Придание малосминаемости, малоусадочности и формоустойчивости

Под несминаемостью текстильного материала подразу­мевают способность его к быстрому восстановлению исходной формы и расправлению складок после прекращения действия сминающей нагрузки. Обычно этот показатель характеризуют углами восстановления складки на ткани после ее смятия по ос­нове и утку (или суммой этих углов) и выражают в градусах. Несминаемость можно характеризовать в сухом и влажном сос­тоянии. В результате заключительной отделки тканям из цел­люлозных волокон не удается придать абсолютной несминаемости, поэтому более точным является термин «придание малосминаемости». Например, для хлопчатобумажных тканей в результате отделки удается повысить угол восстановления склад­ки до 130—150° по сравнению с 70—85° для необработанной ткани (в сухом состоянии).

Сминаемость волокнистого материала определяется упруго-эластическими свойствами волокна и тесно связана с его моле­кулярной и особенно надмолекулярной структурой. Условно можно выделить три типа структурных областей, которые опре­деляют поведение волокна при деформациях: области высоко-упорядоченного расположения макромолекул (кристаллиты) — недеформируемые области; переходные области, в которых мак­ромолекулы прочно удерживаются в первоначальных положениях и при действии нагрузки не наблюдается смещения структурных элементов волокна, а возникающие в результате нагрузки внутренние напряжения после ее снятия возвращают макромолекулы в исходное положение; аморфные области, обусловли­вающие пластическую деформацию за счет внутреннего сдвига макромолекул (или образуемых ими структурных элементов) под действием внешней нагрузки. Гидратцеллюлозные и целлю­лозные волокна характеризуются значительной пластичностью, и поэтому легко подвергаются сминанию.

Для увеличения доли упругоэластической деформации необ­ходимо введение дополнительных прочных ковалентных связей-сшивок между макромолекулами волокна, что способствует ста­билизации системы.

Для придания малосминаемости во влажном состоянии необ­ходимо, чтобы процессы образования поперечных связей проис­ходили в набухшем волокне, так как в нем объем доступных межфибриллярных зон увеличен и после сшивки набухшее во­локно утрачивает способность к пластической деформации. Од­нако обработанная таким образом ткань не имеет высоких пока­зателей к сминанию в, сухом состоянии, поскольку после удале­ния воды из волокон при высушивании фибриллы сближаются и поперечные связи между макромолекулами целлюлозы становятся ненапряженными. При действии внешней нагрузки сохра­няется возможность перемещения элементов структуры один от­носительно другого. В сухом волокне фибриллы расположены на минимальном расстоянии. Образование поперечных связей меж­ду макромолекулами в неупорядоченных областях сухого во­локна приводит к уменьшению возможности взаимного переме­щения фибрилл под действием внешней, нагрузки, т.е. к прида­нию материалу устойчивости к сминанию в сухом состоянии. Одновременно уменьшается возможность набухания волокна при последующем увлажнении и волокно приобретает определенную устойчивость к сминанию во влажном состоянии и малоусадочность.

Изменение линейных размеров текстильных материалов за­висит от многих факторов: природы волокна, структуры пряжи, характера переплетения ткани, технологии обработки. Целлю­лозные волокна очень гидрофильны, сильно набухают в воде, в результате чего они увеличиваются по толщине и укорачивают­ся по длине. Изделия из них склонны к изменению линейных размеров. В процессах влажных обработок, как правило, матери­алы подвергались действию растягивающих усилий, вследствие чего происходила вытяжка ткани. При последующей замочке такого вытянутого материала способность к сокращению линей­ных размеров увеличивается. При этом к усадке, обусловленной природой волокна и структурой изделия, добавляется усадка, обусловленная вытяжкой (технологическая или релаксацион­ная усадка). Технологическая усадка в значительной степени устраняется с помощью физико-механических способов (сушка с опережением, обработка на тканеусадочных машинах и др.), Химические способы придания малоусадочности предполага­ют обработку аппретирующими составами на основе тех же предконденсатов.

Поскольку для получения малосминаемости и малоусадочности используются отделочные препараты одних типов, на прак­тике эти виды отделок часто совмещают. Тогда ткани придают одновременно свойства малосминаемости и малоусадочности, что существенно облегчает эксплуатацию изделий в быту.

Количество предконденсатов в аппретах составляет от 70 до 250 г/л и зависит от природы препаратов и назначения отделки. При малосминаемой и малоусадочной отделке тканей из вис­козного волокна чаще используют карбамол в количестве 100— 200 г/л или его смеси с метазином.

Обработка ткани предконденсатами сопровождается значи­тельным повышением жесткости, поэтому пропиточные раство­ры содержат различные добавки, улучшающие качество отделки: мягчители, смачиватели, термопластичные полимеры. В ка­честве мягчителей используются препарат AM, стеарокс-6 и стеарокс-920, алкамон ОС-2, аламин М и др. Препарат AM — вод­ная паста на основе N-оксиметилолстеариламида — хорошо сов­мещается с предконденсатами термореактивных смол. Алкамон ОС-2 является катионоактивным ПАВ, а стеарокс-6 и стеарокс-920 — препараты неионогенного типа. Препарат ала­мин М — продукт взаимодействия стеариновой кислоты и метилолтриазина; помимо уменьшения жесткости придает некоторую гидрофобность.

Добавки термопластичных полимеров также оказывают умяг­чающее, пластифицирующее действие. Наиболее широко исполь­зуют полиэтиленовую и поливинилацетатную эмульсии в коли­честве 5 — 20 г/л.

Для аппретирования белых, светлоокрашенных и белоземельных тканей в состав композиции могут входить оптические отбе­ливатели (1 г/л).

Гигроскопическое вещество — мочевину (до 10 г/л) — вводят для улучшения набухаемости целлюлозных волокон в процессе обработки и облегчения диффузии молекул предконденсата внутрь волокна. Мочевина также способствует связыванию не вступившего в реакцию формальдегида.

Ниже приведены основные стадии процесса придания ткани малосминаемости и малоусадочности.

1. Равномерная пропитка аппретом осуществляется на трехвальных плюсовках при температуре 20 — 30°С. Отжим 80 — 90 %.

2. Сушка пропитанной ткани производится на игольчатых сушильно-ширильных машинах с постепенным повышением тем­пературы (от 110 до 140 °С) по мере продвижения ткани в сек­циях сушильной машины. Такой температурный режим должен обеспечить превышение скорости диффузии молекул низкомолекулярного предконденсата внутрь волокна над скоростью про­цесса гомополиконденсации, т. е. превращения в высокомолеку­лярный продукт, неспособный к дальнейшей диффузии.

3. На стадии термической обработки происходят реакции смолообразования и сшивки. В настоящее время термическую об­работку часто осуществляют при температуре 140—150 °С в те­чение 4—5 мин. Если температура термообработки может быть повышена До 170 °С, то сокращается время пребывания ткани в термокамере до 2 мин. Процесс может быть интенсифицирован за счет совмещения сушки и термообработки в один процесс, проводимый при температуре 180—200 °С, использования радиационно-термических камер, перегретого пара, а также проведени­ем смолообразования и сшивки под действием частиц высокой энергии (быстрых электронов и др.).

4. Промывка тканей после термообработки проводится с целью удаления всех не вступивших во взаимодействие с волок­ном веществ.

Свойство текстильных материалов и изделий сохранять при­данную при изготовлении форму является очень ценным. Формоустойчивость изделий из целлюлозных волокон недостаточна и должна быть повышена. Для придания формоустойчивости используются предконденсаты термореактивных смол и некоторые другие соединения. Ткани, прошедшие малосминаемую от­делку, приобретают некоторую формоустойчивость, но она соз­дает определенные трудности при изготовлении швейных изде­лий, например заглаживании складок. Кроме того, сам процесс пошива таких тканей затруднен. Наилучшие условия для поши­ва изделий и придания им требуемой формы могут быть достиг­нуты использованием тканей с потенциальной формоустойчивой отделкой (способ «форниз», разработанный в ЦНИХБИ). В этом случае первая стадия процесса придания формоустойчивости проводится на отделочном предприятии, где на ткань наносят раствор, предконденсата и высушивают в мягких условиях, при которых образования конечного продукта не происходит. Затем производится пошив изделия. В заключение на швейном пред­приятии осуществляют термообработку. При этом на материале получается конечный продукт реакции и фиксация формы.

Одно из основных требований к отделочным препаратам в этом случае — это способность при хранении длительное время не изменяться, не реагировать с волокном, не подвергаться поли­конденсации или полимеризации, находясь на волокнистом ма­териале.

В качестве отделочных препаратов используют карбамол ГЛ, карбамол 2М, а в качестве катализатора — хлористый магний. В состав аппретов вводят эмульсии термопластичных полиме­ров, мягчители (аламин М), мочевину. Ткань, пропитанная карбамолом ГЛ, может храниться в течение 6 месяцев, так как препарат практически не реагирует с целлюлозой при хранении.

Недостатком способа является существенная потеря прочно­сти целлюлозных волокон, поэтому ткани должны обладать за­пасом прочности. Кроме того, дефекты, появляющиеся в резуль­тате плохо выполненной влажно-тепловой операции в швейном производстве, не поддаются исправлению термофиксацией. Этот недостаток может быть устранен использованием таких соеди­нений, которые образовывали бы поперечные связи, способные разрушаться и вновь образовываться в зависимости от условий обработки.