СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОЦВЕТНЫХ ВОРСОВЫХ РИСУНКОВ Российский патент 2007 года по МПК D04H11/00 

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к отделке изделий и материалов различного назначения ворсовыми рисунками по технологии электрофлокирования.

Известен способ получения многоцветных ворсовых рисунков /Пат. №2172367. МПК⁷ D 04 H 11/00. Способ получения ворсовых рисунков. Бершев Е.Н., Иванов О.М., Козлова М.В. Опубл. 20.08.2001, бюл. №23/ путем последовательного нанесения ворса разных цветов в неоднородном электрическом поле, разделенном по вертикали на две зоны с напряженностью электрического поля на поверхности материала, задаваемой для каждого нанесения в пределах от 1 до 8 кВ/см.

Недостатком этого способа является то, что с его помощью невозможно получать рисунки заданной формы, т.е. имеется возможность получать только геометрические или абстрактные узоры. Это связано с тем, что достаточно сложно определить траекторию движения ворса в неоднородном электрическом поле, поскольку она зависит от его потенциала, свойств ворса и формы промежуточного электрода. При этом форма рисунка, получаемого на материале, не воспроизводит форму промежуточного электрода.

Также известен способ получения многоцветных ворсовых рисунков /Пат. №2255154, D 04 Н 11/00. Способ получения многоцветных ворсовых рисунков. Иванов О.М., Козлова М.В., Коняева Л.В. Опубл. 27.06.2005, бюл. №18/ путем их формирования на границе разделения зон, при условии задания потенциала границы разделения равным U₁=Uh₁/h, где U - потенциал верхней границы зоны флокирования, h₁ - высота нижней зоны флокирования, h - высота всей зоны флокирования.

Получение ворсовых рисунков осуществляется следующим образом. Для создания, например, трехцветного узора используют два разных ворса для формирования рисунка и третий ворс для фона. Ворсы разного цвета наносят последовательно на клеевую поверхность. Первый ворс наносят на установке, имеющей промежуточный электрод с отверстиями в виде рисунка и потенциалом, равным U₁=Uh₁/h, где U - потенциал верхней границы зоны флокирования, h₁ - высота нижней зоны флокирования, h - высота всей зоны флокирования. При указанных условиях промежуточный электрод не изменяет распределение потенциала в зоне флокирования и ворс проходит через его отверстия, не отклоняясь от траектории, т.е. как и при отсутствии промежуточного электрода. Таким образом, на материале получается рисунок, соответствующий форме отверстий на промежуточном электроде. Далее материал с нанесенным на него первым ворсом помещают на другую установку для флокирования, куда был заранее загружен второй ворс и в которой установлен промежуточный электрод с потенциалом, равным U₁=Uh₁/h, имеющий другую форму. Число повторений данной операции зависит от количества выбираемых цветов. Заключительным шагом материал с нанесенным на него рисунком помещают на флокирующую установку без промежуточного электрода, т.е. в однородном электрическом поле. В ходе последнего флокирования волокна заполняют площадь, оставшуюся свободной.

В данном способе четко задано значение напряженности обеих зон и потенциала границы раздела зон, что однозначно определяет вид получаемого ворсового рисунка, а значит, ограничивает возможности регулирования формы и четкости цветовых переходов, т.е. получение четкой границы или плавного перехода цвета, а также формы рисунка.

Техническим результатом заявляемого решения является расширение возможности регулирования формы рисунка и четкости цветовых переходов за счет формирования ворсового рисунка путем варьирования напряженности электрического поля одновременно в начальной зоне в пределах от Е_н=(U-U₁)/(h-h₁) до Е_н≈0, а в конечной зоне после прохождения ворсом границы раздела в пределах от Е_к=(U₁-U₀)/h₁ до Е_к=(U-U₀)/h₁ путем задания потенциала границы разделения зон от U₁=(U-U₀)h₁/h до U₁=U.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения многоцветных ворсовых рисунков, заключающемся в последовательном нанесении ворса разных цветов в электрическом поле, разделенном по направлению движения ворса на две зоны начальную и конечную, с последним нанесением в однородном поле, имеющем одну зону, напряженность электрического поля при всех нанесениях ворса, кроме последнего, изменяют одновременно в начальной зоне в пределах от Е_н=(U-U₁)/(h-h₁) до Е_н≈0, а в конечной зоне после прохождения ворсом границы раздела от Е_к=(U₁-U₀)/h₁ до Е_к=(U-U₀)/h₁ путем задания потенциала границы раздела зон от U₁=(U-U₀)h₁/h до U₁=U, где U - потенциал внешней границы начальной зоны флокирования, U₀ - потенциал внешней границы конечной зоны флокирования, h₁ - размер конечной зоны флокирования в направлении движения ворса, h - суммарный размер обеих зон флокирования в направлении движения ворса.

Известен способ (А.с. 814475, СССР, В 05 D 1/04, заявл. 02.04.76, опубл. 23.03.81, Бюл. №11) нанесения ворса, включающий ориентацию и осаждение волокон в электрическом поле на основу путем формирования в зоне ориентации и осаждения двух областей, одна из которых характеризуется напряженностью электрического поля 0,5-4 кВ/см и протяженностью, превышающей длину ворса в 3-20 раз, другая - напряженностью 5-7 кВ/см. Этот способ предназначен для увеличения плотности ворса на флокированном материале и не предназначен для создания ворсовых рисунков.

Только заявляемая совокупность действий с режимными показателями обеспечивает достижение технического результата, изложенного выше. Таким образом, заявляемый способ имеет существенные отличия.

Получение ворсовых рисунков осуществляют путем последовательного нанесения ворсов разного цвета на поверхность материала, предварительно покрытую клеевым слоем. Первый ворс наносят в электрическом поле на установке, имеющей промежуточный электрод либо с отверстиями различной формы, либо представляющий собой, например, рамку с проводниками, изогнутыми различным образом. Потенциал промежуточного электрода задают в зависимости от поставленных требований к виду рисунка в диапазоне от U₁=(U-U₀)h₁/h до U₁=U. При этом напряженность электрического поля в начальной зоне по направлению движения ворса будет соответственно задана в диапазоне в пределах от Е_н=(U-U₁)/(h-h₁) до Е_н≈0, а в конечной зоне от Е_к=(U₁-U₀)/h₁ до Е_к=(U-U₀)/h₁. После нанесения ворса первого цвета на клеевой поверхности формируется ворсовый рисунок с плавными или контрастными цветовыми границами, в большей или меньшей степени повторяющий форму отверстий на промежуточном электроде. Все это определяется значением потенциала промежуточного электрода.

Далее материал с нанесенным ворсовым рисунком первого цвета помещают в другую флокирующую установку, куда был заранее загружен ворс второго цвета и в которой установлен промежуточный электрод, имеющий другую форму, и на который подано иное значение потенциала, соответствующее требованиям к ворсовому рисунку данного цвета, но в том же диапазоне возможного изменения потенциала, как и в первом случае.

Количество повторений этой операции зависит от количества выбранных цветов. Последним шагом осуществляют нанесение ворса в установке без промежуточного электрода. В процессе этого последнего флокирования ворсинки заполняют клеевую поверхность, оставшуюся свободной после нанесения предыдущих ворсов. Т.о. различные варианты рисунков в рамках данного способа можно получать не только благодаря разной форме промежуточных электродов, но и устанавливая различные значения напряженности начальной и конечной зон путем задания потенциала промежуточного электрода в указанном диапазоне.

В качестве примера 1 приведем вариант получения ворсового рисунка из трех цветов. Нанесение ворса осуществляли на лабораторной установке, представляющей собой камеру с двумя электродами (чертеж) - верхним 1 и нижним 3. Верхний электрод является бункером для ворса и имеет сетчатое дно, сквозь которое ворс поступает в зону нанесения. Подача ворса осуществляется путем вибрации бункера 1 с ворсом от электродвигателя с эксцентриком. К бункеру подключают источник высокого напряжения с возможностью регулирования, а нижний электрод заземляют, т.е. подключают к нулевому потенциалу U₀=0. Между верхним и нижним электродами на заданном расстоянии устанавливали промежуточный электрод 2, разделяющий межэлектродное пространство на две зоны - начальную и конечную. К промежуточному электроду 2 подавали потенциал от второго источника высокого напряжения, с помощью которого можно варьировать его потенциал в заданных пределах.

Поверхность хлопчатобумажной ткани покрывали равномерным слоем клея TUBVINIL 235 МС немецкой фирмы СНТ. Флокирование осуществляли сверху вниз с использованием установки, схема которой та же, что и на чертеже. Верхний электрод 1 или внешняя граница начальной зоны флокирования (А) представляет собой сетчатое дно бункера и имеет потенциал U=60 кВ, а нижний электрод 3 или внешняя граница конечной зоны флокирования (В) заземлен, т.е. имеет нулевой потенциал U₀=0. Граница разделения зон 2 представляет собой тонкую металлическую пластинку с отверстиями для прохода ворса. Получение ворсового рисунка осуществляли с использованием трех ворсов разного цвета: I - ворс синего цвета из полиамидного волокна длиной 0,6 мм и линейной плотностью 0,33 текс; II - ворс желтого цвета из полиамидного волокна длиной 1,0 мм и линейной плотностью 0,33 текс; III - ворс белого цвета из вискозного волокна длиной 1,0 мм и линейной плотностью 0,33 текс. Первое нанесение осуществляли ворсом I с использованием промежуточного электрода, имеющего 4 круглых отверстия диаметром 3 см. Потенциал верхнего электрода был равным U=60 кВ. Промежуточный электрод, в данном случае, был расположен посередине между верхним и нижним электродами, расстояние до которых составляло 6 см. Потенциал промежуточного электрода устанавливали равным U₁=(U-U₀)h₁/h=30 кВ, при этом напряженность в начальной зоне была равна Е_н=(U-U₁)/(h-h₁)=5 кВ/см, а напряженность в конечной зоне Е_к=(U₁-U₀)/h₁=5 кВ/см.

Затем материал помещают в следующую установку для флокирования, куда заранее был загружен ворс II. Промежуточный электрод в этом случае был расположен, как и в первом случае, и имел 4 прямоугольных отверстия, расположенных таким образом, что ранее полученные ворсовые круги располагались в центре этих прямоугольников. Потенциал верхнего и промежуточного электродов устанавливали равным U=U₁=30 кВ, а нижнего U₀=0. Напряженность электрического поля в этом случае была: в начальной зоне Е_н≈0, в конечной зоне Е_к=U₁/h₁≈5 кВ/см.

Последний ворс (III) наносили без промежуточного электрода при расстоянии между верхним и нижним электродами h=12 см, потенциалом верхнего электрода U=60 кВ и потенциалом нижнего электрода U₀=0.

В результате описанного процесса был получен трехцветный ворсовый рисунок следующего вида: синие ворсовые круги с четкими, контрастными границами внутри желтого ворсового прямоугольника (переход от 1-го ворса ко 2-му), имеющего, в свою очередь, очень плавные цветовые переходы вдоль границы к белому цвету ворса III (переход от 2-го ворса к 3-му).

Все примеры получения ворсовых рисунков (первое и второе нанесение), включая описанный пример 1, сведены в таблицу. Для третьего нанесения во всех примерах использовали ворс III в одинаковом режиме: напряжение 60 кВ, без промежуточного электрода при расстоянии между электродами 12 см, т.е. напряженность составляла 5 кВ/см. Результаты оценивали по "ширине" зоны цветовых переходов (четкий или плавный цветовой переход): от 1-го ворса ко 2-му (S₁) и от 2-го к 3-му (S₂), а также по соответствию формы ворсового рисунка - форме отверстия на промежуточном электроде.

Для количественной оценки ширины зоны цветовых переходов на флокированных рисунках использовалось сканирование рисунков и последующая их обработка в программе Photoshop, позволяющая определить расстояние, на котором происходит изменение цвета от одного ворса к другому.

Во всех примерах, представленных в таблице, межэлектродное расстояние h во всех случаях составляло 12 см. Последовательность нанесения ворсовых рисунков во всех экспериментах одинакова - круг, прямоугольник, фон.

Первые три примера (1-3) показывают возможность постепенного изменения четкости рисунка: от контрастного цветового перехода к плавному между 1-ми 2-м ворсами, путем изменения напряженности в начальной зоне при нанесении 1-го ворса (5 кВ/см, 2,5 кВ/см, 0 кВ/см), при плавном переходе цвета от 2-го ворса к 3-му во всех случаях.

Следующие три примера (4-6) отличаются тем, что граница между 2-м и 3-м ворсами достаточно четкая (1-1,5 мм), при сохранении той же закономерности цветового перехода от 1-го ко 2-му ворсу.

В примерах с 7 по 10 первым наносили более длинный ворс (1 мм). Разница между аналогичными примерами, но при нанесении первым короткого ворса (0,6 мм), состоит в том, что здесь получают более плавный переход цвета от 1-го ко 2-му ворсу: 1,5 мм (1) и 2,0 мм (7); 1,1 мм (4) и 2,2 мм (8); 16,1 мм (6) и 20,2 мм (9); 15,1 мм (3) и 19,0 мм (10).

Примеры с 11 по 14 показывают возможность получения ворсовых рисунков при ином отношении h₁/h=0,33 для 1-го и 2-го нанесения. В этом случае возрастает лишь контрастность по сравнению с аналогичными примерами, где h₁/h=0,5: 0,9 мм (11) и 1,5 мм (1), 0,9 мм (12) и 1,1 мм (4), 13,0 мм (13) и 15,1 мм (3), 13,2 мм (14) и 16,1 мм (6).

Примеры с 15 по 18 отличаются от предыдущих (11-14) тем, что первым наносили длинный ворс (1 мм). Здесь получили более плавные переходы цвета по сравнению с аналогичными примерами.

Примеры 19, 20 показывают возможность получения ворсовых рисунков с более низким потенциалом на верхнем электроде (U). Из-за меньшей напряженности (4 кВ/см) получили более плавный переход цвета от 1-го ворса ко 2-му по сравнению с аналогичными примерами 4 и 1 соответственно. В этих же примерах нанесение 2-го ворса осуществляли при более низком расположении промежуточного электрода (h₁/h=0,33). Зона цветового перехода S₂ в этом случае возрастает по сравнению с примерами 12 и 13 соответственно.

Примеры с 21 по 24 показывают возможность получения ворсовых рисунков при ином отношении h₁/h=0,67 для 1-го и 2-го нанесения. В этом случае увеличивается ширина зоны перехода цвета по сравнению с аналогичными примерами, где h₁/h=0,5 (21 - 1, 22 - 4, 23 - 3, 24 - 6).

В примере 25 использовали клей Поливинилацетатный, а ворс наносили аналогично примеру 2, при этом размер и контрастность полученных рисунков соответствует примеру 1, где использовался клей TUBVINIL 235 МС при тех же условиях нанесения ворса.

Примеры 26, 27 отличаются тем, что в качестве основы был выбран картон, при этом в примере 26 использовали клей Поливинилацетатный, а в примере 27 TUBVINIL 235 МС. Размер и контрастность полученных рисунков в обоих случаях одинаковые и соответствуют рисункам, полученным в примере 1.

Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о возможности регулирования внешнего вида ворсовых рисунков в широких пределах, изменяя напряженность начальной и конечной зон, путем задания потенциала границы раздела зон в указанном диапазоне.

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к отделке изделий и материалов различного назначения ворсовыми рисунками по технологии электрофлокирования. Изобретение расширяет возможности регулирования формы рисунка и четкости цветовых переходов за счет формирования ворсового рисунка путем варьирования напряженности электрического поля. Для получения многоцветных ворсовых рисунков осуществляют последовательное нанесение ворса разных цветов в электрическом поле, разделенном по направлению движения ворса на две зоны - начальную и конечную, с последним нанесением в однородном поле, имеющем одну зону, напряженность электрического поля при всех нанесениях ворса, кроме последнего, изменяют одновременно в начальной зоне в пределах от E_н=(U-U₁)/(h-h₁) до Е_н≈0, а в конечной зоне после прохождения ворсом границы раздела в пределах от E_к=(U₁-U₀)/h₁ до E_к=(U-U₀)/h₁ путем задания потенциала границы разделения зон от U₁=(U-U₀)h₁/h до U₁=U, где U - потенциал внешней границы начальной зоны флокирования, U₀ - потенциал внешней границы конечной зоны флокирования h₁ - размер конечной зоны флокирования в направлении движения ворса, h - суммарный размер обеих зон флокирования в направлении движения ворса. 1 ил., 1 табл.

Способ получения многоцветных ворсовых рисунков, заключающийся в последовательном нанесении ворса разных цветов в электрическом поле, разделенном по направлению движения ворса на две зоны, начальную и конечную, с последним нанесением в однородном поле, имеющем одну зону, отличающийся тем, что напряженность электрического поля при всех нанесениях ворса, кроме последнего, изменяют одновременно в начальной зоне в пределах от E_н=(U-U₁)/(h-h₁) до Е_н≈0, а в конечной зоне после прохождения ворсом границы раздела в пределах от E_к=(U₁-U₀)/h₁ до E_к=(U-U₀)/h₁, путем задания потенциала границы разделения зон от U₁=(U-U₀)h₁/h до U₁=U, где U - потенциал внешней границы начальной зоны флокирования, U₀ - потенциал внешней границы конечной зоны флокирования, h₁ - размер конечной зоны флокирования в направлении движения ворса, h - суммарный размер начальной и конечной зон флокирования в направлении движения ворса.