Результат интеллектуальной деятельности: Способ крашения хлопчатобумажных материалов

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности, к способам крашения хлопчатобумажных материалов.

Известен способ обработки текстильного материала (Пат. №2010617 РФ; МПК В05С 3/12; опубл. 15.04.1994), включающий пропитку текстильного материала раствором красителя, обработку ультразвуковым излучением, промывку и сушку.

Недостатком данного способа являются низкие показатели окраски, особенно в отношении прочности к трению.

Известен способ крашения и отделки целлюлозосодержащих текстильных материалов (Пат. №2697682 РФ; МПК D06P 3/60; опубл. 16.08.2019), включающий пропитку материала красильным раствором, промывку холодной и горячей водой, повторную промывку горячей водой, мыловку, двукратную промывку горячей водой, обработку раствором уксусной кислоты, заключительную отделку путем пропитки, отжим, сушку и термообработку.

Недостатком данного способа является его многоэтапность, которая приводит к повышенным затратам времени и ресурсов.

Известен способ крашения хлопчатобумажной ткани (Пат. №2257434 РФ; МПК D06B 3/00; опубл. 27.07.2005), включающий пропитку полотна красителем, его промывку и сушку. Между операциями пропитки и промывки осуществляют также запаривание полотна и его окисление в камере озоновоздушной смесью под давлением. Принят за прототип.

Однако процесс крашения по данному способу связан только с капиллярными явлениями и адсорбционными процессами на поверхности полотна, в результате чего увеличивается время выбирания красителя.

В предлагаемом способе крашения хлопчатобумажных материалов к капиллярным явлениям и адсорбционным процессам добавляется процесс кулоновского взаимодействия между не скомпенсированным зарядом поверхности полотна и зарядовыми фрагментами красителя.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в увеличении интенсивности крашения хлопчатобумажных материалов при сохранении их устойчивости к физико-механическим воздействиям.

Это достигается тем, что в способе крашения хлопчатобумажных материалов, включающем пропитку полотна красителем, его промывку и сушку, согласно изобретению, перед пропиткой полотно подвергают предварительному охлаждению в металлической ванне до температуры 100К со скоростью ЗК/мин в неоднородном температурном поле, после чего полотно помещают в среду анионных хромофоров водорастворимых красителей до момента их полного выбирания из металлической ванны, промывают дистиллированной водой и сушат до температуры 300К.

Неоднородное температурное поле может вызывать в диэлектрическом материале поляризованное состояние и, следовательно, возникновение электрического поля термического происхождения.

Любой целлюлозосодержащий объект, в том числе хлопчатобумажная ткань, обладает полиморфизмом: его надмолекулярная структура находится в четырех кристаллических фазах с различными сингониями кристаллических ячеек. При определенных температурах (140-170К) происходит фазовый переход типа кристалл-кристалл. В этот момент поверхностная плотность заряда достигает величины 10^-5 мкКл/м², которая может ощутимо влиять на повышение адсорбции анионных хромофоров водорастворимых красителей. При этом поляризованное состояние сохраняется вплоть до температуры 300К (гистерезис поляризованности), что позволяет поверхности волокна быть заряженной в широком интервале температур (140-300К).

Низкотемпературная обработка тканей с образованием поверхностных зарядов позволяет активизировать адсорбционные процессы за счет добавления к ним кулоновского взаимодействия между не скомпенсированным зарядом поверхности полотна и зарядовыми фрагментами красителя, увеличить выбирание красителя из ванны, повысить степень его полезного использования и прочностные показатели полученных окрасок.

Способ крашения хлопчатобумажных материалов осуществляется следующим образом.

Образец хлопчатобумажной ткани (полотно) белого цвета при температуре 300К помещают в металлическую ванну и охлаждают до температуры 100К со скоростью ЗК/мин в неоднородном температурном поле. При этом при температурах 140-170К вследствие полиморфизма целлюлозы происходит фазовый переход типа кристалл-кристалл, в результате которого на поверхности образца образуется не скомпенсированный заряд, который регистрируется в процессе охлаждения, то есть поверхность ткани оказывается электрически заряженной.

Далее образец хлопчатобумажной ткани с поверхностной плотностью заряда 10^-5 мкКл/м² помещают в среду анионных хромофоров водорастворимых красителей (прямых, активных, кислотных и др.) до момента их полного выбирания из металлической ванны, после чего полотно промывают дистиллированной водой и сушат до температуры 300К.

Испытания проводились с образцами подготовленных хлопчатобумажных тканей белого цвета двух артикулов, прошедших специальную обработку путем их помещения при температуре 300К в металлическую ванну и охлаждения в металлической ванне до температуры 100К со скоростью ЗК/мин в неоднородном температурном поле. Полученные образцы хлопчатобумажных тканей окрашивались прямым (дисазострения) и активным (винилсульфоновым) красителями в водных красильных растворах текстильно-вспомогательными веществами при модуле металлической ванны 30 по стандартным режимам до момента полного выбирания красителей. После этого образцы хлопчатобумажных тканей промывались дистиллированной водой и сушились до температуры 300К.

Параллельно производилось окрашивание контрольных образцов без предварительной низкотемпературной обработки.

Качество крашения оценивали по показателям степени выбирания красителя из ванны, интенсивности окраски (по функции Гуревича-Кубелки-Мунка) и ее устойчивости к мокрым обработкам и трению. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Анализ результатов испытаний показывает, что осуществление заявляемого способа крашения хлопчатобумажных материалов позволяет интенсифицировать процесс крашения с повышением выбираемости красителя, увеличением интенсивности окраски при сохранении устойчивости к физико-механическим воздействиям.