Интенсификация процессов колорирования текстильных изделий с использованием в качестве источника нагрева поля токов высокой частоты

В представленной работе апробирован способ колорирования тканей с использованием готовых пигментных и пластизолевых красок или предложенных составов при их фиксации на поверхности материала в поле токов высокой частоты, а также совмещенный способ крашения пигментами и малосминаемой отделки.
Сопоставление полученных результатов выявило преимущества ВЧ-способа колорирования тканей перед традиционной термофиксацией: технологический цикл является малооперационным;продолжительность высокочастотной обработки составляет 6-12 сек.; использование высокочастотного нагрева позволяет получать напечатанные ткани с высокими качественными показателями окраски.

заключается в обосновании возможности использования поля токов высокой частоты (ТВЧ) при обработке тканей в совмещенных процессах химической отделки текстильных материалов, замены стадии термообработки материалов в среде горячего воздуха высокочастотным нагревом при фиксации пигментных и пластизолевых красок на текстильных изделиях, а также подборе условий, обеспечивающих высокие показатели качества окрасок и эксплуатационных свойств материала.

Технологические процессы крашения, печатания и заключительной отделки тканей осуществляются при воздействии на материал тепловой энергии для фиксации красителя или аппрета волокном. Перспективным способом тепловой обработки тканей из различных видов волокон является диэлектрический нагрев, который имеет высокую скорость и равномерность тепловыделения, поскольку под воздействием внешнего электромагнитного поля высокой или сверхвысокой  частот генерируется внутри самого материала . На данный момент указанный метод не нашел широкого применения в текстильной промышленности, что связано с отсутствием соответствующего промышленного технологического оборудования, которое существует только в виде экспериментальных установок.

Для колорирования текстильных изделий использовались пигментные составы отечественного производства, пластизолевые краски и печатные композиции, приготовленные самостоятельно на основе пигментов, поливинилхлорида и пластификатора. Объекты исследования: хлопчатобумажные и смесовые ткани с различными техническими характеристиками. На ткань путем плюсования или с помощью сетчатого шаблона наносили красильный состав. Дальнейшую обработку проводили в соответствии с термофиксационной технологией и с использованием ВЧ-нагрева.  В ходе эксперимента по ВЧ-фиксации красителей, наносимых на ткань плюсованием или методом прямой печати, варьировали напряженность электромагнитного поля и продолжительность обработки. Для сравнения качества окраски образцов ткани, прошедших различные способы тепловой обработки, производили оценку их колористических и прочностных показателей. Пластизоли получали путем перемешивания полимера в пластификаторе в таком количестве, чтобы полученная композиция по внешнему виду напоминала пасту. Приготовленный пластизоль использовали  для получения декоративной отделки: на текстильное полотно с помощью ракли наносили слой ПВХ-пластизоля. Для осуществления процесса желирования ПВХ-пластизоля полуфабрикат помещали в термошкаф и выдерживали при температуре 140°С в течение 3-х минут. Второй образец подвергали ВЧ-обработке в течение 10-30 с.

Для проведения эксперимента была выбрана отбеленная хлопчатобумажная и хлопкополиэфирная ткань; красильные и печатные составы на основе пигментов и пластизолевых красок. Задача исследования заключалась в выборе оптимального режима ВЧ-обработки. Для этого в работе варьировали напряженность электромагнитного поля и продолжительность обработки. Для загущения печатной краски использовали: сольвитозу С-5, метилцеллюлозу (МЦ) и акриловый водорастворимый загуститель (ВРЗ).Печатание ткани по традиционной технологии производили по схеме:1 - нанесение печатного рисунка;2 - сушка 2,5 мин., при 70⁰C;3 - термообработка в среде горячего воздуха 2,5 мин при 170⁰С. Технология колорирования ткани с использованием ВЧ - нагрева включала следующие стадии:1- нанесение печатного рисунка; 2- ВЧ - обработка: 6-10 сек ; напряженность 150 - 250 В/мм.В сравнении с традиционной, данная технология отличается малой операционностью, так как отпадает необходимость высушивания материала перед операцией фиксации красителя. Проведен анализ комплекса потребительских характеристик готовой ткани. Проведенные исследования показали, что при применении различных загустителей гриф тканей, обработанных в ВЧ-поле,  мягче, нежели после традиционной термофиксации в среде горячего воздуха. Наилучшие результаты получены при использовании сольвитозы С-5. Улучшение грифа ткани после ВЧ - обработки можно объяснить сбалансированным и мягким протеканием процессов пленко- и сеткообразования за счет равномерного тепловыделения во всем объеме полимера, помещенного в ВЧ - поле. Традиционная же тепловая обработка неизбежно приводит к перегреву верхних слоев полимерной пленки, что придает полимеру дополнительную жесткость. Пленки, полученные в ВЧ - поле, отличаются однородностью свойств во всем объеме полимера. Кроме того, в соответствии с данными, приведенными в работе, пленки, полученные в ВЧ-поле, характеризуются более мелкими размерами кристаллитов, находящихся в кристаллических зонах. Данный факт сказывается и на  прочностных показателях полученных пленок. Установлено также, что с ростом напряженности электромагнитного поля устойчивость окрасок к стирке повышается и при напряженности 250 В/мм получаются окраски, по своей прочности не уступающие прошедшим традиционную обработку. При колорировании тканей пластизолевыми красками на основе ПВХ и сравнении результатов, полученных по ВЧ-  и традиционной технологии,  выявлено, что при реализации процесса ВЧ-желирования ПВХ-пластизоля время формирования пленки рисунка на поверхности ткани сократилось, по сравнению с традиционным способом, со 120 - 180 с   до 14 - 16 с. Установлено, что при использовании ВЧ-нагрева прочность получаемых материалов возрастает в среднем на 20 – 25%.Также выявлено, что в результате ВЧ-обработки возрастает мягкость ткани и устойчивость рисунка к истиранию.

1. Княжевская, Н.П. Высокочастотный нагрев диэлектрических материалов / Н.П. Княжевская.– М.: Энергия, 1980. – 374 с.
2. Никитин, М.Н. Художественное оформление тканей. – М.: Легкая индустрия, 1971.
3. Андрианова, Г.П. Технология переработки пластических масс и эластомеров в производстве полимерных пленочных материалов и искусственной кожи: в 2 ч. Ч. 1/Г.П. Андрианова, К.А. Полякова, Ю.С.Матвеев / Изд. Колос. – 2008.
4.Сафонов, В.В. Химическая технология отделочного производства. – М.: МГТУ, 2002.
5.Рабек, Я. Экспериментальные методы в химии полимеров: В 2-х частях. Пер. с англ. – Ч.2. М.: Мир, 1983.
6.Тагер, А.А. Физикохимия полимеров / А.А. Тагер. – М.: Химия, 1968.

In the presented work the way of printing and dyeing of textile products with use of pigments and vinyl plastizol paints at their fixing on a material surface in the high frequency field is approved.
Comparison of the received results has revealed advantages of the high frequency field in printing and dyeing before traditional technology: the production cycle is low-operational; duration of high-frequency processing makes 6-12 sec.; use of high-frequency heating allows to receive the printed fabrics with high quality indicators of coloring.