Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 12
1.1. Общая характеристика способов традиционной печати активными красителями 12
1.2. Характеристика технологии цифровой печати активными красителями 16
1.2.1. Формирование изображений 16
1.2.2. Подготовка текстильного материала под цифровую струйную печать 20
1.2.3. Печать по тканям с использованием цифрового принтера 24
1.3. Состав и свойства чернил на основе активных красителей 28
1.3.1. Активные красители 28
1.3.2. Состав чернил на основе активных красителей 32
1.4. Роль катионных соединений в процессах крашения текстильных материалов 34
1.4.1. Строение и свойства катионных соединений 34
1.4.2. Катионизация, практическое использование 37
2. Методическая часть 45
2.1. Методический подход к формированию эффективных составов предпечатных композиций 45
2.2. Характеристика объектов исследования 48
2.2.1. Текстильный материал 48
2.2.2. Чернила на основе активных красителей 48
2.2.3. Текстильно-вспомогательные вещества 49
2.2.4. Катионные соединения 50
2.3. Методика цифровой печати текстильных материалов чернилами на основе активных красителей 51
2.3.1. Методика предпечатной подготовки хлопчатобумажной ткани 51
2.3.2. Методика цифровой компьютерной печати хлопчатобумажной ткани на струйном принтере 51
2.3.3. Методика после печатной обработки текстильного материала 52
2.4. Методические основы оценки влияния текстильных вспомогательных веществ на свойства ткани и предпечатной композиции 52
2.4.1. Оценка влияния загустителя на жесткость ткани 52
2.4.2. Методика определения реологических свойств и вязкости предпечатной композиции 54
2.4.3. Определение электрокинетического потенциала волокон 55
2.5. Методы определения колористических характеристик окрасок 56
2.5.1. Определение содержания активной формы красителей в составе чернил...56
2.5.2. Определение степени фиксации активных красителей, входящих в состав чернил 57
2.5.3. Оценка колористических характеристик напечатанных образцов 58
2.5.4. Методика определения устойчивости окраски 58
2.6. Оценка точности проводимых измерений 59
3. Экспериментальная часть 61
3.1. Определение содержания активной формы красителей в составе чернил для цифровой печати 61
3.2. Исследование влияния концентрации традиционных компонентов предпечатной композиции на качество подготовки хлопчатобумажных тканей и цифровой печати 63
3.2.1. Влияние вида и концентрации загустителей на жесткость хлопчатобумажных тканей 63
3.2.2. Исследование влияния вида и концентрации загустителей в предпечатной композиции на интенсивность получаемых окрасок 66
3.2.3. Исследование влияния вида и концентрации щелочных агентов в предпечатной композиции на интенсивность окрасок 72
3.2.4. Исследование влияния концентрации гидротропного вещества на качество цифровой печати 75
3.2.5. Исследование влияния лудигола в предпечатнои композиции на интенсивность получаемых окрасок 78
3.3. Исследование эффективности применения катионных соединений в процессе предпечатнои подготовки хлопчатобумажных тканей под цифровую печать 82
3.3.1. Исследование катионизации хлопчатобумажной ткани в процессе предпечатнои подготовки под цифровую печать активными красителями 83
3.3.2. Исследование влияния концентрации катионного соединения на интенсивность окраски чернилами на основе активных красителей 85
3.3.3. Исследование влияния катионных соединений на интенсивность окраски при различных концентрациях щелочного агента в предпечатнои композиции 92
3.3.4. Исследование влияния различных условий фиксации на эффективность применения катионных соединений 98
3.3.5. Исследование влияния катионных соединений на фиксацию активных красителей 105
3.3.6. Исследования влияния катионизации хлопка на глубину и равномерность окрашивания при цифровой печати 108
3.3.7. Исследования влияния катионных соединений на устойчивость окраски активными красителями при цифровой печати 109
3.4. Исследование влияния состава предпечатнои композиции на её реологические характеристики 112
3.5. Экономическая оценка цифровой печати с применением разработанной технологии подготовки хлопчатобумажной ткани ..115
3.6. Производственная апробация 120
Заключение 122
Список литературы
- Характеристика технологии цифровой печати активными красителями
- Роль катионных соединений в процессах крашения текстильных материалов
- Чернила на основе активных красителей
- Исследование влияния концентрации традиционных компонентов предпечатной композиции на качество подготовки хлопчатобумажных тканей и цифровой печати
Введение к работе
В последние годы повышение уровня жизни населения России обуславливает постоянный и устойчивый спрос на высококачественные изделия из хлопчатобумажных тканей. В связи с сокращением производства текстильных материалов на отечественных предприятиях легкой промышленности и высокими ценами на качественные изделия из хлопка на мировом рынке повышается актуальность разработки новых экономичных технологий отделки хлопчатобумажных тканей, обеспечивающих повышение количества и качества выпускаемой продукции, обновление ассортимента и экологическую безопасность.
Улучшение качества выпускаемой продукции и повышение производительности труда в отделочном производстве связано с внедрением более совершенных технологических процессов и использованием новых высокоэффективных технологий и способов нанесения изображения на ткань. Достижения в области цифровых технологий последних лет привели к их широкому внедрению в высокотехнологичные производственные процессы. В частности, были разработаны новые цифровые способы нанесения изображения на текстильный материал.
Цифровые способы нанесения рисунков на ткань или цифровая печать - это одно из наиболее перспективных направлений в области текстильной печати. Под этим названием в текстиле принято понимать процесс нанесения рисунка на ткань с помощью широкоформатных струйных принтеров, которые управляются персональным компьютером.
Цифровая печать характеризуется высоким качеством рисунков, большой гибкостью, высокой скоростью смены рисунка, возможностью получения бесконечного раппорта, экологической чистотой и компактностью размещения технологического оборудования. Цифровая печать позволяет оперативно получать такое разнообразие рисунков тканей в различных цветовых гаммах, которые нельзя получить другими видами печати.
Особенностью цифровой печати является нанесение на предварительно подготовленную ткань красителя в виде точек, образующих требуемый рисунок. Обязательная предпечатная подготовка текстильного материала перед цифровой печатью проводится с целью придания ткани определенной жесткости (бумагоподобности), предотвращения растекания чернил, обеспечения устойчивой окраски. Предварительно на ткань наносится предпечатная композиция, содержащая все компоненты традиционных печатных красок кроме красителя, который находится в чернилах вместе с набором вспомогательных веществ. После печати на струйном принтере проводят тепловые операции для фиксации окраски. В качестве чернил для струйных принтеров используются специальные жидкие формы текстильных красителей.
В настоящее время предварительная подготовка ткани под цифровую печать ориентируется на особенности чернил, на основе текстильных красителей в соответствии с рекомендациями фирм - производителей. В основу рецептур предпечатной композиции заложены не всегда оправданные, завышенные или слишком обобщенные концентрации текстильных вспомогательных веществ (ТВВ). Завышенные или несбалансированные концентрации ТВВ приводят к удорожанию печати, ухудшению колористических показателей рисунка, снижению степени фиксации красителя на ткани.
Улучшение качества производимых текстильных материалов связано с применением эффективных технологий подготовки ткани для цифровой печати, основанных на введении в состав предпечатной композиции препаратов, повышающих фиксацию красителей. При этом задачи формирования эффективных составов предпечатных композиций с применением катионных соединений для обработки хлопчатобумажных тканей или не решены, или находятся в стадии разработки. В этом плане актуальность, значимость и полезность разработки эффективной технологии подготовки хлопчатобумажной ткани под цифровую печать активными красителями являются несомненными.
Целью проводимых в диссертационной работе исследований является повышение качества цифровой печати (интенсивность окраски) хлопчатобумажных тканей чернилами на основе активных красителей за счет формирования эффективных рецептур предпечатных композиций с использованием в их составе катионных соединений, изменяющих заряда волокна с отрицательного на положительный и тем повышающих сорбцию и фиксацию анионных активных красителей.
С этой целью в работе проведены экспериментальные исследования влияния различных компонентов и их концентраций в составе предпечатнои композиции на качество нанесения рисунка на ткань. Для достижения цели диссертационной работы решены следующие задачи:
- предложен современный методический подход к формированию эффективных концентраций ТВВ в составе предпечатнои композиции на основе системного подхода к исследованию свойств текстильных материалов, красителей, компонентов предпечатнои композиции и их влияния на качество цифровой печати;
- исследовано и проанализировано действие катионных соединений различного химического строения в процессе предпечатнои подготовки хлопчатобумажной тканей под цифровую печать на свойства текстильного материала, красителей и качество печати;
- исследованы условия фиксации активных красителей при применении катионных соединений в предпечатнои композиции;
- исследовано влияние вида и концентрации загустителей, щелочных агентов, гидротропного вещества и слабого окислителя в составе предпечатнои композиции на жесткость хлопчатобумажных тканей и интенсивность получаемых окрасок.
В качестве математического аппарата исследований использованы теория планирования эксперимента, теория вероятностей. В результате проведенных экспериментальных исследований определены эффективные концентрации компонентов в составе предпечатной композиции для цифровой печати. Полученные в результате исследований эффективные составы предпечатной композиции успешно апробированы в производственных условиях.
Данная работа является одной из первых работ в России, посвященных развитию предпечатной подготовки с использованием катионных соединений под прямую цифровую печать активными красителями.
Научная новизна диссертации состоит в разработке методического подхода к формированию эффективных составов предпечатных композиций для цифровой печати с применением перспективных препаратов различного химического строения. Особенностью методического подхода является применение метода потенциала протекания (измерение электрокинетического потенциала хлопкового волокна) для исследования влияния катионизации текстильного материала на изменение поверхностного заряда волокна и повышенную сорбцию анионов активного красителя. Доказано электрохимическими исследованиями (измерение - потенциала), что волокна хлопка под воздействием препаратов катионного типа приобретают положительный заряд и большую сорбционную способность по отношению к анионным активным красителям.
Практическая значимость полученных результатов состоит в том, что они дают необходимый для реализации эффективной технологии цифровой печати состав предпечатной композиции, позволяющий повысить качество печати (интенсивность окраски) хлопчатобумажных тканей в цифровой печати.
Основные научные результаты, выводы и рекомендации прошли апробацию на 3-х межведомственных научно-технических конференциях и на предприятии «Колор - плюс». По теме диссертации автором опубликовано 5 научных трудов, из которых 2 напечатано в изданиях, рекомендуемых ВАКом. Результаты диссертационной работы реализованы на предприятии «Колор -плюс» и «Скифы», что подтверждается актами реализации, полученными из этих организаций.
На защиту выносятся следующие новые научные результаты:
- методический подход к формированию предпечатных композиций для эффективной технологии подготовки хлопчатобумажных тканей под цифровую компьютерную печать активными красителями;
- выявленную зависимость между степенью катионизации целлюлозного волокна и эффективностью фиксации активных красителей;
- эффективные составы предпечатной композиции с применением катионных соединений;
эффективные условия фиксации активных красителей на хлопчатобумажных тканях при применении катионных соединений в составе предпечатной композиции.
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методической части, экспериментальной части, заключения, списка литературы и приложения. Полный объем диссертации составляет 139 листов, из них основной текст 100 листов, рисунки и таблицы 45 листов. Список литературы состоит из 80 наименований.
Во введении дается общая характеристика решаемой в диссертации задачи, обосновывается актуальность темы, сформулирована научно-техническая задача и определена цель работы, приводятся новые научные результаты и основные положения, выносимые на защиту.
В литературном обзоре рассмотрена общая характеристика задач, решаемых при традиционной и цифровой печати активными красителями, проведен анализ свойств чернил на основе активных красителей и роли катионных соединений в процессах колорирования текстильных материалов. На основе результатов анализа сформулированы задачи исследований. Методическая часть посвящена разработке методического подхода к формированию эффективного состава предпечатных композиций с учетом особенностей текстильного материала, чернил на основе активных красителей, текстильно-вспомогательных веществ, катионных соединений и предпечатнои подготовки к цифровой печати. Выбраны и обоснованы методы и особенности их применения для решения задач оценки эффективности ТВВ для предпечатнои подготовки и колористических характеристик окрасок при цифровой печати.
Экспериментальная часть посвящена исследованию влияния и опытному определению эффективных концентраций компонентов в составе предпечатнои композиции на качество (интенсивность фиксации) цифровой печати хлопчатобумажных тканей активными красителями. Получен эффективный состав предпечатнои композиции с использованием катионных соединений.
В заключении представлены основные научные и практические результаты решения поставленной в диссертационной работе задачи.
В приложении приведены таблицы первичных данных с результатами исследования зависимости интенсивности окраски от концентрации и вида катионного соединения при использовании различных загустителей в составе предпечатнои композиции.
Характеристика технологии цифровой печати активными красителями
Под печатанием в текстильной промышленности понимается формирование цветного узора (рисунка) на текстильном материале из волокон различной природы (ткань, трикотаж, пряжа) [1].
Печатание можно рассматривать как окрашивание локальных участков текстильных материалов, площадь и форма которых зависят от печатного рисунка. Узорчатая расцветка ткани осуществляется различными способами: ручной набивки, аэрографии, на печатных машинах с гравированными валами, сетчатыми шаблонами, переводной печати, полихроматического крашения, батика и др. [2].
Анализ распределения мирового производства набивных тканей по основным способам печати показывает [2], что: - доминирует ротационная печать круглыми сетчатыми шаблонами (более 90%), обеспечивающая высокое качество узорчатой расцветки (яркость, объемность, широкий выбор размера раппорта, универсальность по отношению к текстильным материалам различного вида) при одновременно высокой производительности и экономичности технологии; - печать плоскими шаблонами составляет 20-25%; - переводная печать составляет 5%, в основном по трикотажным изделиям.
Печатная краска на текстиль наносится с помощью печатных валов с углубленной гравюрой или через плоские или круглые сетчатые шаблоны. При печатании сетчатыми шаблонами рисунок наносится на ткань путем протирания краски через сетчатый шаблон [3]. В настоящее время при печати сетчатыми шаблонами широкое практическое применение находят два типа печатных машин с шаблонами: с плоскими шаблонами и цилиндрическими перфорированными шаблонами [2].
При печатании сетчатыми шаблонами имеется возможность выпускать ткани с большим разнообразием рисунков и в ярком колористическом оформлении. Важным преимуществом этого способа является возможность быстрого воспроизведения рисунков почти всех видов с фотографической точностью.
В настоящее время процесс печатания во многом определяет класс красителей используемых для печати хлопчатобумажных тканей. Наиболее применяемый класс красителей для печати это активные красители. Для печатания активными красителями существуют две традиционные технологические схемы, одностадийная и двухстадийная. Общим в аппаратурном оформлении обеих технологий являются начальные стадии, то есть печатание текстильных материалов и их сушка. После сушки схемы сильно отличаются [2].
При одностадийной (классической) технологии печати текстильные материалы печатают краской, в состав которой входят все необходимые для фиксации красителя ингредиенты : загустка, щелочной агент (10 - 20 г/кг) для создания необходимой при фиксации красителя щелочной среды и мочевина (100 г/кг), для повышения фиксации активных красителей. Особенно важно наличие мочевины для фиксации активных красителей при температуре выше 100 С в условиях обработки напечатанной ткани сухим горячим воздухом. В этих условиях мочевина плавится, и её расплав служит средой, в которой происходит диффузия активного красителя в глубь волокна.
Напечатанный таким составом текстильный материал высушивается, а затем подвергается тепловой обработке для фиксации окраски в среде насыщенного пара (102 - 105 С) в течение 2 - 8 минут, или в среде перегретого пара (130 С) в течение 1 минуты, или в среде горячего воздуха (150-180 С) в течение 1,5-3 минут. Продолжительность фиксации зависит от реакционной способности красителей и интенсивности цвета [2].
Недостатком одностадийной технологии печатания активными красителями является необходимость введения щелочного агента в состав печатной краски, что обуславливает относительно низкую устойчивость печатной краски во времени из-за гидролиза красителя.
При двухстадийной технологии печати в состав печатной краски входит краситель, загустка и мочевина. После печати и сушки ткань пропитывают на плюсовке щелочным раствором электролита, затем пропускают через скоростной зрельник мокрого проявления. В качестве щелочного агента используют едкий натр или кальцинированную соду. В состав щелочного раствора вводят поваренную соль (до 150 г/л) для предотвращения растекания контура рисунка на ткани. Затем влажная ткань, несущая на себе краситель и щелочной раствор, попадает в камеру зрельника с перегретым паром, где окраска фиксируется в течение 30 - 60 секунд. В заключении ткань попадает в промывную часть агрегата. Таким образом, проявление и промывка осуществляются в одном технологическом цикле [2].
Получение окрасок при печатании имеет ряд особенностей, связанных в основном с качеством печатной краски и свойствами загустителей. Загустители образовывают вязкие пасты - загустки. Качество печатной краски принято характеризовать комплексом ее печатно-технических показателей. Наиболее важными из них являются четкость контуров и ровнота печати, глубина проникания краски в ткань, определяющие интенсивность цвета и степень фиксации красителя тканью [4].
Роль катионных соединений в процессах крашения текстильных материалов
Состав чернил на основе активных красителей Физический и химический состав чернил для цифровой печати отличается от традиционных печатных красок. Основное отличие чернил для струйной печати от красителей для традиционной печати - это чистота. Красители для чернильной струйной печати должны быть высоко очищенными и иметь минимальный размер частиц для свободного прохождения через сопло печатающего устройства. Поэтому чернила не могут содержать ряд химических веществ, применяемых для достижения интенсивности цвета и высокой устойчивости окраски в традиционной печати. При этом текстильные чернильные составы должны обеспечивать взаимодействие и химическую совместимость с материалами, использующимися в производстве печатной продукции [41 - 46].
Для струйной печати имеют важное значение следующие технологические параметры чернил: - поверхностное натяжение; - вязкость чернил; - размер частиц красителя; - стабильность и устойчивость; - диффузионные свойства; - цветовой охват.
Для обеспечения этих параметров чернила в своем составе содержат активный краситель (около 3-8 %), растворенный в воде (70 - 80 %), и растворитель (20 - 25 %). Органический растворитель добавляют, чтобы уменьшить испарение чернил на соплах и тем самым предохранить сопло от засорения [41, 47, 48,]. Типичные растворители - диэтилен гликоль и пиралидон.
Чернила также содержат поверхностно - активные вещества и вещества для предотвращения пенообразования, например, гексан - 1,6 диол. Эти вещества обеспечивают вязкость и снижают растекание чернил при печати.
Средний размер частиц красителей, показатель дисперсности в чернилах, должен быть меньше по сравнению с отверстиями каналов сопла струйной принтера [49].
Устойчивость чернил обеспечивается набором химических вспомогательных веществ, входящих в их состав. Например, веществ, выполняющих свойства диспергатора, который сильно влияет на осаждение красителя [11,34].
Важным параметром чернил являются диффузионные свойства активных красителей, которые в основном зависят от хромогена. При прочих равных условиях фиксация активных красителей увеличивается с ростом коэффициента диффузии в волокно. Быстрая диффузия уменьшает опасность гидролиза, ускоряя выбирание красителя из ванны [50].
Под цветовым охватом системы трех красителей (пурпурного, голубого и желтого) понимают многообразие цветов, которое может быть получено в результате сочетания этих красителей в различных пропорциях. От цветового охвата триады красителей зависит точность воспроизведения многоцветного оригинала [51].
При цифровой печати цвета получаются путем смешения чернил на ткани (рисунок 1.5).
Рисунок 1.5 иллюстрирует смешивание различных цветов чернил непосредственно на ткани. При падении капель чернил на ткань рядом друг с другом происходит смешивание основных цветов или их перекрывание, Перекрывание капель чернил может сгенерировать широкий цветовой диапазон [35]. Необходимый цвет рисунка заранее формируется с помощью компьютера и задается для нанесения и смешения чернил. Цвет наносимого рисунка определяется с учетом цвета подложки ткани [11].
Сочетание вышеуказанных свойств активных красителей (яркость и устойчивость окраски, широкий цветовой охват, хорошая растворимость, относительная простота технологии) вывели этот класс красителей на ведущее место в колорировании текстильных материалов из целлюлозных волокон [11].
Строение и свойства катионных соединений. Катионные соединения известны как красильно-вспомогательные вещества для анионных волокон. К катионным препаратам можно отнести большой ряд веществ [52-53]: - четвертичные аммониевые основания; - ароматические высокомолекулярные амины; - фосфониевые и сульфониевые соединения; - продукты конденсации дициандиамина и формальдегида.
В настоящее время появились химические соединения, относящиеся к классу катионных препаратов (ПАВ), которые представляют собой четвертичные аммониевые соединения [54]. Среди них предпочтительны продукты с 10 - 14 С-атомами в алкильном остатке, так как их растворимость превышает растворимость аналогов с более длинным алкильным остатком. Несущий положительный заряд N - атом может быть в составе гетероциклической системы [5].
Препараты на основе модифицированных полиаминов представляют собой водорастворимые высокомолекулярные катионоактивные соединения линейно циклической структуры со степенью полимеризации от 100 до 500 : [- СН2 - C4H6N(CH3)2 - СН2 - ]n .
Сродство к целлюлозному волокну катионизирующих соединений определено длиной алкилыюго остатка и заместителей у N - атома. Вид аниона четвертичной аммониевой соли не имеет особого значения [55].
Эффективны не только низкомолекулярные монокватернизированные соли, но и бис - кватернизированные и поликватернизированные аммониевые соли. Сродство их к волокну растет с увеличением числа кватернизированных N - атомов. Все названные четвертичные аммониевые соединения, действуют во всех фазах крашения, даже после длительной высокотемпературной обработки [55].
Катионные соединения на основе четвертичных аммониевых солей, которые содержат или алкилкоксиметильные группы (формула 1), или сложноэфирные группы (формулы 2 и 3), расщепляются в присутствии кислот, причем исходное соединение утрачивает поверхностно - активное действие [57].
Чернила на основе активных красителей
. Методика предпечатной подготовки текстильного материала Подготовка предпечатной композиции начинается с приготовления состава, содержащего загуститель и лудигол. Мочевина растворяется в воде, и раствор нагревается до температуры Т = 70 С. Полученный раствор мочевины добавляется, при помешивании в состав, содержащий загуститель и лудигол. Перед применением предпечатная композиция охлаждается, и в неё добавляются гидрокарбонат или карбонат натрия, растворенные в воде. Полученный состав тщательно перемешивается. Подготовленная таким образом предпечатная композиция, наносится на хлопчатобумажную ткань методом плюсования (отжим 70 %, сушка при Т= 110 С, продолжительностью t=3 мин).
Методика цифровой компьютерной печати хлопчатобумажной ткани на струйном принтере Цифровая струйная печать относится к бесконтактному способу печати с применением жидких чернил на основе активных красителей: - ткань предварительно обрабатывается предпечатной композицией; - активный краситель в составе чернил находится отдельно в картридже и наносится на подготовленную ткань.
Печать материала осуществлялась в условиях: Т = 24 - 26 С, влажность воздуха 30-45 %.
Образцы печатались на фирме «Колор - плюс» на широкоформатном текстильном принтере Textile Jet Тх2 - 1600 фирмы Mimaki (Япония, ведущий производитель широкоформатных струйных принтеров). Максимальная ширина печати - 1620 мм, скорость печати - 30 м /час (скорость для данной модели струйного принтера). Подготовленная ткань заправлялась в струйный принтер, на компьютере активировалась команда "Печать", принтер печатал заданный рисунок на текстильном материале.
Методика после печатной обработки текстильного материала Методика после печатной обработки текстильного материала включает: - фиксацию активного красителя на волокне; - мыловку текстильного материала; - промывку напечатанных образцов. Фиксация красителя на текстильном материале проводилась способом запаривания в условиях: температура 102С, продолжительность t =8 мин.
Напечатанные образцы фиксировались в запарном зрельнике Stimer-1800 фирмы Rimslow. Рабочая ширина оборудования 1800 мм. Максимальная скорость 55 м/час (скорость для данной модели запарного зрелышка).
Мыловка проводилась раствором поверхностно-активного вещества (ПАВ) с концентрацией 2 г/л при температуре 100 С. Раствор ПАВ (синтамид - моющий эмульгирующий препарат) использовался для повышения эффективности удаления гидролизованного активного красителя с поверхности материала. Это соединение характеризуется наличием сульфатной группы, связанной с алифатическим, ароматическим или ал кил ароматическим остатком.
Промывка осуществлялась последовательно: холодной водой - горячей водой - раствором ПАВ - теплой водой - холодной водой.
Качество промывки проверялось путем проглаживания утюгом мокрого образца между белой тканью. Если гидролизованный краситель окрашивал белую ткань, это означало, что промывка не удалила с поверхности ткани гидролизованный краситель, и её повторяли.
Методические основы оценки влияния текстильных вспомогательных веществ на свойства ткани и предпечатной композиции
Оценка влияния загустителей на жесткость ткани Использованные при печати активными красителями по хлопчатобумажным тканям природные и синтетические (на основе акриловой кислоты) загустители не взаимодействуют с активными красителями и хорошо удаляются с ткани при промывке. Проводились исследования предпечатной композиции с загустителями: альгинат HV, манутекс R/S, сольвитоза SA, принтекс в различных концентрациях 0,1, 0,3, 0,5, 1,0, 2,0 %. Данные концентрации выбраны для выявления оптимальной концентрации загустителя в предпечатной композиции, учитывая рекомендации для цифровой и традиционной печати.
Образцы ткани подготавливались в соответствии с методикой предпечатной подготовки текстильного материала: - пропитка образцов размером 5 х 15 см осуществлялась в чашке Петри; - отжим образцов на плюсовке до 70 % остаточной влажности; - сушка образцов при Т = 110 С , t = 3 мин.
Методика оценки жесткости ткани при выборе концентрации загустителя В качестве одного из параметров, характеризующих качество подготовки ткани под цифровую печать, является её жесткость. Придание ткани определенной жесткости (бумагоподобности) необходимо для её прохождения через принтер.
Загустители при высыхании образуют жесткую пленку полимера, которая и придает жесткость ткани. Влияние загустителей на жесткость ткани определялась по методу с переменной длиной образца. Схема определения жесткости ткани представлена на рис.2.3 [71]. Испытуемая полоска 1 длиной 150 мм и шириной 50 мм выпускается путем вращения цилиндров до тех пор, пока образец не коснется плоскости 4, наклоненной под углом а = 45 к вертикали. На плоскости 4 имеется шкала, по которой отмечается длина U проекции свешивающейся части полоски общей длиной 1.
Исследование влияния концентрации традиционных компонентов предпечатной композиции на качество подготовки хлопчатобумажных тканей и цифровой печати
В настоящее время расширяется ряд веществ, используемых для повышения качества цифровой печати за счет предпечатной подготовки текстильных материалов. К таким веществам относятся катионные соединения.
Катионные соединения обладают способностью адсорбироваться волокном, накапливаться на его поверхности и удерживаться на ней. Волокно покрывается пленкой из этого соединения, что придаёт волокну положительный заряд и дает возможность притягивать отрицательно заряженные частицы красителя.
Появление положительного заряда на хлопчатобумажной ткани способствует сорбции анионов активного красителя при массопереносе их из набухшей пленки загустителя на стадии фиксации (запаривание после печати) и последующей ковалентной фиксации. Поэтому в текстильной промышленности катионные соединения применяют для катионизации хлопчатобумажной ткани с целью повышения интенсивности окраски.
Для определения эффективного состава предпечатной композиции был проведен ряд экспериментов, в которых исследовалось повышение интенсивности окраски текстильного материала за счет подбора эффективной концентрации катионного соединения в предпечатной композиции.
Исследование катионизации хлопчатобумажной ткани в процессе предпечатной подготовки под цифровую печать активными красителями Исследования проводились для катионных соединений, имеющих различную химическую структуру и не содержащих формальдегид: Гидрокол ONE (Rudolf chemie) - четвертичное соединение полиаммония, Верификс ТР/35 (Kem-Pa-Тех БК-308) - четвертичная соль модифицированного полиалкиламина. Исследование степени катионизации хлопчатобумажной ткани проводились методом измерения ;- потенциала волокна. Изменение знака 4" потенциала с отрицательного на положительный означает соответствующую перезарядку волокна, а абсолютные значения - степень катионизации. Хлопчатобумажное волокно предварительно не обрабатывалось предпечатной композицией.
Результаты исследований влияния вида и концентрации катионного соединения в растворе КС1 на заряд хлопкового волокна, не прошедшего предпечатную подготовку, представлены таблице 3.1.
Как видно из полученных экспериментальных данных об изменении -потенциала катионные соединения способны активно сорбироваться на поверхности волокна в течение короткого времени, в результате чего происходит перезарядка поверхности волокна.
Максимальная перезарядка волокна наблюдается при концентрации катионных соединений в растворе 20 г/л. При этом величина перезарядки для препарата на основе четвертичного соединения полиаммония Гидрокол ONE выше, чем для препарата на основе четвертичной соли модифицированного полиалкиламина Верификс ТР/35. Более сильное влияние полиаммония на волокно объясняется большим изменением поверхностного заряда, связанным, как с более высокой величиной сорбции, так и строением соединения.
Полученные результаты изменения поверхностного заряда волокна хлопка под действием катионных соединений явились предпосылкой для исследований эффективных концентрации катионных соединений в составе предпечатной композиции методом измерения потенциала волокна.
Для цифровой струйной печати хлопчатобумажная ткань предварительно обрабатывалась предпечатными композициями, содержащими различные концентрации катионных соединений 0, 10, 15, 20, 30 и 40 г/л. Предпечатная композиция также содержала щелочной агент гидрокарбонат натрия (концентрация 30 г/л) и мочевину (концентрация 250 г/л). Для предпечатной композиции выбран загуститель альгинат HV. Концентрации компонентов предпечатной композиции выбраны по результатам проведенных экспериментальных исследований (глава 3.2.). Хлопчатобумажная ткань бязь подготавливалась по технологии предпечатной подготовки под цифровую печать, далее разделялась на волокна, и измерялся - потенциал.
Результаты исследований изменения - потенциала (мВ) хлопчатобумажной ткани, подготовленной для цифровой печати, приведены в табл. 3.2.
Изменение значений - потенциала поверхности хлопчатобумажного волокна из подготовленной с применением катионных соединений ткани, зависит от рН среды и сорбции ионов. В щелочной среде ткань имеет отрицательный заряд, который с увеличением концентрации катионного соединения растет. Заряд хлопчатобумажной ткани проходит через нулевое значение, соответствующее изоэлектрическои точке, и затем принимает положительное значение. Повышение ,- потенциала можно объяснить тем, что в процессе предпечатной подготовки катионное соединение наносится непосредственно на ткань путем плюсования. Такая предпечатная подготовка обеспечивает максимальное взаимодействие катионного соединения с целлюлозным волокном, значительно изменяя поверхностный заряд волокна
Из полученных данных видно, что максимальная катионизация волокна происходит при концентрации катионного соединения в составе предпечатной композиции 30 г/л для препарата Верификс ТР/35 и 20 г/л для препарата Гидрокол ONE.
Наличие максимума в зависимости - потенциала от концентрации катионного препарата связано с переходом от мономолекулярной к полимолекулярной сорбции препарата на поверхности волокна и блокированием заряженных групп препарата в нижних слоях сорбции.
Сравнение экспериментальных данных, приведенных в таблице 3.1 и 3.2, показывает, что предпечатная подготовка текстильного материала позволяет повысить поверхностный заряд волокна в 4 - 5 раз
