Глава 9. Технология отделки изделий для сообщения им специальных свойств

Общие принципы изменения поверхностных свойств волокнистых материалов подробно рассмотренных в работе [79]. В пределах данного учебника некоторые положения принципов будут изложены в разделах антистатическая, водоотталкивающая, грязеотталкивающая отделки. В настоящее время созданы новые фторсодержащие препараты для водоотталкивающей отделки.

1. Антистатическая отделка

При эксплуатации одежды в ней в результате трения накапливаются заряды статического электричества, вызывающие прилипание одежды к поверхности кожи, возникновение электрических разрядов с болевыми ощущениями, повышенную загрязняемость, искрение изделий. Электризация изделий происходит и в процессе их обработки в машинах химической чистки, если ванна с растворителем не содержала специальных усилителей или антистатиков, снижающих накопление зарядов и ускоряющих их стекание.

Электризацию характеризуют величинами поверхностного электрического сопротивления и поверхностной проводимости.

Электризуемость зависит от природы волокна, состояния его поверхности, способности поглощать воду.

Целлюлозные волокна обладают сравнительно небольшой величиной поверхностного электрического сопротивления, у них высокая поверхностная проводимость из-за их гидрофильности, и накопления электростатических зарядов почти не происходит.

Полиолефиновые волокна обладают наибольшей способностью накапливать заряды статического электричества. Эти заряды самостоятельно не стекают с волокон, поэтому необходима специальная обработка антистатиками. Кроме полиолефиновых волокон

высокой способностью накапливать заряды статического электричества обладают поливинилхлоридные, полиакрилонитрильные, полиэфирные, ацетатные волокна.

В качестве антистатиков чаще всего применяют ПАВ, нанесение которых в пределах 2-7 % массы ткани обеспечивает достаточный эффект, сохраняемый изделиями до первой стирки или химической чистки.

В табл. 66 приведены результаты исследований электрофизических свойств тканей, обработанных в перхлорэтилене, а также в растворах усилителя УС-Б-2 и оксифоса Б (концентрацией 5 г/л) в перхлорэтилене.

Из таблицы видно, что растворы усилителей УС-Б-2 и оксифоса Б обеспечивают хорошую антистатическую защиту всех тканей, кроме капроновой (для нее она лишь удовлетворительная). Эффективен усилитель ООО “НИОПК ПАВТЕК” антистатик “63-А”.

Из отечественных ПАВ в качестве антистатиков применяют Катамин Б, Каталин Б-300, Цетилпиридинийхлорид, Синтамин ДТ-18, Триалкилметиламмонийметилсульфат, Оксифос Б, Алкилсульфат, Алкилсульфонат, Алкилбензолсульфонат, Оксиэтилированный спирт, Оксиэтилированный алкилфенол и др. [13].

Более основательная защита волокон от накопления зарядов статического электричества может быть получена в процессе формования волокон. Такая защита выдерживает неоднократную мойку как в ПХЭ, так и в водных растворах моющих средств.

В текстильном производстве прочные антистатические свойства обеспечиваются созданием на поверхности ткани моно- или бимолекулярного слоя ПАВ с последующей термообработкой при температуре более высокой, чем температура стеклования волокон [79].

В органических средах лучшими антистатиками являются катионные ПАВ, хорошими – неионогенные, удовлетворительными анионактивные при обработке в уайт-спирите и плохими в ПХЭ (исключая ацетатные ткани) получающие удовлетворительную защиту. При обработке одежды в ПХЭ (без введения антистатиков) электризуемость возрастает больше, чем в нефтяном растворителе. Это связано с большей вымываемостью антистатиков, нанесенных в текстильном производстве, в ПХЭ. Для создания антистатических свойств одежды в процессе мойки в ПХЭ применяют усилители “Универсальный”, “Универсальный Н”, “Авангард”, “Престиж”, при содержании их в растворителях 0,5 г/л.

Первую мойку проводят растворителем из рабочего бака с добавлением раствора усилителя “Универсальный” (0,5 г/л) при модуле 8 в течение 5 мин. Затем следует отжим в течение 2,5 мин. Загрязненный растворитель сливают в дистиллятор.

Вторую мойку осуществляют чистым растворителем с постоянной фильтрацией при модуле 10 в течение 5 мин.

После этого изделия отжимают в течение 2 мин, сушат 15- 20 мин, проветривают 3 мин. В современных технологиях рекомендуют добавление в ванну ароматизаторов и антистатиков. Препарат “Антистат” при содержании 2-5 г/л в ПХЭ применим как при однованной, так и при двухванной мойке. Выпускает его ООО Прима Леке.

Кроме усилителей химической чистки, для антистатической отделки можно применять ПАВ, растворимые в хлоруглеводородах. Так по исследованиям, проведенным во ВНИИПХВ, для обработки тканей, изготовленных из химических нитей, целесообразно применять растворы алкамона ДС (концентрацией 10-15 г/л). На рис. 115 показано влияние концентрации алкамона ДС в перхлорэтилене на удельное поверхностное электрическое сопротивление капроновых тканей, из полиэфирных, полипропиленовых и ацетатных нитей.

В органических растворителях растворимы авироль, оксифос Б, триамон МС, триамонос, обработка в них также сообщает изделиям антистатические свойства.

В работе предложен для антистатической обработки усилитель УСА-78. Для обеспечения моющего и антистатических эффектов достаточно 1 г усилителя на 1 л перхлорэтилена. В состав усилителя входят: синтаф 7-12, ди- или моноалкилоламиды, масло веретенное АУ, кислота салициловая.

Обработка возможна как по однованному, так и по двухванному способу. При двухванном способе усилитель вводят в первую ванну, продолжительность обработки 5-8 мин.

Рис. 115. Влияние концентрации алкамона ДС на удельное поверхностное электрическое сопротивление:
1 – ткани из капрона; 2 – ацетатного волокна; 3 – полэфирного волокна; 4 – полипропиленового волокна.

 

Для создания антистатической и грязеотталкивающей отделки обработку алкамоном ДС-10 совмещают с обработкой кремнийор- ганической жидкостью 139-104. После мойки в перхлорэтилене и отжима одежда обрабатывается в перхлорэтилене, содержащим 3 г/л алкамона ДС-10 и 1,5 г/л кремнийорганической жидкости 139-104. Продолжительность обработки составляет 6-7 мин. Раствор можно использовать неоднократно, добавляя в каждую последующую ванну примерно 25 % исходных компонентов от первоначального количества. После обработки 5-6 партий одежды раствор направляют на дистилляцию.

Антистатическая и грязеотталкивающая отделки одежды из среды бензина-растворителя проводятся при таких же концентрациях алкамона ДС-10 и кремний органической жидкости 139-104, но совместно с алкамоном ДС-10 вводят растворитель – изоамиловый спирт, добавляемый к смеси алкамона ДС-10 и бензина- растворителя при температуре 35 °C из расчета 0,07 г на 1 кг одежды. Полученный прозрачный раствор вливают в моечный резервуар машины.

Антистатическую отделку одежды из водной среды можно проводить смесью алкамона ДС-10 концентрацией 3 г/л и синтанола ДС концентрацией 5 г/л при температуре 18-25 °C, модуле 8 и продолжительности обработки 10 мин.

Электрофизические свойства изделий из ацетатных волокон улучшает обработка в водных растворах авироля, алкамона Н, выравнителя А, оксифоса Т, ОП-18, ОС-20, синтамида-5, стеарокса-920, триамона, эпамина-06 при содержании их на изделиях 0,5-2 %.

В работе [69] приведены электрофизические свойства некоторых текстильных волокон, классифицированы ПАВ по их влиянию на статическое электричество и высказано мнение об электронодонорном механизме образования зарядов.

Это обуславливает два возможных пути нейтрализации зарядов: блокирование адсорбированными ПАВ донорно-акцепторных центров волокна и создание адсорбционного слоя с собственной проводимостью и диссоциирующими функциональными группами. Требуется, чтобы снижение поверхностного сопротивления было не менее 1О¹⁰ Ом, а период утечки половины заряда был до 0,5 с.

На рис. 116 показано влияние концентрации растворов имидостата-0 в ПХЭ на удельное поверхностное сопротивление ткани. Как видно, увеличение концентрации растворов способствует снижению удельного поверхностного сопротивления тканей.

Минимум на кривых (рис. 116) соответствует формированию первого мономолекулярного, слоя ПАВ.

Долговременный антистатический эффект может возникнуть при диффузии молекул наружного слоя ПАВ внутрь волокон. Такие условия могут быть созданы при повышении температуры обработки выше температуры стеклования волокон.

Рис. 116. Влияние концентрации растворов имидостата-0 в ПХЭ на удельное поверхностное сопротивление ткани:
1 – капрон; 2 – ацетат целлюлоза; 3 – смесь шерсти (3 %) и капрона; 4 – смесь шерсти (22%) и вискозы Рис. 117. Зависимость удельного поверхностного сопротивления тканей от адсорбции ТАБС из ПХЭ ткани:
1 – лавсан; 2 – шерсть; 3 – хлопок.

Электрофизические свойства ПАВ связывают с полярностью их молекул, т.е. величиной ГЛБ. Приводим для некоторых ПАВ эти данные:

Чем выше величина ГЛБ, тем сильнее антистатическое действие. Эффективность электрофизического действия ПАВ обусловлена электропроводностью их водных растворов. Чем больше электропроводность, тем сильнее растворы ПАВ снижают удельное сопротивление изделий. Сильных антистатиков достаточно нанести на поверхность изделия 0,5-0,8 %, средних (ГЛБ 8-10) – 1,5-2 % от массы изделий.

Изделия из ацетатного волокна можно подвергать поверхностному омылению в растворах, содержащих 12% массы изделий карбоната натрия или 4-4,5 % гидроксида натрия и 0,05 % моющего средства при температуре 80 °C. По окончании обработки изделия промывают в воде и кислуют. В результате на поверхности волокон образуется слой целлюлозы и электризуемость тканей и изделий понижается. Метод контроля антистатических свойств изделий связаны с определением на приборе марки ИЭСТП-1 удельного электрического поверхностного сопротивления образцов, предварительно выдержанных при относительной влажности воздуха 65 % и температуре 20 °C.

Методика измерения несовершенна, поэтому данные, полученные разными авторами, сравнивать между собой не представляется возможным.

2. Водоотталкивающая отделка

Задачей водоотталкивающей отделки одежды является сообщение ей способности противостоять смачиванию водой, но сохранять пористость, воздухопроницаемость. Наряду с этим изделия приобретают такие полезные свойства как мягкость, устойчивость к гидрофильным загрязнениям, снижение сминаемости, усадки, увеличение прочности к истиранию, устойчивости к атмосферным воздействиям, светопогоде [84]. Пятна чернил, соков, напитков легко смываются с пропитанных изделий увлажненной ватой.

Наибольшее применение в качестве водоотталкивающих препаратов нашли кремнийорганические соединения, которые, сорбируясь волокном, образуют на его поверхности пленку, обращенную гидрофильными группами SiO к волокну и гидрофобными – к окружающему воздуху (рис. 118). Толщина пленки кремнийорганического соединения 1-30 нм.

 

Рис. 118. Схема ориентации полимера кремнийорганического соединения на материале

Кремнийорганические соединения удерживаются на волокне адсорбционными силами, при использовании полиалкилгидросилоксанов имеет место химическое взаимодействие с целлюлозой по схеме:

На фабриках химической чистки для отделки применяют жидкость 136-41 (ГКЖ-94), получаемую гидролизом этилдихлорсилана в смеси с бутиловым спиртом. Для увеличения стабильности к жидкости 136-41 добавляют 0,01-0,1 % аминов или аминофенолов. Препарат легкорастворим в трихлорэтилене, перхлорэтилене, бензине-растворителе; в воде не растворим, но может быть эмульгирован.

Для выполнения водоотталкивающей отделки изделий готовят раствор, содержащий 15-35% г/л жидкости 136-41, вводят 10% от ее массы катализатор тетрабутокситан, предварительно растворенный в перхлорэтилене. Раствор готовят в моечном резервуаре машины. Для предупреждения вспенивания в него вводят антивспениватель. Раствор перемешивают и перекачивают в бак. Перед пропиткой силиконами изделия необходимо отмыть от ПАВ и усилителей чистки, снижающих гидрофобизирующий эффект. Промытые в растворителе изделия отжимают и пропитывают в приготовленном растворе в течение 5-7 мин, после чего их снова отжимают и высушивают. Приготовленный раствор используют для обработки 5-7 партий одежды, затем направляют на дистилляцию.

Более концентрированные растворы используют при обработке хлопчатобумажных плащей.

В процессе сушки происходит химическая реакция целлюлозы с силиконом, удаление растворителя, активное выделение водорода, вследствие чего образуются взрывоопасные смеси с воздухом, вызывающие аварийные ситуации.

Менее опасно создание водоотталкивающей отделки в перхлорэтилене, содержащим на 1 кг одежды 27 г кремнийорганической жидкости 139-104, 3 г кремнийорганического лака КО-815, 3 г тетрабутоксититана, 0,015 г антивспенивателя ФС-58. Раствор готовится в моечном резервуаре машины путем введения каждого компонента отдельно в упомянутой последовательности. Жидкость 139-104 – это смесь полиметилсилоксанов с соотношением метильных групп к кремнию 1,3-1,7. Лак КО-815 представляет собой раствор полифенилсилоксановой смолы, модифицированной глифталевым лаком ГФ-058 [85].

Аппретирование одежды кремнийорганическими жидкостями можно проводить не только погружениями ее в растворы, но и с помощью распылителей и дозирующих устройств (приставки к машинам химической чистки), а также аэрографическим способом. В среде тяжелого бензина применимы полиорганосилазаны марок ГКЖ-8, ГКЖ-16 и полиизононилсексвиазаны (ПИНЗ) [86].

Полиизононилсексвиазаны содержат связь = Si – NH – Si = и получаются по схеме

Жидкость ГКЖ-8 выпускается в виде 65%-ного раствора полиэтилгидросилазана в бензине Б-70, применяется в виде 1-5 %-ных растворов в органическом растворителе при температуре 20 °C [84, 86].

Жидкость ГКЖ-16 представляет собой 20 %-ный раствор полиметилсилазана в бензине растворителе, содержит 5 % азота, 11- 12% кремния, 0,3-0,4 % активного водорода. Оба препарата сообщают тканям водоотталкивающие и кислотоустойчивые свойства.

В работе [85] рекомендуют обработку в среде тяжелого бензина проводить следующими смесями: бензин-растворитель (96,7 %), жидкость 139-104 (2,7 %), лак КО-991-4 (0,4 %), тетробутоксетитан 0,3 %. В другом рецепте лак КО-991-4 заменен на лак КО-915.

В работе [79] отмечается, что для гидрофобизации изделий применим латекс типа ЛФМ-2 – сополимера фторуглеводорода со стиролом, строение которого можно представить схемой:

Фторсодержащий компонент сополимера обеспечивает водостойкость волокон, полистирол – кислотостойкость.

Агеев А.А. и Волков В.А. приводят методику расчета массы пленки сополимера, необходимой для обеспечения гидрофобности изделий.

При гидрофобизации латексом большую роль играет тип ПАВ, использованный при его синтезе. Негативную роль играют анионные ПАВ, снижающие и гидрофильность и олеофобность.

Это видно из рис. 119, взятого из книги Агеева А.А. и Волкова В.А. [79].

Рис. 119. Схема структуры модифицирующей пленки полимера из латекса с анионактивным эмульгатором (а), после введения катионактивного фторосодержащего ПАВ (б) и при использовании для синтеза латекса катионактивного эмульгатора (в)

Анионные ПАВ создают в пленке фторполимера гидрофильные поры, для закрытия которых необходима добавка фторуглеродных ПАВ (б). Катионактивные ПАВ (в) пленку фторполимера, нанесенную на волокна, не нарушают.

Латекс ЛФМ-3 является дисперсией полигептафтороксиметилакрилата, стабилизированный эмульгатором С-10. Латекс ЛФМ-3 предложен для водо-маслоотталкивающей отделки. Оба латекса были разработаны на кафедре ТХВКМГУТУ [88].

Зарубежные предприятия, выпускающие латексы фторполимеров, применяют при их синтезе смеси НПАВ и КПАВ как эмульгаторы.

В водной среде применимы препараты хромолан, АМСР, ГКЖ-11 и др.

Хромолан – раствор хромстеарилхлорида в изопропиловом спирте. Раствор хромолана легко коагулирует под влиянием солей, щелочей и при нагревании свыше 40 °C. В воде хромолан гидролизуется с выделением HCI, поэтому необходима добавка для ее нейтрализации. Обычно для пропитки готовят 3-5 %-ные растворы, к которым добавляют гексаметилентетрамин в количестве 10-15 % массы хромолана.

Хромолан применим для отделки одежды из шерстяных, хлопчатобумажных тканей, тканей из химических волокон, окрашенных в темные цвета. Белые и светлоокрашенные ткани после отделки приобретают зеленоватый оттенок.

Более удобен препарат АМСР-3, в котором соотношение атомов кремния и алюминия равно 3. Для гидрофобизации готовят 3- 5 % раствор, который нейтрализуют уксусной кислотой до слабокислой среды. Препарат устойчив при pH 2-13 [87].

Обработка водоотталкивающими препаратами из ПХЭ возможна на машинах, имеющих три бака для ПХЭ. Такой машиной является машина фирмы BOWE типа Р21/6, схема которой изображена на рис. 120 [82].

Наличие в машине трех баков для ПХЭ дает возможность проведения не только двухванной мойки, но и специальных отделочных процессов (водо- и маслоотталкивающих и др.).

В основании машины расположены три бака для ПХЭ, их смотровые окна выходят на переднюю панель. В центре – загрузочный люк, выше панель компьютера. Насос 3 – самовсасывающий, производительность 175 л/мин.

В машине два фильтра 8, предназначенных для фильтрации ПХЭ при мойки светлых и темных партий одежды. Картушные адсорбционные фильтры 9 очищают ПХЭ от растворимых загрязнений. Дистиллятор 10 связан с конденсатором 11 и водоотделителем 12. В корпусе ловушки 2 находится пухоуловитель 13, а в воздушной шахте имеется дополнительный пухоуловитель 14, работающий во время сушки одежды. Адсорбер 15 заполнен активированным углем (15 кг), улавливает пары ПХЭ в конце процесса сушки. Адсорбер при нормальной работе может адсорбировать в течение недели. Затем десорбция горячим воздухом. Адсорбер обеспечивает остаточное содержание ПХЭ в конце сушки в барабане 2 г/м³.

Уровень ПХЭ в моечном резервуаре поддерживается с помощью датчика, обеспечивающего нижний уровень ПХЭ 52,2 л и верхний – 105 л.

Дозировочное устройство 17 осуществляет подачу в моечный резервуар необходимых усилителей и др. химикатов в автоматическом режиме (в нужное время и необходимом количестве).

Насос 16 подает растворы отделочных препаратов непосредственно в барабан на изделия после мойки и отжима, но на одежду лыжников (пуховики, стеганные куртки) рекомендуется впрыскивать препараты на сухие изделия (у них высокая поглощающая способность).

Управление устройством – компьютерное.

Баки для ПХЭ: 4-рабочий 225л; 5-чистый 140л; 6-дополнительный 225 л. Анодная защита баков предупреждает их коррозию. При переливе ПХЭ в баке 5 идет пополнение бака 4.

Управление всеми как технологическими, так и обслуживающими машину процессами осуществляется с помощью следующих программ:

P₁ – однованная мойка с фильтрацией ПХЭ для слабозагряз- ненных изделий.

Р₂ -двухванная мойка с фильтрацией 2-й ванны. Для изделий средней загрязненности.

Р₃ – трехванная мойка с фильтрацией 2-й ванны. Для изделий особого качества.

Р₄ – однованная щадящая программа. Для изделий из шерсти, мохера.

Р₅ -двухванная щадящая программа. Для тонких белых шелковых изделий.

Р₆ -двухванная (насосная циркуляция). Для сильнозагрязнен- ных изделий.

Р₇ – однованная (полоскание). Для аппретирования влажных изделий.

Р₈ – аппретирование. Для аппретирования сухих изделий.

Р₉ -двухванная мойка с промежуточным отжимом. Для изделий из микроволокна (слабо просушиваемых).

Р₁₀ – двухванная мойка с промежуточным отжимом (аппретирование). Для изделий из микроволокна (специальная спортодежда).

Р₁₁ -однованная (насосная циркуляция). Для сильнозагряз- ненной одежды.

Р₁₂ – однованная с фильтрацией через фильтр 2. Для слабоза- грязненной одежды.

Р₁₃ – двухванная с фильтрацией через фильтр 2. Для средне- загрязненной одежды.

Р₁₄ – трехванная с фильтрацией через фильтр 2. Для наиболее светлых изделий.

Р₁₅ – однованная, щадящая программа с фильтрацией через фильтр 2. Для изделий из шерсти и светлого мохера.

Р₁₆ – двухванная, щадящая программа с фильтрацией через фильтр 2. Для тонких белых и шелковых изделий.

Р₁₇ – однованная мойка с фильтрацией (без дистилляции ПХЭ). Для изделий с очень слабыми загрязнениями.

В программах предусмотрены резервные (Р18-Р20) и свободные места (Р21-Р42) для предоставления возможности разрабатывать свои программы персоналу фабрик.

Р₄₃ – программа дезодорирования.

Продолжительность программы будет рассмотрена на примере Р01.

На рис. 120 перемещение ПХЭ обозначено стрелками, поэтому ограничимся лишь минимальным описанием.

После загрузки машины одеждой и закрытия дверцы начинается работа в автоматическом режиме. Для этого выбирают нужную для загруженной партии изделий программу и, нажимая на кнопку “Start”, включают машину. При остановках или окончании программы нажимают на кнопку “Stop”.

При мойке однованным способом (см. программу Р01) ПХЭ из баков 4 и 5 подают насосом 3 в моечный резервуар с барабаном 1. Процесс мойки осуществляется с фильтрацией ПХЭ, при которой загрязнившийся ПХЭ через ловушку 2 перекачивают насосом 3 в фильтр 8, из которого по линии со смотровым окном 7 ПХЭ возвращается в моечный резервуар с барабаном.

По окончании мойки ПХЭ перекачивают в рабочий бак 1, а его остатки после отжима изделий перекачивают в дистиллятор.

В процессе сушки теплый воздух, нагретый в калорифере, поступает в барабан, нагревает одежду и уносит пары ПХЭ в конденсатор, очищаясь от ворса в пухоуловителях 13 и 14. Все остальные процессы аналогичны описанным ранее при рассмотрении схем машин.

В дополнительном баке могут храниться растворы аппретирующих и других препаратов в ПХЭ. Добавки усилителей или других препаратов возможны непосредственно в моечный резервуар с барабаном через насос 16 дозирующего устройства или впрыскивающего механизма 17. Адсорбер 15, наполненный активированным углем, используют в конце процесса сушки изделий.

3. Грязеотталкивающая отделка

Грязеотталкивающая отделка изделий значительно улучшает их качество и облегчает уход за ними. Применяемые препараты для отделки не могут предупредить загрязнения изделий, но способствуют уменьшению загрязняемости или облегчают удаление загрязнений в процессах стирки или химической чистки.

Универсальную грязеотталкивающую отделку создать трудно. В настоящее время различают грязеотталкивающую отделку по отношению к сухому, мокрому и масляному загрязнениям, а также грязеудаляющую отделку.

Некоторые препараты, применяемые для создания водоотталкивающей отделки (например, кремнийорганическая жидкость 136-14), придают одежде грязеотталкивающие свойства по отношению к гидрофильным загрязнениям. Водные растворы красящих веществ (чернила, фруктовые и ягодные соки, напитки) легко удаляются с изделий, так как они не смачивают изделия. Но в то же время изделия приобретают способность притягивать пигментные загрязнения.

Первыми препаратами для грязеотталкивающей отделки были бесцветные оксиды металлов, которые, заполняя поры волокна, экранировали волокна от отложения пигментных загрязнений.

Большой вклад в разработку технологии грязеотталкивающей отделки внес П.А. Глубиш [87], предложивший состав и технологию применения препарата ГПА. В составе препарата ГПА находится 15-20% АМСР-3. Препарат ГПА кроме придания грязеотталкивающих свойств способствует уменьшению электризуемо- сти, усадки, повышению устойчивости к истиранию, наполненности. Отделка мебельных и портьерных тканей препаратом ГПА уменьшает их загрязняемость в 1,5-2 раза. Препарат совместим с гликазином, метазином, карбомолом ЦЭМ. Добавка термореактивных смол улучшает отмываемость аппретированных тканей, так как на них образуется твердая не набухающая пленка, почти не удерживающая загрязнений.

В водной среде портьеры, покрывала можно обрабатывать кроме препарата ГПА препаратами ГКЖ-10, ГКЖ-11, АСМР-3.

ГКЖ-10 и ГКЖ-11 имеют сильнощелочную среду, хорошо растворимы в воде. В присутствии катализаторов (азотнокислого никеля или сернокислой меди в концентрации 25 г/л) раствор, содержащий 100 г/л ГКЖ-11, увеличивает грязеотталкивающие свойства на 20-30 %.

Препараты АМСР-3 являются алюмометилсиликонатом натрия с содержанием 6-8 % кремния и 0,5-5,35 алюминия. В препарате АМСР-3 соотношение атомов кремния и алюминия составляет 3. Препарат устойчив в кислой и щелочной средах (pH 2-13). Предварительно раствор препарата нейтрализуют уксусной кислотой (pH 6). Для этого применяют 30 %-ную уксусную кислоту, которую медленно при перемешивании добавляют к разбавленному водой в соотношении (1:1) препарату АМСР-3.

Грязеотталкивающую обработку лучше проводить после крашения или стирки изделий в ванне, содержащей, г/л: АМСР-3 (pH 6), MgCI₂ • 6Н₂О – 20. продолжительность обработки 3-5 мин. Затем изделия отжимают и высушивают при температуре 90-100 °C. Пропиточную ванну используют для обработки 5-6 партий. Препаратом АМСР-3 можно обрабатывать изделия из целлюлозных тканей, натурального шелка, шерсти и химических волокон.

Фторорганические соединения обеспечивают изделиям незначительную загрязняемость в сухом состоянии и сравнительно легкую отмываемость загрязнений. Такие свойства обусловлены наличием в молекуле гидрофобных (перфторалифатических) сегментов, создающих маслоотталкивающие свойства, и гидрофильных сегментов, придающих изделиям гидрофильные свойства, улучшающие грязеудаление. Соотношение гидрофобных и гидрофильных сегментов выбирается так, чтобы обработанные фторпроизводными участки имели низкую поверхностную энергию на воздухе и низкую в водной среде. Гидрофобные сегменты – это сополимеры акриловой и метакриловой кислот с перфторированным радикалом С₃ – С₁₈. При сополимеризации на 0,1-3 моль гидрофильного мономера берут 1 моль гидрофобного. Это позволяет получать готовый полимер с содержанием 20 % фтора. Обработанные фторпроизводными препаратами изделия выдерживают 5-7 стирок при температуре раствора ПАВ 60 °C. Препараты на основе фтора пока дороги.

В работе [79] рассмотрены пути создания грязе-маслооттал- кивающих свойств волокон прививкой к ним реакционноспособных фторсодержащих ПАВ, типа перфторированного кетона, ПФСК-8:

В результате реакции на внешней поверхности волокна отлагается монослой ПАВ, обеспечивающий хорошие маслоотталкивающие свойства, устойчивые в процессе носки. Обработанные изделия не имеют запаха, оттенка, у них приятный гриф, отделка выдерживает четыре мойки в ПХЭ. Полное удаление маслоотталкивающих свойств наблюдают после 10 моек в ПХЭ.

Взаимодействие ПФСК-8 с хлопчатобумажной тканью можно выразить схемой:

В качестве катализатора используют NH₄CI.

Исследование процесса получения маслоотталкивающей отделки показало, что достаточными являются концентрация ПФСК-8 в растворе примерно 10′² моль/л, продолжительность 1- 3 мин. Кислый катализатор и последующая термообработка при 120-130 °C. Дифильные молекулы ПФСК-8 ориентируются на поверхности волокна гидрофильной частью к поверхности волокна, а гидрофобной – от нее.

Особенно подробно исследованы условия проведения маслоотталкивающей отделки в водной среде, более технологичной, чем в ПХЭ. Существенное влияние на отделку ткани латексом ЛФМ-3 оказывает введение поливалентных катионов (AICI₃), а также фторсодержащих ПАВ (типа ПОФ-7). Так латекс ЛФМ-3 обеспечивает маслоотталкивание х/б ткани при содержании более 1 % от массы ткани, а с добавкой ПОФ-7 масса ЛФМ-3 может уменьшиться в четыре раза (см. рис. 119, б).

4. Молезащитная обработка

Насекомых, питающихся шерстью, волосами, перьями, сравнительно немного, но ущерб от их деятельности измеряется миллионами. Так, только в США ежегодно насекомые уничтожают тканей на сумму 500 млн. долларов и свыше 100 млн. долларов тратится на защиту от моли и других кератофагов. Разрушение шерстяных тканей связывают со способностью восстанавливать цистин в тиолы в сильнощелочной среде кишечника личинки:

R-S-S-R’→ RSH + R’SH.

Восстановленная шерсть легко разрушается протеолитическими ферментами. Кроме цистина личинки моли используют фенилаланин и тирозин.

Так как одежда находится в контакте с телом человека, к средствам защиты от моли предъявляются следующие требования:

1. токсичность для моли и безопасность для человека;
2. простота применения (легкость растворения в воде и растворителях);
3. отсутствие влияния на свойства волокон и внешний вид изделий;
4. возможность применения с другими препаратами при облагораживании;
5. устойчивость к процессам стирки, химической чистки, действию светопогоды.

Среди физических методов борьбы с молью следует отметить обработку пылесосом, при которой удаляются слабо приклеенные к волокнам яйца, упаковку в полиэтиленовые мешки, термическую обработку. Полиэтилен моль повреждает, поэтому герметичность легко нарушается.

Термическая обработка основана на применении низких и высоких температур, которые либо замедляют развитие моли, либо вызывают ее гибель. Так, при температуре 5 °C развитие моли замедляется, при температуре -10 °C гусеницы погибают, легче гибнет бабочка. Гусеницы и куколки моли устойчивы к кратковременному охлаждению. Чем толще и плотнее материал, тем дольше необходимо выдерживать его при низких температурах для освобождения от моли. Высокие температуры способствуют гибели яиц и гусениц моли. Так, при температуре выше 60 °C насекомые в любой фазе развития погибают, но продолжительность выдерживания изделий при температуре 70-90 °C составляет от 40- 50 до 120-240 мин, что не всегда возможно. Все это ограничивает применение термической обработки.

Химические препараты для защиты от моли можно разделить на 2 группы: превращающие шерсть в несъедобную для моли форму и действующие на моль в качестве контактных, кишечных и дыхательных ядов (фумиганты). Химическая модификация шерсти эффективна, но дорога и технологически сложна в осуществлении.

В качестве первых молезащитных препаратов использовали соли фтористоводородной кислоты, выпускавшиеся фирмой “Байер” в 1920-1925 гг. Отделка этими препаратами была достаточно устойчива к химической чистке, но не устойчива к обработкам в водной среде.

Как молезащитные препараты можно применить некоторые красители: 2,4-динитро-а-нафтол; 2,4-динитро-о-крезол, индиго, метиленовый синий.

Однако эти препараты непригодны для защиты белых и светлоокрашенных шерстяных изделий.

Устойчивая молезащитная отделка может быть получена с помощью препарата диафен-смеси 5,4′-дибромсалициланилида и 3,5,4-трибромсалициланилида. Одежда, обработанная этим препаратом, приобретает кроме молезащитных еще и бактерицидные свойства. Отделка достаточно устойчива к стирке и химической чистке.

Эффективны препараты трифенилметанового ряда, содержащие сульфогруппу в ортоположении к центральному атому углерода. Такие препараты хорошо растворимы в воде и при повышенной температуре прочно фиксируются на волокне.

В водной среде применим препарат митин ФФ

 

На отечественных текстильных предприятиях получил распространение препарат молантин Р

Обработка митином ФФ и молантином Р проводится одновременно с крашением шерсти кислотными красителями или после крашения при температуре 45 °C в кислой среде при концентрации препаратов 1-3 % массы волокна.

Из органических растворителей предложено применять растворимые в бензине-растворителе лаурилпентахлорфенол; 2,4,6-трихлорбензиловый эфир, трифторборуксусную кислоту; 3,5,3′,5-тетрахлор-2,2′-диоксидифенил, а также растворимые в хлоруглеводородах дихлорбензилсульфометиламид, хлористый дихлорбензилтрифенилфосфоний; 2,2′-диокси-3,5,3′,5′-тетрахлортрифенилметан-2″-сульфоновой кислоты

Однако растворимые в органических растворителях препараты не производятся, поэтому в Московском Государственном Университете Сервиса А.Т. Шишигиной [90] был разработан способ молезащитной отделки изделий препаратами молантин Р и 3, 5, 4′-тримбромсалициланилидом.

Обработка изделий проводится двухванным способом. В перхлорэтилен вводят 1,5% массы изделий молантин Р, предварительно растворенный в изопропиловом спирте (на 1 г молантина Р необходимо 2 мл изопропилового спирта), и 1 г/л УС-28. В первой ванне – мойка с фильтрованием растворителя, во второй – обработка раствором молантина Р в течение 8 мин. Эта ванна по окончании обработки перекачивается в бак и затем используется для обработки еще двух партий одежды без подкрепления.

Аналогично можно использовать препарат 3,5,4′-трибромсалицинанилид (1 % массы изделий). Предварительно препарат растворяют (на 1 г нужно 1,5 мл изопропилового спирта и 1 г/л УС-28). По такой же технологии можно применять митин ФФ.

Сорбция 3, 5, 4′-трибромсалициланилида из 1 %-ного раствора в перхлорэтилене составляет, мкг/г: образцами из шерсти – 780, из капрона – 682, из лавсана – 536, из ацетатного волокна – 450.

Как показали исследования А.Т. Шишигиной по степени повреждаемости молью ткани располагаются в следующий убывающий ряд: шерстяная, из вискозного, ацетатного, лавсанового и капронового волокна. Наиболее сильно моль разрушает те части изделий, которые загрязнены потом, соками, белками, витаминами группы В.

Сравнение эффективности препаратов 3, 5, 4′-трибромсалициланилида, молантина Р, митина ФФ, антимоля и дилора показало, что первые три препарата эффективны, а антимоль и дилор не обеспечивают защиту изделий при концентрации в перхлорэтилене 1-5 % массы изделий.

Степень защиты тканей от гусениц моли определяют путем помещения испытуемых образцов в сосуд с 10 гусеницами средней массы (7-8 мг) четырехнедельного возраста. Во время испытания, продолжающегося в течение 14 суток, в сосудах поддерживают нормальные условия (температура (24±1)°С, относительная влажность (60±5) %). Степень защиты от гусениц моли определяют по формуле

 

Р = 100 – 100n/m,

где: n – потеря массы ткани, обработанной молезацитным препаратом, г;

m- потеря массы необработанной ткани, г.

Молезащитный препарат считают эффективным, если степень защиты ткани составляет не менее 88 %.

Такую обработку можно проводить на машине “Фирбиматик” схема, которой изображена на рис. 121.

Мойка изделий в машине “Фирбиматик”

Машина может работать как в автоматическом режиме, так и при ручном управлении.

Наличие трех баков для растворителя позволяет проводить разнообразные технологии мойки и облагораживания изделий (молезащитную, бактерицидную).

Одежду помещают в моечный барабан 2, резервуара 1. Подача ПХЭ проводится с помощью насоса 8 непосредственно в моечный резервуар или через фильтр 11 в резервуар 1 в зависимости от технологии обработки одежды, степени ее загрязнения и стадии технологии мойки. При этом ПХЭ циркулирует по кругу: моечный резервуар – ловушка 4 – насос 8 – фильтр 11 – моечный резервуар 1. По окончании мойки растворитель в зависимости от качества ПХЭ подают либо в дистиллятор (моечный резервуар – ловушка – насос 8 – дистиллятор 9), либо через фильтр возвращают в баки 5 или 6 для использования в последующих циклах мойки.

После отжима одежды проводят либо 2-ю мойку или облагораживание или Начинают сушку одежды.

В процессе сушки через одежду в моечном барабане пропускают теплый воздух, движение которого обеспечивается вентилятором 17, направляющим воздух в подогреватель 15 – барабан – пухоуловитель – конденсатор. Воздух, освобожденный от ПХЭ, вновь попадает в подогреватель, и этот процесс высушивания продолжается до окончания выделения ПХЭ, наблюдаемого в смотровом окне 13.

Загрязненный ПХЭ собирается в дистилляторе 9, нагревается и его пары вместе с парами воды поступают в конденсатор 12, затем через смотровое окно 13 в водоотделитель 14, в котором ПХЭ отделяется от воды и собирается в баке 7. Вода поступает в канистру 18.

На предприятиях получила распространение молезащитная обработка препаратом “Катизол”. Этот препарат выпускает ООО Прима Леке.

“Катизол С” растворим в хлоруглеводородах, введение его в количестве 20 г/л создает удовлетворительную защиту. Целесообразно применять двухванный способ мойки, вводя препарат в последнюю ванну. Продолжительность обработки 3 мин. При многократном использовании раствора в него добавляют 50 % препарата, взятого для обработки первичной партии.

Обработка “Катизолом” не рекомендуется для изделий, дублированных поролоном, и дубленок.

В хлоруглеводородах и бензине-растворителе может быть применен препарат “Тинеолла” [85]. В растворитель добавляют 20 г/л препарата и обрабатывают по такой же технологии, как и при использовании “Катизола С”.

Для контроля содержания препарата в растворе применима качественная реакция. В пробирку помещают 10 мл испытуемого раствора, добавляют 0,5 мл индикатора (0,1 %-ный водный раствор метилового оранжевого или бромфенола синего), размешивают, оставляют для расслоения на 2-3 мин и наблюдают окраску нижнего слоя в светло-желтый цвет (если индикатор метиловый оранжевый) или голубой (если индикатор (бромфенол синий). Для сравнения проделывают опыт с перхлорэтиленом.

С противомольной обработкой можно совмещать применение дезодорирующего препарата “Экстра”, выпускаемого предприятием Прима Леке.

Обработка состоит в приготовлении раствора 8 г/л, пропитки одежды в течение 5 мин в третьей ванне, отжиме и сушки по обычным режимам.

5. Защита изделий от действий микроорганизмов

В природе существуют бактерии безвредные и патогенные, поражающие организм человека. Необходимость защиты изделий от действия микроорганизмов вызывается опасностью их распространения. Среди микроорганизмов, разрушающих волокна, находятся грибы, бактерии и актиномицеты. В настоящее время известно 75 видов микроорганизмов, способных гидролизировать целлюлозу до простейших сахаров.

К микроорганизмам чувствительны натуральные волокна, но и синтетические (особенно лавсановое волокно) подвержены разрушению. Наиболее сильные разрушения происходят при хранении одежды в помещениях с температурой 30-40 °C и относительной влажностью 80-82 %, когда волокна содержат достаточно для развития микроорганизмов влаги.

В качестве бактерицидных веществ были предложены фенол и его производные, трифенилметановые красители (малахитовый зеленый, бриллиантовый зеленый и др.), соли тяжелых металлов, катионоактивные ПАВ, оксихинолин [91].

Основная причина поражения микробной клетки под влиянием бактерицидных препаратов – инактивация энзимных систем микроба. При этом может происходить нарушение жизненного цикла микробной клетки, которое вызывает либо его гибель, либо обезвреживание. Препарат сорбируется клеткой, проникает в протоплазму и реагирует с одним или несколькими элементами клетки.

Начало использования четвертичных аммониевых соединений в качестве бактерицидов положено в 1915 г. работами Якобса и позднее работами Домака, показавшими особую эффективность таких соединений, как алкилдиметилбензиламмонийхлорид, додецилдиметиламмонийбромид, алкилбензилпиридинийхлорид

На основе подобных соединений были созданы препараты катапин-бактерицид, усилители УС-Б-2, “Универсальный”.

Из современных препаратов для бактерицидной обработки применимы “Новый универсальный” усилитель, выпускаемый ООО Прима Леке, усилитель “Универсальный С” (выпускает “Снежинка”). Для создания бактерицидной отделки добавка в ПХЭ составляет 10 г/л, в среде уайт-спирита применяется более высокая дозировка – 20 г/л.

В ванну вводится также вода от 0,5 до 2 г/л в зависимости от влажности воздуха. Продолжительность мойки 10 мин.

Такую же отделку создают применением усилителя “Универсальный” (ООО “Химрос”), препараты зарубежных фирм, “Асент”.

Кроме одежды бактерицидную отделку применяют для обработки палаток, чехлов, спальных мешков.

6. Огнезащитная отделка

Огнезащитная отделка не сообщает ткани несгораемости, пламя не распространяется за пределы участка, контактирующего с пламенем. Большинство способов огнезащитной отделки связано с использованием антипиренов – веществ, которые либо выделяют негорючие газы при высоких температурах, либо поглощают значительную массу тепла.

Огнезащитная отделка особенно необходима изделиям, изготовленных из хлопчатобумажных, льняных тканей, а также из вискозных нитей и волокон, обладающих наибольшей скоростью горения.

Различают два основных вида огнезащитной отделки: растворимыми солями и отложением на ткани нерастворимых соединений.

Среди растворимых солей эффективны фосфат аммония, сульфат аммония, бура, силикат натрия. Все эти соли растворимы в воде и поэтому отделка неустойчива к стирке.

В дипломной работе Л.В. Малыгиной изучалась возможность огнезащитной отделки тканей из хлопка (арт. 204) и льна (арт. 053101) в 18 %-ном растворе фосфата и сульфата аммония (11:9), модуль 20, температура 60 °C, продолжительность 15 мин. Ванну можно использовать без подкрепления пятикратно. Затем ее подкрепляют добавлением 20 % исходных компонентов.

Огнезащитная нетлеющая ткань может быть получена при пропитке изделий в растворах солей при следующих минимальных концентрациях, %:

При взаимодействии фосфорной кислоты с целлюлозой происходит частичная этерификация, снижающая прочность целлюлозного волокна:

Целл. – ОН + Н₃РО₄ → Целл. – ОРО₃Н₂ + Н₂О.

Чтобы преодолеть деструктирующее влияние кислоты, реакцию проводят в присутствии мочевины.

Для создания огнезащитной отделки по этому способу хлопчатобумажные изделия обрабатывают водным раствором диаммонийфосфата (концентрацией 150 г/л) и мочевины (концентрацией 300 г/л), высушивают при температуре 160 °C выдерживают 10 мин. Однако отделка этим способом неустойчива к стирке.

Перспективна огнезащитная отделка изделий триамидом фосфорной кислоты с катализатором (NH₄CI) и добавкой предконденсатов типа карбомола ЦЭМ. Отделка одновременно сообщает малосминаемость. Обработанные изделия высушивают, прогревают при температуре 150 °C в течение 5 мин и промывают. Отделка устойчива к стирке. Химизм происходящих процессов можно представить схемой

Из органических растворителей огнезащитная отделка возможна хлорпарафинами, содержащими до 70 % хлора, хлоркаучуком, поливинилхлоридом. При горении изделий, обработанных этими препаратами, выделяется хлористый водород, подавляющий пламя.