Способ заключительной отделки волокнисто-тканевого материала или изделия из него

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ ОТДЕЛКИ ВОЛОКНИСТОТКАНЕВОГО МАТЕРИАЛА ИЛИ ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕГО(71) Заявитель Государственное научное учреждение Научно-исследовательский центр проблем ресурсосбережения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Сечко Александр Эдуардович Новик Ирина Геннадьевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Научно-исследовательский центр проблем ресурсосбережения Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Способ заключительной отделки волокнисто-тканевого материала, содержащего полимерные нити или волокна, или изделия из указанного материала, включающий охлаждение материала или изделия до криогенной температуры и выдержку при этой температуре, отличающийся тем, что материал или изделие резко охлаждают прямым погружением в криогенную жидкость или орошением криогенной жидкостью в термокамере, выдержку осуществляют в течение 10-30 минут с последующим нагревом материала или изделия в естественных условиях до температуры окружающей среды. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед выдержкой материал или изделие охлаждают до температуры не выше -160 С. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве криогенной жидкости используют нетоксичные сжиженные газы естественного происхождения с температурой кипения не выше -160 С, в частности жидкий азот. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что криогенную жидкость берут в количестве,равном по массе количеству охлаждаемого материала или изделия. Изобретение относится к области отделочного производства волокнисто-тканевых материалов, содержащих полимерные нити или волокна, и может быть использовано для повышения износоустойчивости и снижения ломкости указанных материалов и изделий на их основе. Под волокнисто-тканевыми материалами в данном случае понимаются полотна, полученные ткачеством или вязанием из нитей, содержащих, по крайней мере, одно полимерное волокно. Отделочное производство волокнисто-тканевых материалов базируется преимущественно на химической технологии, в которой известно значительное число способов обработки, заключающихся в воздействии на поверхность материала растворами химических реагентов, при котором на ней формируется слой вещества-модификатора,обеспечивающий придание материалу необходимых эксплуатационных свойств 1. Недо 13902 1 2010.12.30 статком большинства модифицирующих химических реагентов является их высокая токсичность. Поэтому они экологически не безопасны как в производстве, так и при эксплуатации, а образующиеся отходы производства требуют дополнительных затрат на их утилизацию. Известны также безрастворные технологии модифицирования волокнисто-тканевых материалов, при реализации которых слой модифицирующего вещества осаждается на поверхность размещенного в реакционно-способной газовой среде материала при активации среды энергетическим воздействием - низкотемпературной плазмой, тлеющим разрядом,лазерным облучением 2. Реализация данного способа, как правило, связана с использованием сложного технологического и энергоемкого оборудования, требующего квалифицированного обслуживания. Существенно реже в отделочном производстве для модифицирования волокнистотканевых материалов используются безреагентные технологические методы, основанные на применении физических воздействий на материал. Например, известен способ гидравлического усиления текстильных материалов 3, в котором материал подвергается динамическому воздействию жидкой завесы, включающей в себя струи под высоким давлением, что приводит к улучшению характеристик, включая изнашиваемость кромок,стабильность, стойкость к истиранию, необходимые массу и толщину ткани. Недостатком данного способа является высокий расход воды, необходимый для достижения требуемого эффекта. Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ заключительной обработки чулочных изделий, представляющий собой медленное снижение температуры обрабатываемых изделий до криогенной в холодильной термокамере и выдержку при низкой температуре в течение интервала времени до 48 часов 4. Этот способ выбран в качестве прототипа. К его недостаткам относятся сложность реализации медленного снижения температуры, высокие затраты энергии на охлаждение в камере и длительность технологического цикла обработки. Заявляемое изобретение решает задачу создания простого в реализации, экономичного, экологически чистого безреагентного способа повышения износоустойчивости волокнисто-тканевых материалов, содержащих полимерные нити или волокна, и изделий из таких материалов. Решение поставленной задачи достигается тем, что заключительная отделка волокнисто-тканевого материала или изделий из указанного материала включает охлаждение обрабатываемого материала до криогенной температуры и выдержку при этой температуре. При этом материал или изделие резко охлаждают прямым погружением в криогенную жидкость или орошением криогенной жидкостью в термокамере, а выдержку осуществляют в течение 10-30 минут с последующим нагревом материала или изделия в естественных условиях до температуры окружающей среды. Перед выдержкой материал или изделие охлаждают до температуры не выше -160 С. В качестве криогенной жидкости применяют нетоксичные сжиженные газы естественного происхождения с температурой кипения не выше -160 С, в частности жидкий азот или другие. Криогенную жидкость берут в количестве, равном по массе количеству охлаждаемого материала или изделия. Использование в качестве хладагента нетоксичных и экологически безопасных сред позволяет исключить из технологического процесса операции их утилизации. Невысока и стоимость хладагентов, например, для 1 кг жидкого азота она составляет около 300 белорусских рублей, что экономически целесообразно. При реализации предложенного способа положительный эффект достигается тем, что в случае резкого охлаждения волокнисто-тканевых материалов погружением в криогенную жидкость, в связи с высокой скоростью охлаждения, в полимерных волокнах не успевают реализоваться релаксационные процессы, которые значительно замедлены при криогенных температурах, что приводит к частичному разрушению крупных кристалли 2 13902 1 2010.12.30 ческих образований и аморфизации материала. Таким образом, обработка уменьшает жесткость полимера, т.к. в аморфных областях упаковка молекул рыхлая и молекулярная подвижность не затрудняется, что облегчает изменение формы при деформировании и способствует проявлению вынужденной эластичности при больших нагрузках. Температурные напряжения, возникающие при шоковом охлаждении в жидком азоте,приводят к разрушению связей между некоторыми макрофибриллами поверхностного слоя волокна. Это способствует взаимному скольжению пачек макромолекул, деформированию надмолекулярной структуры и оптимизации шероховатости. В результате обработки на поверхности полимерных волокон образуется тонкий структурированный слой,обладающий свойствами антифрикционного покрытия. Данный способ обработки волокнисто-тканевых материалов, включающих полимерные нити или волокна, позволяет увеличить износостойкость материала в 1,5-3 раза, повысить механические характеристики на 10-20 . Следует отметить также, что вследствие снижения трения предотвращается прорубка полотна иглой, которая возникает при погружении иглы в полотно при пошиве изделий на швейных машинах. Единая совокупность новых существенных признаков позволяет решить поставленную задачу и достичь новый технический результат, что характеризует предложенное техническое решение с существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа. Применение на практике заявленного способа обработки позволяет решать поставленные в изобретении задачи. Заявляемый способ обработки характеризуется следующим примером. Для проведения заключительной отделки (криогенной обработки) трикотажных полотен чулочных изделий (состав 75 полиамид, 15 эластан) и полиамидных нитей, входящих в состав этих полотен, использовали технический жидкий азот по ГОСТ 9293,сосуд Дюара и термокамеру. Обработку трикотажных полотен и нитей проводили двумя способами методом прямого погружения образцов в сосуд Дюара с жидким азотом и методом орошения криогенной жидкостью в ее парах в термокамере в течение 10-30 минут. После обработки перед испытаниями все образцы выдерживались в течение 24 часов при комнатной температуре 21 С. Физико-механические показатели нитей исследовали методом определения нагрузки и относительного удлинения нитей при разрушении по ГОСТ 6611.2. Исследования на износостойкость трикотажных полотен при возвратно-поступательном движении проводили на трибометрической установке по схеме цилиндрплоскость. Усилие прижатия цилиндрического контртела к исследуемому образцу обеспечивалось нагрузкой 5 Н, испытания проводились в течение 1500 циклов. Образцы полотен закреплялись на картонных подложках. Ввиду сложности оценки потери массы в данном эксперименте степень интенсивности износа оценивали по отношению площади областей видимых разрушений к исходной площади образцов. Для получения сравнительных данных испытывались также контрольные образцы тканей без обработки. В результате механических испытаний полиамидных волокон из исследованных полотен установлено, что прочность образцов, обработанных по заявляемому способу, оказалась выше контрольных не менее чем на 10 , относительное удлинение при разрушении не менее чем на 20 . В результате испытаний на устойчивость к износу установлено, что охлаждение прямым погружением с охлаждением перед выдержкой до температуры прекращения активного кипения -196 С, а также методом орошения в парах криогенной жидкости в течение 10-30 мин увеличивает износоустойчивость в 1,5-3 раза. Увеличение времени выдержки при криогенной температуре уменьшает эффективность обработки. 3 13902 1 2010.12.30 Источники информации 1. Ковтун Л.Г. Химическая технология отделки трикотажных изделий Учеб. для вузов. - . Легпромбытиздат, 1989. - 232 с. 2. Патент 1659 1, МПК 06 5/20,06 10/08,06 10/10. Способ обработки волокнисто-тканевого материала / А.В. Рогачев, В.П. Казаченко, О.И. Палий. Заявл. 1994.05.23, опубл. 1997.03.30. 3. Патент 93005254 , МПК 04 1/46. Способ гидравлического усиления текстильных материалов, усиленные текстильные материалы / Дж. . Сигл, Дж. . Гринвэй,З. Мэйт, Ф.И. Мэлани. Заявл. 1993.05.04, опубл. 1995.08.10. 4.6,679,067,06 7/00 (20060101)29 71/02 (20060101)25 19/00 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4