
? кутів відновлення, °	202	205	215	214	222	218	202	204	205	207
Коефіцієнт незминальності, %	57	57	58	58	60	60	57	57	59	59
Стійкість до тертя, цикли	1430	1420	1400	1375	1350	1371	1290	1304	1175	1180
Зміна стійкості до тертя, %	+10,0	+9,2	+7,7	+5,8	+3,8	+5,5	-7,7	+0,3	-9,6	-9,2
Примітка: контрольні зразки були апретовані Сакотексом ПУ в кількості 120 г/л (К1) і Карбамолом ЦЕС 100 г/л (К2) при введенні пом'якшувача КЕ 10-01 у кількості 0,5 г/л; коефіцієнт незминальності склав - 57%. Знак "-" - зниження стійкості до тертя, "+" - підвищення стійкості до тертя.

Дані, представлені в табл. 1, свідчать про те, що коефіцієнт незминальності досягає 58 - 60% при використанні Сакотекса ПУ 60 - 80 г/л. У випадку застосування Карбамолома ЦЕС, незважаючи на більш високу концентрацію в просочувальній ванні (80 - 100 г/л), пружньо-еластичні властивості трохи нижче, а саме, на 2 - 3%. При цьому слід зазначити, що при введенні досліджувальних аміносиліконових емульсій Н21637 і Н21642 кількість термореактивної смоли Сакотекса ПУ в апретованому складі можна знизити до 50 г/л, оскільки коефіцієнт незминальності досягає норми, передбаченої стандартом. Стійкість до тертя зразків тканини, що апретовані у присутності досліджуваних силіконових пом'якшувачів, не тільки не знижується, а, навпаки, за декількома варіантами зростає у порівнянні з вихідним зразком.

Таким чином, в результаті проведеного дослідження було встановлено, що введення амінофункціональних пом'якшувачів в склад для апретування на основі сечовиноформальдегідних смол дозволяє знизити концентрацію ПТРС і забезпечити високоякісну обробку тканин із віскозних волокон.

Дані, що характеризують вплив оздоблювальних сполук на фізико-механічні показники якості віскозної тканини, представлені в табл. 2.

Таблиця 2

Вплив оздоблювальних сполук на фізико-механічні показники якості віскозної тканини

Найменування і концентрація препарату, г/л	Розривне навантаження, Н	Подовження, мм	Зміна міцності, %
	основа	уток	основа	уток	основа	уток
Вихідна тканина	167,4	137,2	27	18	-	-
Сакотекс ПУ, 80 NH4Cl, 5	170,0	140,3	32	20	-1,5	-2,0
Сакотекс ПУ, 80 Емульсія Н21637, 10	176,1	152,0	37	25	+5,2	+10,8
Сакотекс ПУ, 80 Емульсія Н21642, 15	174,4	151,9	37	25	+4,0	+10,7
Карбамол ЦЕС, 80 Емульсія Н21637, 10	168,8	135,0	29	21	+0,9	-1,6
Карбамол ЦЕС, 80 Емульсія Н21642, 15	164,0	134,0	30	21	-1,5	-2,0

Результати (табл. 2) свідчать про те, що фізико-механічні показники віскозної тканини в значній мірі залежать від хімічної природи термореактивної смоли. Так, введення амінофункціональних пом'якшувачів у композиції з термореактивною смолою Сакотекс ПУ сприяє збільшенню показника розривного навантаження до 4,0 і 5,2 % по основі й до 10,8 % по утку. При використанні Карбамола ЦЕС спостерігається незначне падіння міцності тканини. Це можна пояснити тим, що в результаті зшивки макромолекул целюлози термореактивною смолою поперечні містки, що утворюються, сприяють підвищенню жорсткості структури целюлозних волокон, що і є наслідком зниження розривного навантаження.

Для визначення оптимальних технологічних параметрів процесу малозминальної обробки віскозної тканини використовували метод математичного планування експерименту - повний факторний експеримент (ПФЕ) із крутим сходженням для пошуку оптимуму.

Досліджували залежність малозминальності тканини від концентрації ПТРС, пом'якшувача, часу й температури термообробки.

Обробка результатів експерименту дозволила розрахувати коефіцієнти рівняння регресії. Гіпотезу адекватності результатів дослідження й значимість коефіцієнтів регресії обраної математичної моделі визначали за критерієм Фішера. Достовірний інтервал для коефіцієнтів регресії визначали за допомогою критерію Стьюдента.

Після виключення незначущих коефіцієнтів рівняння регресії прийняло вид:

.

Встановлено, що на критерій оптимізації (ефект малозминальності) в обраному факторному просторі впливають концентрація термореактивної смоли й температура термообробки.

Крім того, було визначено, що величина критерію оптимізації (малозминальність) при оптимальних умовах може досягати 229 градусів (коефіцієнт незминальності 63%).

Таким чином, на основі аналізу отриманих результатів можна зробити висновок, що для малозминальної обробки на основі сечовиноформальдегідних смол у якості пом'якшувачів можна рекомендувати до використання силіконові амінофункціональні сполуки, оптимальна концентрація яких у просочувальній ванні становить 10 - 15 г/л. Введення досліджуваних пом'якшувачів в оздоблювальні композиції дозволяє знизити концентрацію термореактивних смол з 100 - 120 г/л до 50 й 80 г/л (Сакотекс ПУ і Карбамол ЦЕС відповідно), що призводить до поліпшення фізико-механічних показників тканин із віскозних волокон і підвищення якості готових виробів.

У підрозділі 3.3 досліджено шляхи зниження вмісту вільного формальдегіду на готових текстильних матеріалах.

Відомо, що одним із способів зниження вільного формальдегіду в процесі надання тканинам властивостей малозминальності є дотримання технологічних параметрів процесу, а саме, застосування заключного промивання. Промивання тканини після обробки дозволяє видалити непрореаговані хімічні реагенти і абсорбований формальдегід.

Тому, далі в роботі було вивчено вплив операції промивання на зміну вмісту вільного формальдегіду на тканині, апретованій розробленою композицією, що включає в якості пом'якшувача аміновміщуючий силікон Н21642. Промивання зразків здійснювалося за трьома режимами.

Режим 1: промивання в розчині кальцинованої соди (3 г/л) при температурі 40°С промивання гарячою водою промивання холодною водою.

Режим 2: промивання теплою водою промивання теплою водою (40 - 50°С) з добавкою акцептора формальдегіду сечовини - 7 г/л.

Режим 3: промивання теплою водою промивання теплою водою (40 - 50°С) з добавкою акцептора формальдегіду препарату ПФС - 3 г/л.

Дані дослідження, що характеризують зміни вмісту вільного формальдегіду після промивання, представлені в табл. 3.

Таблиця 3

Вміст вільного формальдегіду після промивання

Режим промивання	Коефіцієнт незминальності, %	Вміст вільного формальдегіду, мкг/г, (%)
	до промивання	після промивання	до промивання	після промивання
1	60	58	350	180 (48)
2	60	57	350	105 (69)
3	60	58	350	154 (56)
Примітка: тканина була апретована складом: Сакотекс ПУ - 80 г/л, NH4Cl - 5 г/л, Н21642 - 15 г/л.

Результати, представлені в табл. 3, свідчать про те, що після промивання вміст вільного формальдегіду на тканині зменшується на 69% і 56% (режим 2 і 3). При цьому важливо відзначити, що ефект малозминальності знижується незначно й залишається в межах, припустимих ГОСТ, для всіх досліджуваних варіантів.

На підставі проведених досліджень було зроблено висновок, що промивання, яке здійснювалося в присутності акцептора формальдегіду сечовини, 7 г/л, більш ефективно, чим промивання в розчині соди кальцинованої.

Дані зміни вмісту вільного формальдегіду на тканині, апретованої аміновмісною композицією (Сакотекс ПУ - 80 г/л, пом'якшувач Н21642 - 15 г/л, каталізатор NH4Cl - 5 г/л), залежно від виду і концентрації акцептора формальдегіду в просочувальній ванні, представлені в табл. 4.

Таблиця 4

Вплив концентрації акцепторів у просочувальній ванні на виділення вільного формальдегіду

Назва препарату	Кількість акцептора, г/л
	0	0,5	1	2	3	5	7
	Кількість вільного формальдегіду, мкг/г
СОП	350	279	193	247	300	310	352
Сорбіт	350	275	195	255	310	313	333
Сечовина	350	350	340	335	325	305	304
Примітка: при обробці тканини складом (Сакотекс ПУ 80 г/л і NH4Cl 5 г/л) кількість вільного формальдегіду становить 385 мкг/г.

Аналіз експериментальних даних (табл. 4) показує, що введення аміно-функціонального пом'якшувача (емульсія Н21642) в оздоблювальний склад без акцептора сприяє зниженню вільного формальдегіду на 8%. Пояснюється це тим, що в досліджуваному пом'якшувачі наступної будови:

утримується активна група - NH - , що завдяки своїй реакційній здатності може вступати в реакцію з виділеним вільним формальдегідом, яка створює метилольне похідне.

На підставі проведених досліджень можна зробити висновок, що введення СОП і Сорбіту у якості акцепторів формальдегіду в концентрації 1 г/л в апретуючий склад, що включає аміновмісний пом'якшувач, дозволяє знизити виділення вільного формальдегіду до 193 і 195 мкг/г відповідно. Крім того, у роботі було встановлено, що після 5-ти побутових прань вміст вільного формальдегіду на тканині знижується до 78 і 85 мкг/г для препаратів Сорбіт і СОП відповідно.

Таким чином, в результаті проведеного дослідження встановлено, що максимальне зниження вільного формальдегіду на тканині досягається у випадку комплексної дії: введення в просочувальну ванну акцептора формальдегіду (Сорбіт, 1 г/л) і застосування операції промивання після обробки.

Оскільки одним з шляхів зниження вільного формальдегіду на тканині є вибір каталізатора, що сприяє більш повній взаємодії (зшивці) смоли з волокном, у роботі було досліджено ряд каталізаторів. Встановлено, що найбільш ефективним каталізатором процесу конденсації смоли на віскозних тканинах є композиційний склад на основі солі гексахлорид магнію з оцтовою кислотою, що характеризується сінергічною дією в співвідношенні 60:40.

Відомо, що посилювання норм по вмісту вільного формальдегіду на тканині привело до створення препаратів, що забезпечують все більш низькі виділення формальдегіду.

Враховуючи вищезазначене, далі в роботі застосовували малоформальдегідну (Фортекс - предконденсат термореактивної смоли на основі похідного гідрооксіетиленсечовини з вбудованим каталізатором) і безформальдегідну (Отексид БФ - модифікована діметілдігідрооксіетиленсечовина) смоли в композиції з традиційними пом'якшувачами (стеарокс 920 і ПЕЕ).

Аналіз отриманих результатів показав, що застосування мало- і безформальдегідних смол для надання малозминальної обробки тканинам з віскозних волокон приводить до значного зменшення кількості вільного формальдегіду на тканині. Однак обробка тканини мало- і безформальдегідними смолами в присутності традиційних пом'якшувачів супроводжується зниженням стійкості обробленої тканини до тертя, і тим сильніше, чим вище концентрація термореактивної смоли.

Крім того, органолептичні й пружньо-еластичні показники апретованої тканини свідчать про те, що застосування ПТРС нового покоління призводить до зниження якості готової тканини.

У підрозділі 3.4 досліджено вплив амінофункціонального пом'якшувача нового покоління на показники якості віскозних тканин при обробці їх малоформальдегідною і безформальдегідною смолами. Експериментальні дані (коефіцієнт незминальності, стійкість до тертя, розривне навантаження) представлені в табл. 5.

Таблиця 5

Показники якості віскозної тканини арт. 2889, апретованої з використанням безформальдегідної і малоформальдегідної смол

Найменування препарату	Концентрація, г/л	Коефіцієнт незминальності, %	Стійкість до тертя	Розривне навантаження, Н	Зниження розривного навантаження, %
			кіл. цикл.	зміна стійкості до тертя, %	основа	уток	основа	уток
Вихідна тканина	-	43	1300	-	167,4	137,2	-	-
Гідрооксіетилен- сечовина (Фортекс)	120	55	1322	+1,7	163,2	129,0	2,5	6,0
	150	57	1313	+1,0	162,4	128,3	3,0	6,5
	180	57	1240	-4,6	160,7	127,0	4,0	7,5
Діметилдігідрооксіетиленсечовина (Отексид БФ)	120	55	1310	+0,8	163,2	129,0	2,5	6,0
	150	56	1282	-1,5	160,7	127,6	4,0	7,0
	180	57	1290	-7,7	157,4	126,0	6,0	8,2
Примітка: для всіх досліджуваних варіантів застосовували пом'якшувач Н21642 у кількості 15 г/л.

Отримані дані (табл. 5) свідчать про те, що в присутності емульсії Н21642 коефіцієнт незминальності досягає необхідного рівня (57%) при концентрації термореактивної смоли Фортекс, 150 г/л і Отексид БФ, 180 г/л.

При концентрації Фортекса 150 г/л в присутності досліджуваного по-м'якшувача показник стійкості до тертя не знижується (+1,0%), як це мало місце у випадку застосування в якості пом'якшувача стеарокса 920 (-12,0%). При застосуванні безформальдегідної смоли (Отексид БФ 180 г/л) в присутності досліджуваного пом'якшувача показник стійкості до тертя знижується на 7,7%, (при використанні традиційного пом'якшувача ПЕЕ - 16,8%).

Більш значне зниження стійкості до тертя при обробці Отексидом БФ можна пояснити тим, що оптимальна концентрація безформальдегідної смоли (Отексид БФ) більш висока (180 г/л), чим малоформальдегідної смоли, що сприяє підвищенню ефекту малозминальності і, як наслідок, зниженню показника стійкості до тертя.

Розривне навантаження в присутності досліджуваного пом'якшувача знижується незначно: при використанні малоформальдегідної смоли на 3,0% по основі і 6,5% по утку та на 6% по основі і 8,2% по утку при обробці безформальдегідною смолою.

Таким чином, на підставі проведених досліджень можна зробити висновок, що тканини з віскозних волокон, апретовані складами на основі мало- і безформальдегідної смол, що містять амінофункціональний кремнійорганічний пом'якшувач, характеризуються поліпшеними фізико-механічними показниками в порівнянні з тканинами, обробленими пом'якшувачами, що традиційно використовують в текстильній промисловості.

У підрозділі 3.5 було вивчено вплив композицій на основі термореактивних смол (Сакотекс ПУ, Карбамол ЦЕС, Фортекс, Отексид БФ) з аміновмісним кремнійорганічним пом'якшувачем на зміну лінійних розмірів тканини з віскозних волокон.

Аналіз даних табл. 6 показав, що при обробці тканини Сакотексом ПУ введення в апретуючий склад пом'якшувача Н21642 дозволяє знизити кон-центрацію ПТРС із 120 г/л до 80 г/л. При цьому показник лінійних розмірів досягає -3% по основі і +2% по утку для тканини арт. 2889; -3% по основі і -2% по утку для тканини арт. 2943. Також слід зазначити, що при введенні амінофункціонального пом'якшувача до складу на основі Карбамола ЦЕС показники лінійних розмірів для тканини арт. 2943 (-2% по основі і -1% по утку) поліпшуються в порівнянні з показниками тканини, апретованої Карбамолом ЦЕС з ПЕЕ (-3% по основі і -1,5% по утку).

Таблиця 6

Вплив оздоблювальних композицій на зміну лінійних розмірів віскозних тканин

Компоненти просочувального розчину	Концентрація компонентів, г/л
	Варіанти обробок
	1	2	3	4	5	6	7
Сакотекс ПУ	80	120	80	-	-	-	-
Карбамол ЦЕС	-	-	-	100	100	-	-
Фортекс	-	-	-	-	-	150	-
Отексид БФ	-	-	-	-	-	-	180
ПЕЕ	-	-	-	0,5	-	-	-
АТБ-СОФТВІ	10	10	-	-	-	-	-
Емульсія Н21642	-	-	15	-	15	15	15
NH4Cl	5	6	5	-	-	-	-
MgCl2 + +CH3COOH	-	-	-	3,6+2,4	3,6+2,4	-	6,48+4,32
Показник якості
Віскозно-штапельна тканина арт. 2889	Зсідання (основа/уток), %
	-4/+2,5	-3/+2	-3/+2	-2/+1	-2/+1	-3/+1,5	-3/+1,5
Віскозна тканина арт. 2943	-4/-3	-3/-2	-3/-2	-3/-1,5	-2/-1	-3/-2	-3/-2
Примітка: вихідна віскозно-штапельна тканина має зсідання по основі -7% і по утку +4%, віскозна - відповідно -9 і -6%. ГОСТ: -3/±2%.

Дані, що характеризують лінійні розміри тканини, апретованої складами на основі Фортекса й Отексида БФ із використанням кремнійорганічного пом'якшувача, знаходяться у межах норм, передбачених ГОСТ. Досягнута обробка кваліфікується як малозсідальна.

Таким чином, на підставі проведених досліджень встановлено, що при використанні всіх досліджуваних термореактивних смол у композиції з амінофункціональним пом'якшувачем нового покоління досягається стабільність лінійних розмірів віскозної тканини, що характеризується високою стійкістю до мокрих обробок.

У підрозділі 3.6 проведено аналіз і зіставлення показників якості віскозних тканин при обробці їх сечовиноформальдегідними, малоформальдегідными і безформальдегідными смолами.

У роботі вивчено вплив ПТРС на ступінь фіксації смоли на тканині, на вміст формальдегіду у вільній формі та зв'язаного, кількість поперечних зв'язків і на фізико-хімічні та фізико-механічні показники якості.

Відомо, що ефект малозминальної обробки залежить від кількості фіксованої смоли на волокні доти, поки не буде заповнено всі пори, і підвищується пропорційно логарифму від кількості закріпленої всередині волокна.

Дані, що характеризують залежність кількості фіксованої смоли від концентрації і виду ПТРС у просочувальній ванні, представлені в табл. 7.

Таблиця 7

Залежність кількості закріпленої смоли на тканині від природи термореактивних смол

Найменування смоли	Концентрація смоли, г/л	Коефіцієнт незминальності, %	Кількість фіксованої смоли, %	Зниження кількості фіксованої смоли, %
		до прання	після прання	до прання	після прання
Сакотекс ПУ	80	60	58	4,4	3,46	20,0
Карбамол ЦЕС	100	58	57	4,7	3,91	17,0
Фортекс	120	57	57	5,6	4,66	16,0
Отексид БФ	150	57	57	5,8	5,01	14,0

Аналіз представлених даних показує, що при обробці мало- і безформальдегідними смолами спостерігається більш високий вміст фіксованої смоли на тканині (5,6 - 5,8%), чим при використанні сечовиноформальдегідних смол (4,4 - 4,7%). Більш низький вміст закріпленої смоли на тканині при обробці її сечовиноформальдегідними препаратами можна пояснити низькою концентрацією ПТРС в оздоблювальному складі (майже в 2 рази). Однак слід зазначити, що ефект малозминальності, який характеризується коефіцієнтом незминальності, вище (58 - 60%), чим при обробці мало- і безформальдегідною смолами (57%).

Відомо, що ефект малозминальності досягається при утворенні ковалентного поперечного зв'язку між оздоблювальним препаратом і гідроксильними групами целюлози. Визначення кількості поперечних зв'язків має велике значення, тому що від їх числа залежать фізико-механічні властивості тканин з ефектом малозминальності.

Для розрахунку поперечних зв'язків використали рівняння, запропоноване Фріком і математично обґрунтоване Жедрусяком.

[-a-] = [C3 H4 ON2]

молекулярна маса циклічного елемента поперечного зв'язку;

A - вміст азоту у волокні, %;

F - вміст у волокні зв'язаного формальдегіду, %;

Б - число молів метиленових груп у поперечному зв'язку на 1 моль ангідроглюкози;

[-CH2-], [CH2О],[-N-] - молекулярні або атомні маси відповідних угруповань.

де С - число молів виділеного формальдегіду на 1 моль ангідроглюкози.

Ступінь поперечної зшивки Ио визначали по рівнянню, запропонованому Жедрусяком:

Таблиця 8

Вплив концентрації смоли в просочувальній ванні на кількість поперечних зв'язків

Найменування препарату	Концентрація ПТРС, г/л	Зв'язаний формальдегід, %	Кількість зв'язаного азоту, %	Кількість поперечних зв'язків на 100 анг. гл. зал.
Сакотекс ПУ	80	6300	1,12	3,4
Карбамол ЦЕС	100	7500	0,86	3,9
Фортекс	150	1920	0,60	2,2
Отексид БФ	180	-	0,68	4,0

Згідно з отриманими даними можна відзначити, що кількість поперечних зв'язків не залежить від концентрації ПТРС в оздоблювальному складі.

Крім того, мало- і безформальдегідні смоли в порівнянні з сечовиноформальдегідними смолами переваг не мають. При цьому слід зазначити, що отриманої кількості поперечних зв'язків, що утворюються, (Сакотекс ПУ - 3,4; Карбамол ЦЕС - 3,9; Фортекс - 2,2; Отексид БФ - 4,0) досить, щоб забезпечити малозминальність відповідно до вимог стандарту (коефіцієнт незминальності - 57%).

Таким чином подальше дослідження було спрямоване на порівняння показників якості тканини, апретованої досліджуваними композиціями на основі термореактивних смол із застосуванням кремнійорганічного пом'якшувача. Дані представлені в табл. 9.

Отримані дані (табл. 9) свідчать про те, що коефіцієнт незминальності при обробці Сакотексом ПУ становить 60%, при апретуванні тканини Карбамолом ЦЕС - 58%, а при обробці тканини Фортексом і Отексидом БФ - 57%.

При використанні всіх досліджуваних термореактивних смол досягається стабільність лінійних розмірів віскозно-штапельної тканини арт. 2889.

Таблиця 9

Вплив оздоблювальних складів на показники якості віскозно-штапельної тканини арт. 2889

Показники якості	Найменування препарату, концентрація, г/л
	Сакотекс ПУ, 80	Карбамол ЦЕС, 100	Фортекс, 150	Отексид БФ, 180
Коефіцієнт незминальності, %	60	58	57	57
Зміна лінійних розмірів при мокрих обробках, %	основа	-3,0	-2,0	-3,0	-3,0
	уток	+2,0	+1,0	+1,5	+1,5
Розривне навантаження, Н	основа	174,4	164,0	162,4	157,4
	уток	151,9	134,0	128,3	126,0
Зміна розривного навантаження, %	основа	+4,0	-1,5	-3,0	-6,0
	уток	+10,7	-2,0	-6,5	-8,2
Стійкість до тертя, цикли	1371	1304	1313	1290
Зміна стійкості до тертя, %	+6,0	+0,3	+1,0	-7,7
Кількість вільного формальдегіду на тканині, мкг/г	350	415	70	-
Гігроскопічність, %	13,0	11,3	9,5	8,2
Зниження гігроскопічності, %	31,2	40,2	49,7	56,6
Повітропроникність, г/м3	1000	918	880	825
Зниження повітропроникності, %	24,0	30,2	33,1	37,3
Примітка: коефіцієнт незминальності - ГОСТ 57%, стійкість до тертя - ГОСТ 1300 циклів. Для всіх досліджуваних варіантів застосовували пом'якшувач Н21642 у кількості 15 г/л.

Експериментальні дані табл. 9 показують, що спостерігається зниження розривного навантаження тканини: у випадку використання Отексида БФ -6,0% по основі і -8,2% по утку; Фортекса -3,0% по основі і -6,5% по утку, при використанні Карбамола ЦЕС -1,5% по основі і -2,0% по утку. У випадку застосування Сакотекса ПУ відбувається збільшення показника розривного навантаження +4,0% по основі та +10,7% по утку.

Аналіз даних табл. 9 показує, що при обробці термореактивними смолами Сакотекс ПУ, Карбамол ЦЕС і Фортекс стійкість до тертя зразків тканини підвищується, а у випадку застосування Отексида БФ відбувається зниження показника на 7,7%.

Отримані результати (табл. 9) свідчать про те, що гігроскопічні властивості тканини, апретованої складом на основі Сакотекс ПУ, зберігаються на 70%, Карбамола ЦЕС - на 60%, мало- і безформальдегідною смолами на 40 - 50% відповідно. Повітропроникність тканини, обробленої досліджуваними композиціями на основі ПТРС із застосуванням амінофункціонального пом'якшувача, знижується на 24 - 37%.

Таким чином, на підставі отриманих результатів можна зробити висновок, що максимальне збереження фізико-механічних та гігієнічних показників спостерігається у тканини, апретованої композицією на основі сечовиноформальдегідної смоли - Сакотекс ПУ.

З метою визначення фізико-хімічного характеру процесів, які протікають у макромолекулах целюлози при обробці текстильних матеріалів амінофункціональними препаратами, проводили дослідження методом ІЧ-спектроскопії. Встановлено, що термореактивна смола і реакційноздатний силіконовий пом'якшувач вступають у хімічну взаємодію з целюлозою при здійсненні процесу малозминальної і малозсідальної обробки при знайдених оптимальних технологічних параметрах процесу.

Висновки

1. Розроблено високоякісні композиції для малозминальної і малозсідальної обробки віскозних тканин на основі термореактивних смол з аміно-\функціональними пом'якшувачами нового покоління, а також удосконалено технологічні параметри малозминольної і малозсідальної обробки, що сприяють поліпшенню органолептичних, фізіко-механічних та екологічних показників якості готової тканини.

2. Визначено, що при малозминальній обробці віскозних тканин аміно-функціональними пом'якшувачами індивідуально коефіцієнт незминальності досягає 56%, підвищується стійкість до тертя на 15 - 30%, розривне навантаження - на 7 - 12%.

3. Встановлено, що введення досліджуваних пом'якшувачів в оздоблювальні композиції на основі формальдегідвмісних препаратів дозволяє знизити концентрацію термореактивних смол з 100 - 120 г/л до 50 і 80 г/л (Сакотекс ПУ і Карбамол ЦЕС відповідно) при збереженні пружньо-еластичних показників на рівні ГОСТ і поліпшенні фізико-механічних показників тканин, зокрема стійкість до тертя підвищується на 54 - 50 %.

4. Дослідження способів зниження вільного формальдегіду при використанні композицій на основі сечовиноформальдегідних смол, що включають аміносиліконовий пом'якшувач, показало, що промивання після обробки дозволяє знизити кількість вільного формальдегіду на 50%; введення акцепторів у промивну ванну - на 56 - 69%; введення акцепторів в апретуючий склад - на 45%.

5. Показано можливість використання каталізатора синергичної дії у вигляді суміші органічної кислоти з гексахлоридом магнію при співвідношенні 60:40 в. ч. у кількості 6% від маси предконденсата смоли, що дозволяє зм'якшити умови термообробки апретованої тканини за рахунок зниження температури з 160 до 150°С та час обробки з 5 до 1 хвилини, при зниженні вмісту вільного формальдегіду на тканині з 350 до 220 мкг/м.

6. Вивчено вплив досліджуваних термореактивних смол на стабілізацію лінійних розмірів віскозних тканин.

Визначено, що при обробці розробленими складами, що містять аміносиліконовий пом'якшувач, досягається стабільність лінійних розмірів тканини, як у віскозної, так й у віскозно-штапельної, у межах норм, передбачених ГОСТ - 3811 - 72, по основі (-3,0%) і по утку (±1,5% - ± 2,0%). Досягнута обробка кваліфікується як малозсідальна.

7. Аналіз і зіставлення показників якості віскозних тканин при обробці їх сечовиноформальдегідними, малоформ...