СОСТАВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОТДЕЛКИ ТКАНЕЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2001 года по МПК D06M15/353 D06M11/72 D06M11/70 D06M13/415 D06M23/04 

Изобретение относится к области заключительной отделки текстильных материалов, а именно, к обработке тканей специального назначения, например укрывочных с целью одновременного придания комплекса необходимых свойств.

Известны совмещенные способы несминаемой и гидрофобной отделки тканей и трикотажных изделий из целлюлозных волокон /Каваси М, Сасула С. Заявка Японии 13-4897, заявл. 07.11.78, опубл. 30.07.79/, согласно которым текстильный материал обрабатывают раствором препарата для водоотталкивающей отделки (метилгидроксиполисилоксан) и производными глиоксальмочевиноформальдегидной смолы в присутствии катализатора (хлорид цинка, нитрат магния), сушат и термообрабатывают при 150^oC в течение 5 мин. На этой же основе предложены составы для придания тканям свойств несминаемости, безусадочности и грязеотталкивания, а также композиции для сообщения водоупорных и противогнилостных эффектов.

Описан состав, позволяющий получить устойчивую к водным обработкам огнестойкую отделку /Способ получения аппрета для огнезащитной отделки целлюлозных тканей//Лунева Т.И. и др. Заявка N 4930209/05, опубл. 02.95/, содержащий смесь 65-166 г мочевины и 74-174 г ортофосфорной кислоты, а также 100-174 г полиметилфосфата натрия, 3,2-11,6 г крахмала или натрий-КМЦ, 2,5-5 г салициланилида и воду до 1000 мл. Для получения необходимого отделочного эффекта ткань пропитывают указанным составом и высушивают на воздухе.

Предложена композиция /Козлова С.Н. и др. Придание хлопчатобумажным тканям гидромаслоотталкивающих свойств //Текст. пром-сть, 1993, N 8, с. 34, 35/ для придания водо- и маслоотталкивающих свойств хлопчатобумажным тканям на основе фторорганического препарата в виде дисперсии сополимеров фторалкилакрилатов. Приготовление композиции осуществляется введением фторорганического препарата в водную дисперсию аламина C с последующим добавлением катализатора и воды.

Известен также водно-полимерный состав для тканей, предпочтительно наносящийся на изнаночную сторону последней, включающий эмульсию мономеров акрилата, сополимеризованных с акрилонитрилом, итаконовой кислотой и N-метилакриламидом и содержащий в качестве отверждающей смолы низкоформальдегидсодержащий препарат глиоксаль, а также кислотный катализатор. /EP N 0163124 A2, заявл. 27.04.85, опубл. 04.12.85/. Усовершенствованный состав позволяет снизить выделение формальдегида с обработанной ткани, придать ей высокую износоустойчивость, низкотемпературную эластичность и обеспечивает сохранение этих свойств после химчистки.

Описан процесс создания полиамидных волокон с долговременной антистатической и гигроскопической обработкой, обладающей устойчивостью к стиркам /Патент США US N 4135877 A, заявл. 31.10.77, опубл. 23.01.79/. Особенность этого процесса заключается в том, что водорастворимый виниловый мономер полимеризуется и закрепляется на волокне в одной ванне. При этом волокнистые структуры выполняют роль катализатора полимеризации для виниловых мономеров. Обрабатывающий раствор, содержащий мономеры, кислоту и воду, может быть использован для отделки волокон повторно. Таким образом, обрабатываемым волокнистым структурам могут придаваться высокие и долговечные гигроскопические и антистатические свойства при необходимой мягкости.

Основными недостатками известных составов для многофункциональной отделки являются: невозможность придания целлюлозосодержащим текстильным материалам в процессе однократной пропитки одновременно комплекса отделочных и защитных эффектов, невозможность получения высоких показателей негорючести, водо- и маслоотталкивания, устойчивости к загрязнению и гниению. В настоящее время для сообщения тканям совокупности вышеуказанных свойств используются последовательные многократные пропитки аппретирующими составами с рядом промежуточных тепловых обработок. Это влечет за собой снижение прочности ткани, ухудшение ее потребительских свойств, превышение жесткости при большом расходе химматериалов, воды, пара, электроэнергии. Одновременно снижается эффективность применения отделочных препаратов, усиливается загрязнение окружающей среды.

Создание эффективных отделочных комплексных составов во многом способствует решению указанных проблем. Такие составы имеют особенно большое значение для тканей специального назначения с целью придания им свойств пониженной горючести, гидро- и олеофобности, грязеотталкивания и устойчивости к гниению.

Наиболее часто используемая на практике технология для придания текстильным материалам многофункциональных свойств (включая защитные) осуществляется по следующему режиму:
1. Обработка ткани в трех ваннах раствором дубильного экстракта - 1,7-1,9 мас.%.

2. Закрепление в трех ванных растворами медного купороса (4,5 мас.%) и хромпика (2,0 мас.%).

3. Вылеживание ткани в компенсаторе с последующей промывкой в двух ваннах холодной и одной ванне горячей водой.

4. Пропитка 80%-ной мыльно-парафиновой эмульсией в двух ваннах с подсушкой ткани.

5. Пропитка в трех ваннах в растворе ацетата алюминия (2,5 мас.%) с последующим вылеживанием в компенсаторе.

6. Сушка и парафинирование.

Указанные технологические операции осуществляются на отделочной линии, состоящей из 28 материальных, мойных и сушильных машин, а также компенсаторов, где ткань проходит полный цикл обработки. /Васильев Г.В., Ласков Ю.М. , Васильева Е.Г. Водное хозяйство и очистка сточных вод предприятий текстильной промышленности. - М. : 1976, 224 c./. Эмульсии парафина в растворах мыла достаточно широко применяют для водонепроницаемой отделки тканей специального назначения. Противогнилостные свойства ткань приобретает в результате отложения на волокнах нерастворимых меднохромовотанинных соединений.

Основными недостатками указанной обработки являются:
1. Жесткость и неустойчивость образующейся на ткани водонепроницаемой пленки к мокрым обработкам, отсутствие свойств негорючести, маслостойкости и грязеотталкивания.

2. Использование низкоэффективных и умеренно токсичных отделочных препаратов (дубильный экстракт, таниды, медный купорос, хромпик, ацетат алюминия).

3. Большая длительность производственного цикла (наличие последовательных однотипных операций, что приводит к снижению отделочных эффектов и ослаблению ткани.

4. Высокий расход пара, воды, электроэнергии, необходимых для проведения технологического процесса с целью получения отделочных эффектов.

5. Значительные тепло- и газовыделения, сильное загрязнение сточных вод трудноудаляемыми веществами и ионами тяжелых металлов. При суточном объеме сточных вод в размере 500 м³ содержание в них хрома составляет 35 кг, меди - 23-50 кг (ПДК для хрома составляет для воды водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования - 0,5 мг/л, для меди - 1 мг/л.

По совокупности существенных признаков наиболее близким к заявляемому составу для комплексной отделки тканей является водный состав, содержащий в качестве пленкообразователя и гидрофобизатора полиакрилат полифторалифатического спирта, известный под названием "скотчгард" FC 208; а также в качестве антипирена аминилированные огнестойкие вещества, получаемые путем гидролиза продуктов реакции аммония и фосфонитрил хлоридов или получаемые под воздействием аммония и метилового спирта на фосфонитрилхлориды; и мочевину /Патент США US N 3441433, заявл. 27.12.63, опубл. 29.04.69/ (прототип).

Вышеуказанный состав предназначен для придания текстильным материалам из целлюлозных волокон свойств огнестойкости, водонепроницаемости и маслоотталкивания, а также устойчивости к разрыву, которые остаются удовлетворительными после 10 стирок. Придание текстильным материалам из целлюлозы указанных свойств осуществляется по следующему режиму:
1. Пропитка ткани водным составом, содержащим 25-30% аминилированного огнестойкого вещества, являющегося производным фосфонитрилхлорида; 3-5% эмульсии полиакрилата полифторалифатического спирта, известного под названием "скотчгард" FC 208 и 5-6% мочевины с последующим отжимом 80%.

2. Сушка.

3. Фиксация при 150-155^oC в течение 5 мин.

4. Промывка в воде при 60^oC.

5. Сушка.

Наличие в вышеуказанном отделочном составе препарата "скотчгард" FC 208, представляющего собой сополимер фторалифатического эфира, называемого фторуглеродной смолой, позволяет придать обрабатываемым текстильным материалам из целлюлозы свойства олеофобности, грязеустойчивости и одновременно гидрофобности. Используемые в прототипе антипирены придают целлюлозным тканям огнестойкость, но, являясь производными фосфонитрилхлорида, содержат в своем составе хлор, что может в дальнейшем оказывать негативное влияние на экологию и качество обработанных текстильных материалов. Этот состав не позволяет сообщить текстильным материалам, в особенности специального назначения, целого комплекса необходимых свойств, в том числе устойчивости к гниению. Кроме того, осуществление технологического режима по прототипу требует дополнительных расходов воды и тепла на окончательную промывку и сушку обрабатываемых тканей.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является одновременное придание текстильным материалам несминаемости, устойчивости к гниению при сохранении негорючести, грязе-, масло- и водоотталкивания, мягкости грифа, механической прочности ткани и устойчивости отделок к стиркам.

Поставленная задача достигается путем применения водного и пенного составов для комплексной заключительной отделки тканей на основе поли-1,1-дигидроперфторгептилакрилата, салициловой кислоты, пирофосфата аммония, ортофосфорной кислоты, карбамида, предконденсата термореактивной смолы, пенообразователя (для пенного состава) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Водный состав
Поли-1,1-дигидроперфторгептилакрилат - 2-4 (по сух. в-ву)
Салициловая кислота - 6-8
Пирофосфат аммония - 4-7
Ортофосфорная кислота - 5-8
Карбамид - 13-17
Предконденсат термореактивной смолы - 5-7
Вода - остальное
Пенный состав
Поли-1,1-дигидроперфторгептилакрилат - 4-6 (по сух. в-ву)
Салициловая кислота - 6-8
Пирофосфат аммония - 4-7
Ортофосфорная кислота - 5-8
Пенообразователь, например метилтаурид олеиновой кислоты - 0,15-0,50
Карбамид - 13-17
Предконденсат термореактивной смолы - 5-7
Вода - остальное
Существенными признаками являются использование в составах совокупности указанных выше компонентов при их заявляемом соотношении. При этом входящие в аппретирующие составы ингредиенты, используемые в указанном определенном соотношении, проявляют полифункциональность и позволяют придать обрабатываемым текстильным материалам комплекс устойчивых отделочных свойств.

Согласно предлагаемому изобретению ткани специального назначения пропитываются указанными составами с последующим отжимом (25-90%), высушиваются при 60-70^oC и подвергаются термообработке при 140-150^oC в течение 4-6 мин. Экспериментально установлено, что в этих условиях происходит формирование совокупной пленки отделочных препаратов и ткани сообщается комплекс необходимых специальных свойств.

Гидро-олеофобные и грязеотталкавающие свойства придаются главным образом благодаря наличию в заявляемом составе поли-1,1-дигидроперфторгептилакрилата (ПФГА), который относится к фторсодержащим латексам, обладающим высокой хемостойкостью и механической прочностью образованной пленки при концентрации 2-4 мас.%. Свойства данного продукта указаны в табл. 1. /Слеткина Л.С., Редина Л.В., Колоколкина Н.В. Новые фторсодержащие сополимеры для адгезионной обработки волокнистых материалов. //Известия вузов: технология текст. пром-сти, 1996, N 5, 44-48/.

Концентрация поли-1,1-дигидроперфторгептилакрилата в заявляемом водном составе составляет 2-4 мас.%, в нижнем пределе она определяется способностью к проявлению основных функциональных свойств, а в верхнем - лимитируется снижением величины адгезии пленки к волокнам. Повышение концентрации основного гидрофобизирующего препарата в диапазоне 4-6 мас.% для пенного состава объясняется переходом от водной композиции к пенной, обладающей повышенной кратностью (10-15). Огнезащитные свойства сообщаются тканям за счет содержания в заявленном составе карбамида, пирофосфата аммония и ортофосфорной кислоты, одновременное действие которых увеличивает эффект негорючести ткани, вследствие проявления синергетического эффекта при предлагаемом количественном соотношении указанных антипиренов (3:1:1:1,2).

Противогнилостные свойства ткани приобретают благодаря наличию в заявляемом составе 2-окси-3-карбоксибензола (салициловой кислоты) в количестве 6-8 мас. %, которая вместе с ортофосфорной кислотой одновременно выполняет функцию потенциально кислого катализатора сшивки при фиксации пленки отделочных препаратов на ткани.

Наличие в комплексном отделочном составе предконденсата термореактивной смолы в совокупности с ПФГА обеспечивает прочное закрепление совокупной пленки на ткани и дополнительно придает ей свойства несминаемости (по сравнению с обработкой по режиму прототипа).

Свойства компонентов заявляемых составов указаны в табл. 2.

Наряду с карбамолом ЦЭМ в заявляемых составах могут использоваться метазин 6У (ТУ 6-14700-82), карбамол МТ-2 (ТУ 2484-120-0574683-93). Метазин 6У представляет собой смесь производных метилолмеламина; по внешнему виду бесцветная прозрачная, легкоподвижная жидкость, массовая доля основного вещества - 68-70%, pH 10%-ного раствора - 7,5-8,5, массовая доля свободного формальдегида - не более 0,75%.

Карбамол МТ-2 - состав на основе диметилолэтиленмочевины, подвижная светло-желтая жидкость, массовая доля основного вещества 67-68%, pH 7,5-8,5, массовая доля свободного формальдегида - не более 0,7%, срок хранения - не более 2 мес.

Известно, что для заключительной отделки текстильных материалов целесообразно использовать вспененные аппретирующие композиции. При этом на субстрат наносится минимальное количество влаги (25-30%), интенсифицируются процессы тепловой обработки тканей, в 1,5-2 раза уменьшается потребление воды, пара, электроэнергии, снижается объем производственных сточных вод /Cliffjrd G.F.//American Dyest. Rep. - 1979, 68, N 1, 32-34, 36; Sprediting of DP-Finish//Text. Res. J. - 1983, 53, N 4, 252-258; Богатырева Л.А., Захарова Т.О. Низкомодульная технология аппретирования тканей//Текст. пром-сть, 1985, N 3, с. 46-48; Широкова М.К., Старыгина Т.И. Использование пенных составов при несминаемой отделке текстильных материалов//В сб.: Новая техника и технология отделочного производства. - Иваново: 1984, с. 130-136/.

При использовании заявляемого состава в виде вспененного раствора в него дополнительно вводится эффективный пенообразователь (например, метилтаурид олеиновой кислоты, препарат НМС) в концентрации 0,15-0,50%. Основные свойства заявляемого вспененного состава указаны в табл. 3.

Метаупон является натриевой солью метилтаурида олеиновой кислоты, относится к анионактивным продуктам с высокой пенообразующей способностью. Представляет собой пасту белого цвета, хорошо растворим в воде.

НМС-243 представляет собой 30-40%-ный раствор в виде анионактивного ПАВ следующего строения:

где R = C₁₂-C₁₄; M - катион натрия, моноэтаноламина. Обеспечивает высокую степень пенообразования, хорошо совместим с другими ПАВ и ТВВ.

В табл. 4 приведены конкретные примеры заявляемых водных и пенных составов для комплексной отделки тканей.

Согласно предлагаемому техническому решению приготовление отделочных составов по указанным примерам производится в следующем порядке:
для водных составов (примеры 1-3) - в водный раствор мочевины, пирофосфата аммония и ортофосфорной кислоты заданной концентрации вводится расчетное количество предконденсата термореактивной смолы, дисперсий салициловой кислоты и поли-1,1-дигидроперфторгептилакрилата, полученная композиция тщательно перемешивается на скоростном гомогенизаторе (33,3 с^-1) до образования однородной аппретирующей ванны;
для пенных составов (примеры 4-7) - в композиции по примерам 1-3 добавляют указанное количество пенообразователя и полученную пенообразующую жидкость вспенивают на динамическом роторном пеногенераторе до получения пены заданной кратности.

Полученными составами пропитывают ткань с последующим отжимом (25-100%), высушивают при 60-70^oC и термообрабатывают при 140-160^oC в течение 1-4 мин.

В табл. 5 представлены качественные показатели комплексной отделки различных тканей при применении предлагаемых водных и пенных составов в сравнении с обработкой по известному режиму (аналог - Васильев Г.В. и др. Водное хозяйство и очистка сточных вод предприятий текстильной промышленности - М.: 1976, 224 с.).

Эти данные убедительно свидетельствуют о преимуществах предлагаемых составов, сообщающих тканям высокие показатели гидро- и олеофобности, огнестойкости, несминаемости, грязеотталкивания и устойчивости к гниению. Одновременно, особенно при использовании пенных составов сокращается расход воды, пара, химикатов, электроэнергии, при сохранении прочности ткани, улучшаются условия труда, снижается выделение газообразных продуктов при обработке аппретированной ткани. Данные выводы подтверждены результатами производственных испытаний на АО "Моготекс" (г.Могилев) при комплексной отделке тканей специального назначения.

Изобретение относится к заключительной отделке текстильных материалов, в частности к составу для комплексной отделки тканей. Состав содержит латекс - поли-1,1-дигидроперфторгептилакрилат в качестве пленкообразователя и гидрофобизатора - 2-4 мас.%, (по сухому в-ву), салициловую кислоту 6-8 мас.%, пирофосфат аммония и ортофосфорную кислоту в качестве антипирена - 4-7 мас.% и 5-8 мас.% соответственно, карбамид 13-17 мас.%, предконденсат термореактивной смолы 5-7 мас.% и воду - остальное. Пенный состав содержит указанные выше компоненты в указанных количествах и дополнительно пенообразователь в количестве 0,15-0,50 мас.%. Составы обеспечивают тканям гидро-, олеофобность, огнестойкость, несминаемость, грязеотталкивание и устойчивость к гниению с высокими показателями. 2 c.п.ф-лы, 5 табл.

1. Состав для комплексной отделки текстильных материалов, включающий фторсодержащий полиакрилат в качестве пленкообразователя и гидрофобизатора, соединение фосфора в качестве антипирена и воду, отличающийся тем, что в качестве пленкообразователя и гидрофобизатора он содержит латекс - поли-1,1-дигидроперфторгептилакрилат, в качестве антипирена - пирофосфат аммония и ортофосфорную кислоту при их массовом соотношении 1 : 1,2 и дополнительно - салициловую кислоту, карбамид и предконденсат термореактивной смолы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Латекс - поли-1,1-дигидроперфторгептилакрилат - 2 - 4 (по сух.в-ву)
Салициловая кислота - 6 - 8
Пирофосфат аммония - 4 - 7
Ортофосфорная кислота - 5 - 8
Карбамид - 13 - 17
Предконденсат термореактивной смолы - 5 - 7
Вода - Остальное
2. Состав для комплексной отделки текстильных материалов, включающий фторсодержащий полиакрилат в качестве пленкообразователя и гидрофобизатора, соединение фосфора в качестве антипирена и воду, отличающийся тем, что в качестве пленкообразователя и гидрофобизатора он содержит латекс - поли-1,1-дигидроперфторгептилакрилат, в качестве антипирена - пирофосфат аммония и ортофосфорную кислоту при их массовом соотношении 1 : 1,2 и дополнительно - салициловую кислоту, карбамид, предконденсат термореактивной смолы и пенообразователь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Латекс - поли-1,1-дигидроперфторгептилакрилат - 4 - 6 (по сух.в-ву)
Салициловая кислота - 6 - 8
Пирофосфат аммония - 4 - 7
Ортофосфорная кислота - 5 - 8
Пенообразователь - 0,15 - 0,50
Карбамид - 13 - 17
Предконденсат термореактивной смолы - 5 - 7
Вода - Остальное