Придание специальных свойств текстильным материалам

Способы придания водо- и маслоотталкивающих свойств. В некоторых случаях необходимо использовать мате­риалы, не смачивающиеся жидкостями и маслами.

Водоотталкивающие свойства (гидрофобность). Текстильные материалы, обладающие этими свойствами, предназначены для изготовления изделий, часто подвергаемых действию атмосфер­ных осадков. К ним относятся плащевые, зонтичные, костюмные ткани, спортивные изделия, верхняя одежда, искусственный мех и др. Гидрофобная отделка при этом должна обеспечивать гигиенические свойства материала, сохранять его воздухопрони­цаемость, хороший внешний вид, гриф и физико-механические свойства. Очень широко гидрофобная отделка используется для технических изделий: палаточные ткани, брезенты, упаковочные материалы, различные покрытия и т. п. Для этих изделий поми­мо гидрофобности часто необходимо придание водонепроницае­мости. Достижение эффекта водонепроницаемости обычно при­водит к частичной или полной воздухонепроницаемости мате­риала.

Свойства текстильных материалов смачиваться или не сма­чиваться водой и другими жидкостями зависят от целого ряда факторов. Гидрофильные волокна (например, Целлюлозные, гидратцеллюлозные) содержат большое количество функциональ­ных — ОН-групп, способных образовывать с молекулами воды водородные связи. Поэтому вода прочно удерживается волокном. Гидрофобные волокна не имеют или имеют очень мало функци­ональных групп, взаимодействующих с водой, и поэтому не удер­живают ее. Жидкости проникают как в пространство между пря­жей или нитями и волокнами, так и в поры и каналы внутри отдельных волокон.

Для придания водоотталкивающих свойств используются обработки двух типов:

· изменение характера поверхности волокон и нитей, состав­ляющих ткань. При этом материал сохраняет свою структуру, свободно пропускает воздух и водяные пары, гигиеничен. Этот способ приемлем для большинства текстильных изделий бытово­го назначения, хотя и не обеспечивает полной водонепроница­емости;

· нанесение на поверхность материала сплошной пленки гид­рофобных веществ, которая закрывает все наружные поры. В этом случае ткань становится водо- и воздухонепроницаемой, но происходит резкое ухудшение гигиенических свойств материала. В качестве гидрофобных веществ для образования пленки можно использовать резины, полихлорвинил, нефтяные битумы с воском.

Свойства водоотталкивания могут быть получены на тек­стильных материалах с помощью разнообразных химических препаратов. Общим для всех является наличие в молекуле сле­дующих фрагментов: гидрофобных радикалов, обычно длинных углеводородных (16 — 18 атомов углерода) или фторуглеродных цепочек; полярных или других активных групп, обеспечивающих присоединение препарата к волокну.

Эти препараты (гидрофобизаторы) своими полярными и активными группами присоединяются к макромолекулам волок­на, а их длинные гидрофобные радикалы располагаются наружу от поверхности волокна, образуя сплошной заслон или новую гидрофобную поверхность. От непрерывности этой новой гидро­фобной поверхности зависит получаемый эффект, а от прочности связи между макромолекулами волокна и препаратом — устой­чивость отделки к химической чистке, стирке и другим воздей­ствиям.

В качестве гидрофобизаторов используются различные соеди­нения и композиции. Распространение получили следующие.

1 Эмульсии восков, содержащих соли алюминия или цирко­ния. Они недороги, сообщают тканям высокий эффект водоотталкивания, не изменяя грифа и физико-механических свойств ткани. Ткань пропитывают на плюсовке составом, содержащим 60—100 г/л эмульсии и 1 г/л уксусной кислоты, а затем высуши­вают на сушильно-ширильной машине. Получаемые эффекты недостаточно устойчивы к химической чистке и стирке.

2 Кремнийорганические соединения (КОС). Применяют два типа соединений: нерастворимые в воде полиалкилсилоксаны и полиалкилгидросилоксаны (препараты ГКЖ-94, ГКЖ-94М) которые используют в виде водоразбавляемых эмульсий с со­держанием 50—70% КОС; растворимые в воде мономерные соединения алкилсиликонаты натрия или алюминия (препарат АМСР).

В промышленности наибольшее распространение получили эмульсии нерастворимых КОС, особенно на основе препарата ГКЖ-94 (эмульсия КЭ-30-04). Кроме эмульсии в состав аппрета в качестве катализаторов вводят соли циркония, свинца. Ткань пропитывают, сушат и подвергают термообработке.

КОС образуют гидрофобную пленку на волокне, которая как бы закрывает гидрофильные группы волокна от контакта с водой. Эта пленка удерживается на волокне за счет межмолеку­лярных сил взаимодействия. Придаваемый эффект достаточно устойчив к стиркам.

3 Пиридинсодержащие и другие гидрофобизаторы, имеющие в своем составе реакционноспособные группы (препараты 246-Н, 101, зарубежные препараты фоботекс ФТЦ, мелафоб ВЦ).

4 Органические комплексы хрома. Для отделки тканей широко используется препарат хромолан, являющийся комплексной солью хлорного хрома и стеариновой кислоты.

Ткань пропитывают на плюсовке раствором, содержащим хромолан (2,5 — 4% от массы ткани) и уротропин, и высушива­ют при температуре 95 — 105°С. В процессе обработки хромолан гидролизуется и выделяет соляную кислоту, для нейтрализации которой и используется уротропин. Получаемый гидрофобный эффект достаточно высок и устойчив; ткани сохраняют мягкость и физико-механические свойства. Однако использование хромолана не рекомендуется для светлых тканей, поскольку в резуль­тате обработки на них появляется грязновато-зеленый от­тенок.

Маслоотталкивающие свойства (олеофобность). Эти свойст­ва могут быть приданы различным текстильным материалам с помощью фторорганических соединений, которые в основном используют в виде латексов. Фторорганические соединения име­ют очень низкие значения поверхностной энергии (до 8 — 20 мН/м). При обработке ими текстильных изделий достигается резкое снижение поверхностной энергии аппретированных мате­риалов, вследствие чего они перестают смачиваться маслами и жидкостями, имеющими поверхностную энергию более высокую, чем у материала. Процесс проводят по обычной технологичес­кой схеме: пропитка материала аппретом, сушка и последующая термическая обработка.

Придание огнезащитных свойств. Огнезащитные свойства придают материалам, предназначенным для изготовления спец­одежды, некоторых видов детской и спортивной одежды, драпи­ровок, обивочных материалов и для технических целей. Прида­ваемый эффект должен быть устойчив и не изменять внешнего вида изделий.

Процесс горения зависит от природы волокна. Самостоятель­ное горение волокнистого материала протекает только в том слу­чае, если выделяющаяся при горении энергия равна или больше суммы энергий, затраченных на его воспламенение.

Вещества, оказывающие влияние на энергетический баланс процесса, горения так, что отношение энергии горения и воспла­менения становится меньше единицы, называются антипиренами.

В зависимости от влияния на энергетический баланс горения антипирены можно разделить на два вида: увеличивающие количество энергии, требуемой для воспламенения; снижающие количество энергии, выделяющейся при горении. Антипиренами, относящимися к первому виду, являются соединения, разлагающиеся при высокой температуре с поглощением большого коли­чества тепла (гидроксид алюминия, силикат магния). Антипи­рены второго вида оказывают различное действие в зависимости от их химического состава. Это в основном галоген-, фосфор-, бор- и серосодержащие соединения. К ним относятся фосфорные, сернокислые, хлористые соли аммония. Однако обработка солями не позволяет получить устойчивых эффектов.

Наиболее горючими являются целлюлозные волокна. Для придания огнезащитных свойств льняным тканям, идущим для изготовления спецодежды, используют аппрет, содержащий (г/л): диаммонийфосфат 90 — 100, мочевину 250 — 300, полиэтиленовую эмульсию 20. Ткань пропитывают составом при 50°С, высушива­ют на барабанной сушилке, а затем обрабатывают на отделоч­ном каландре.

Придание более устойчивых огнезащитных свойств достига­ется отделкой, при которой ткани из различных волокон пропи­тывают раствором, содержащим продукт взаимодействия дициандиамида с ортофосфорной кислотой или диаммонийфосфатом, высушивают и подвергают термообработке. Затем следует про­мывка ткани и окончательное высушивание. Недостатком этой, отделки является ухудшение внешнего вида ткани и снижение прочности.

Придание биозащитных свойств. Биологически активные ма­териалы можно разделить на две группы: волокнистые материа­лы с биозащитной отделкой, предохраняющей их от повреждения при воздействии бактерий, грибов и насекомых; биологически активные ткани, способные защищать организм человека от ин­фекций или оказывать лечебный эффект.

Биозащитная отделка особенно требуется для целлюлозных, белковых и смешанных тканей. Синтетические материалы более устойчивы к биологическому повреждению.

Применяемые для биозащиты препараты часто ядовиты для бактерий, грибов, личинок, но они не должны оказывать вред­ного действия на организм человека. Противогнилостную об­работку осуществляют на целлюлозных материалах, особенно на льняных. Льняные изделия обрабатывают растворами дубиль­ного экстракта, медного купороса и хромпика, в результате чего на ткани образуется медно-хромо-таннидный лак. Эту обработ­ку сочетают с крашением в цвет хаки и с приданием водоупор­ности с помощью мыльно-парафиновой эмульсии. Для улучшения противогнилостного эффекта в состав пропиточного раствора добавляют салициланилид.

В меньшей степени повреждаются микроорганизмами ткани, обработанные предконденсатами термореактивных смол и кремнийорганическими соединениями.

В качестве молезащитных препаратов для шерсти наиболь­шее распространение получил молантин Р, который используют на стадии крашения волокна или ткани (1 — 1,5% от массы шерс­ти). Иногда для молезащиты применяют вещества, отпугива­ющие насекомых — репелленты.

Способы снижения загрязняемости. При эксплуатации текстильные изделия загрязняются различными загрязнениями (сухими, жидкими, аэрозольными). Большинство загрязнений удерживается на волокнах с помощью межмолекулярных сил, адгезии (приклеивания).

Для удобства использования материалов важно, чтобы они отталкивали грязь и меньше загрязнялись, а появившиеся заг­рязнения легко удалялись обычными способами (стирка, хими­ческая чистка). Ткани, прошедшие малосминаемую и формо-устойчивую отделку, легко загрязняются, а удаление загрязне­ний представляет известные трудности. Такие изделия целесообразно обрабатывать веществами, содержащими гидро­фильные группы и облегчающими удаление загрязнений. Обработка некоторыми нерастворимыми в воде кремнийорганическими препаратами и аламином М увеличивает грязеотталкивающие свойства по отношению к водным загрязнениям, а нанесение водорастворимых кремнийорганических соединений — к сухим загрязнениям. Олеофобные материалы, прошедшие обработку фторорганическими соединениями, достаточно устой­чивы к загрязнению жирами, маслами и рядом жидкостей.