Пигментная печатная композиция на основе полиуретановых компонентов (варианты)

Пигментная печатная композиция на основе полиуретановых компонентов (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области красильно-отделочного производства текстильной промышленности, а именно к пигментным печатным композициям для колорирования текстильных материалов, и может быть использовано для получения эффективных в применении малокомпонентных композиций для расцвечивания текстильных изделий.

Известна композиция для печати текстильных материалов пигментами ф. Basf [Сборник докладов // Her Perkuhn «Пигментная печать», апрель 1996 г.], содержащая, г/кг:

Пигмент	20
Лупринтол РЕ	5
Лутексал HEF	25
Гелизарин биндер UDR	120
Вода	До 1000

Гелизарин биндер UDR представляет собой жидкотекучую водную дисперсию пленкообразующих, самосшивающихся сополимеров на основе акрилата, обладает высокой атмосферостойкостью.

Лутексал HEF - синтетический загуститель на основе эфиров (мет)акриловых кислот.

Лупринтол РЕ - эмульгатор, способствующий стабильному и тонкому распределению твердых веществ (биндеров, пигментов, мягчителей) в печатной краске.

Однако композиция имеет следующие недостатки:

- низкая устойчивость окраски напечатанных этим составом материалов к физико-химическим и физико-механическим воздействиям;

- высокая вероятность образования брака на трикотаже: неровнота отпечатка;

- забивание сетчатых шаблонов и налипание краски на валы технологического оборудования;

- высокая стоимость композиции.

Известна также композиция для печатания [Патент 2387748, RU, Состав для печатания пигментами текстильных материалов / Козлова О.В., Алешина А.А., Рудыка В.И., заявлен 01.12.2008, опубл. 27.04.2010], г/кг:

Пигмент	20-30
Рузин-14	60-80
Акремос-402	80-100
Вода	До 1000

Рузин-14 используют в качестве связующего, представляет собой сополимер бутилметакрилата с глицидилметакрилатом, изоборнилметакрилатом, итаконовой кислотой и стиролом, полученный методом эмульсионной полимеризации.

Акремос-402 - загуститель, представляющий собой сополимер (мет)акриловых мономеров, полученный методом эмульсионной полимеризации.

Отпечатки на текстильном материале, полученные данной композицией, имеют невысокую устойчивость к стирке, поту, сухому и мокрому трению (4/4).

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является состав для печатания текстильных материалов из целлюлозосодержащих или полиэфирных волокон [АС 1800861, SU, Способ печатания текстильных материалов из целлюлозосодержащих или полиэфирных волокон / Костына М.В., Мищенко А.В., Сарибеков Г.С., Непышневский В.М., Самнгулин Ф.Х., Мошаров О.Я., заявлено 11.12.1990, опубл. 27.04.1996 г.], мас.%:

Пигмент	0,5-1,5
Анионная водная дисперсия ПУ на
основе полиэфира, диизоцианата и
нейтрализованного триэтиламином
продукта реакции
оксиалкилированного ксилита с
малеиновым ангидридом с
содержанием ионных центров	24-32
мэкв на 100 г полиуретана (30%-ная)	10-50
Загустка (2,5-3,0%-ная)	Остальное

Анионная водная дисперсия является связующим веществом.

Однако фиксация на материале печатной краски приведенного состава происходит при повышенных температурах: 145-150°С в течение 3-4 минут, при этом для композиций наблюдаются низкие показатели устойчивости к сухому трению.

Настоящее изобретение призвано преодолеть недостатки описанных выше печатных композиций и обеспечить более высокую прочность отпечатков к сухому трению, а также повысить мягкость грифа, при использовании отечественных компонентов композиций.

Задачами настоящего изобретения являются повышение устойчивости отпечатков к сухому трению, повышение мягкости и эластичности отпечатков за счет использования водных ПУД, а также комплексного полиуретансодержащего загустителя, снижение проникновения печатной краски на изнаночную сторону текстильного материала, снижение расхода дорогостоящих ТВВ, в том числе и экологически небезопасных формальдегидсодержащих препаратов, сокращение расходов на производство за счет применения отечественных препаратов, сокращение энергозатрат за счет снижения температуры фиксации отпечатков.

Технический результат - повышение устойчивости окрасок к сухому и мокрому трению, улучшение мягкости грифа напечатанных изделий, снижение степени проникновения печатной краски на изнаночную сторону материала, отсутствие «забивания» сетчатых шаблонов для шелкотрафаретной печати, снижение расхода ТВВ в печатном составе, экономия затрат на производство и повышение экологической безопасности технологического процесса пигментного печатания.

Поставленная задача решена разработкой пигментной печатной композиции на основе полиуретановых компонентов для отделки текстильных материалов, которая включает пигмент, связующее вещество - препараты марки Аквапол 11 или Аквапол 15, представляющие собой гидрофилизированные полиуретанмочевины, не содержащие свободных изоцианатов, а также загустку - смесь модифицированной альгинатной загустки Манутекс RS и ассоцативного ПУ загустителя Лапрол ДЗ в соотношении компонентов 10:1 или другие синтетические загустители: Lutexal HEF (ф. BASF), или Thickener N (ф. CePolTex), или Rheovis PU (ф. BASF), и дополнительно содержит мягчитель (Вайхмахер HP или Трацкан ГФ), г/кг:

Пигмент	10-50
Аквапол 11(15)	80-200
Мягчитель	20
Загустка (Манутекс RS (4,5%) 10:1 с Лапрол ДЗ)	до кг

Пигментная печатная композиция на основе полиуретановых компонентов для отделки текстильных материалов включает пигмент, связующее вещество - ПУД Аквапол 12, или Аквапол 21, или Аквапол 23 в соотношении 1:1 с ПВА, а также загустку на основе синтетических загустителей: Lutexal HEF (ф. BASF), или Thickener N (ф. CePolTex), или Rheovis PU (ф. BASF), и дополнительно содержит мягчитель (Вайхмахер HP или Трацкан ГФ), г/кг:

Пигмент	30
Аквапол 12 (21, 23)	90
ПВА	90
Загуститель (Lutexal HEF)	15
Мягчитель	20
Вода	до 1000

Отличительными признаками композиции является использование в качестве пленкообразующих связующих препаратов Аквапол 11 или Аквапол 15, представляющих собой гидрофилизированные полиуретанмочевины, не содержащие свободных изоцианатов, в том числе использование препаратов Аквапол 12, или Аквапол 21, или 23 в соотношении 1:1 с ПВА, необходимого для повышения устойчивости покрытий к физико-химическим воздействиям.

Еще одной отличительной особенностью предлагаемой печатной композиции является применение в ней комплексного загустителя «Манутекс RS - Лапрол ДЗ», где Манутекс RS представляет собой модифицированный альгинатный загуститель, а Лапрол ДЗ ассоциативный уретановый загуститель.

Настоящее изобретение позволяет:

- повысить устойчивость окрасок к основным видам физико-химических и физико-механических обработок;

- исключить забивание сетчатых шаблонов мелкой линиатуры (до №90);

- получить мягкие и эластичные отпечатки;

- обеспечить ровноту отпечатков на трикотажном полотне после растягивания (не дает растрескивания отпечатков);

- снизить температуру фиксации до 90°С при времени обработки 3-5 минут.

К тому же предлагаемая композиция позволяет получить следующие преимущества:

- основные компоненты композиции являются доступными отечественными препаратами, что позволяет предприятиям сократить время и снизить финансовые затраты, связанные с доставкой сырья и поиском подходящих препаратов;

- композиция более дешевая за счет применения меньшего количества ТВВ, а также за счет использования меньшего количества загущающего компонента;

- композиция на основе ПУД Аквапол 15 является экологически безопасной; исключает использование вредных формальдегидсодержащих препаратов.

Перечисленные преимущества достигаются за счет использования в качестве пленкообразующих ПУД марки Аквапол:

- Аквапол 11 на основе ароматического изоцианата и полифурита

(ТУ 2251-372-10488057-2004);

- Аквапол 12 на основе алифатического изоцианата и полифурита

(ТУ 2251-061-10488057-2011);

- Аквапол 15 на основе алифатического изоцианата и простого полиэфира;

- Аквапол 21 на основе алифатического изоцианата и сложного полиэфира (ТУ 2251-37910488057-2007);

- Аквапол 23 на основе ароматического изоцианата и сложного полиэфира.

Все дисперсии относятся к анионно-стабилизированным. ПУД Аквапол 15 является экологически безопасной, не содержит органических растворителей.

Для обеспечения сочетания необходимой мягкости, эластичности и прочности пленки связующего обычно используют два типа полимеров: дающие мягкие, пластичные пленки и жесткую сшивающую составляющую [Одинцова О.И., Козлова О.В., Смирнова O.K., Мельников Е.Н. Оценка эффективности использования отечественных акриловых полимеров в пигментной печати // Текстильная химия. - 1998. - №1(13). - С. 24-28]. Дисперсии Акваполы 12, 21, 23 не обеспечивают полной устойчивости окраски. Настоящим изобретением предложено оптимальное соотношение дисперсий и дополнительных сшивающих агентов для получения отпечатков средней жесткости и хорошей прочности.

Применение в качестве дополнительного сшивающего агента ПВА позволяет получить и прочные и наиболее мягкие отпечатки при соотношении (1:1) к количеству дисперсии. Данное изобретение также позволяет снизить себестоимость композиций. Введение в рецептуру пленкообразующих ПУД Акваполы 12, 21 и 23 улучшает такие свойства напечатанных текстильных материалов, как мягкость, эластичность, добротность, а также, за счет образования прозрачных пленок - интенсивность цвета и чистоту окрасок. Такие дисперсии хорошо совместимы с ПВА эмульсией. Аквапол 11 и Аквапол 15 не требуют применения дополнительных сшивающих агентов.

Также печатный состав содержит загущающие препараты:

Манутекс RS - альгиновая кислота, модифицированная солями кальция; ГОСТ 4006-97;

Лапрол ДЗ - ассоциативный уретановый загуститель производства НПП «Макромер»; рН=3,5-5,5; η=150-600 мПа⋅с; m_{сух. в-ва}=25-30%.

Использование комплексной загустки «Манутекс RS - Лапрол ДЗ» при оптимальном соотношении компонентов 10:1 позволяет повысить мягкость грифа отпечатков в сравнении с отпечатками, полученными на основе модифицированного альгинатного загустителя. Кроме того, использование комплексной загустки позволяет сократить расход пигментного красителя и снизить степень проникновения краски на изнаночную сторону по сравнению с применением индивидуального полиуретанового загустителя.

Таким образом, применение смеси природных и синтетических загусток позволяет улучшить качество печати по колористическим и печатно-техническим показателям.

При печатании пигментами с использованием ПУД могут быть использованы и другие известные промышленности синтетические загущающие препараты, такие как Lutexal HEF (ф. BASF), Thickener N (ф. CePolTex), Rheovis PU (ф. BASF) и др.

В рецептуре краски могут быть использованы следующие пигменты: Minerprint Royal Blue R h/c (ф. Minevra, Италия); Olive Green Texprint TCM и Red Textprint TI.6N (ф. Eurotext, Испания); пигмент голубой фталоцианиновый ТП (ТУ 6-38-05 800142-288-98) и др.

В случае необходимости в композицию можно добавлять традиционно применяемые мягчители:

Вайхмахер HP (марки «Принтофикс» ф. Clariant) - водная эмульсия полимерного мягчителя на полиэтиленовой основе и силиконового масла с рН=7,5-8;

Трацкан ГФ (ф. Travers) - силиконовый гидрофильный мягчитель для махровых изделий, тканей и трикотажа из целлюлозных и смесовых волокон, представляет собой неионогенную эмульсию на основе производных силоксанов и поверхностно-активных веществ.

Печатные композиции готовят, соблюдая некоторую последовательность.

Пример 1

Загустку на основе Манутекс RS готовят в виде 4,5%-ого водного раствора по известной технологии, при нагревании до t=60°C. Затем загустку охлаждают до комнатной температуры. К десяти частям загустки Манутекс RS добавляют одну часть загустителя Лапрол ДЗ и тщательно перемешивают. В необходимое количество загустки добавляют связующее (Аквапол 11 или Аквапол 15), затем ТВВ (мягчитель), далее пигмент, к маточному составу.

Пример 2

Загустку из ПУ загустителя получают путем добавлением воды к товарной форме загустителя. При смешивании Лапрол ДЗ и/или Rheovis PU с водой необходимо выдержать достаточное время для набухания загустителя в смеси до полной гомогенности состава (около 30 минут). Загуститель Lutexal HEF готовится практически моментально, длительного времени выдерживания не требуется. В необходимое количество загустки добавляют связующее (Аквапол 12, или Аквапол 21, или Аквапол 23), затем ТВВ (дополнительный сшивающий агент, мягчитель), далее пигмент, к маточному составу.

Печать текстильных материалов или изделий проводят по традиционной трафаретной технологии, композицию наносят с помощью ракли через трафаретные печатные формы с размером сетки в диапазоне от №43 до №90. Достаточно двух проходов ракли для равномерной окраски.

Оптимальной температурой фиксации пленок на основе предлагаемых печатных композиций, обеспечивающей прочную фиксацию отпечатка с субстратом, является температура от 90°С, 3-5 минут. Примеры композиций по изобретению представлены в табл. 1.

Показания физико-механических свойств определяли по следующим характеристикам: жесткость, интенсивность, степень проникновения печатной краски, четкость контура рисунка, устойчивость отпечатков к стирке, трению, глажению.

Величина растекания или расширения слоя печатной краски при нанесении ее на ткань зависит от вязкости печатной краски и от давления, создаваемого между раклей, печатной краской и тканью. Она обозначается как ΔL, и определяется по формуле: ΔL=K/η, где K=0,46. Реологические свойства (η) определяют с помощью вискозиметра «Реотест-2».

Степень проникновения печатной краски в ткань при печатании определялась методом оценки белого цвета в образце с лицевой и с изнаночной сторон.

Степень проникновения:

[(K/S)_{исх. тк.}-(K/S)_изн.]/[(K/S)_{исх. тк.}-(K/S)_{лиц. ткани}]×100%

Для определения степени проникновения печатной краски в ткань проводится печать по тканям различной плотности. Затем определяется значение K/S изнаночной и лицевой стороны отпечатка и рассчитывается степень проникновения печатной краски в ткань.

Жесткость полотен определяли по методу консоли в соответствии с геометрической нелинейной теорией изгиба упругой нити при больших перемещениях в условиях ее нагружения мертвым грузом.

Методика и техническое обеспечение опытного определения жесткости нити при изгибе, разработанные И.Б. Цыгановым [Щербаков, В.П. Прикладная и структурная механика волокнистых материалов / В.П. Щербаков. - М.: 2013. - 304 с.], заключаются:

1) в подготовке образца нитей (в нашем случае напечатанного образца) с пластиной на конце,

2) в измерении прогиба нитей (напечатанного образца),

3) в решении системы уравнений в программе MathCAD.

Данные для построения спектров отражения получали с помощью спектрофотометра «CM-3600d» итальянской фирмы Minolta (Япония) с программным обеспечением фирмы Orintex (Италия). По таблице перевода находили значение интенсивности окрасок K/S (Функция Гуревича-Кубелки-Мунка) на основании спектрального коэффициента отражения R_λ (%). Расчеты произведены на ЭВМ с использованием специальной программы.

Обычно определение цветовых характеристик проводится в равноконтрастной системе CIE L*a*b*, которая является трансформацией цветового пространства XYZ. Ниже приведены уравнения преобразования системы XYZ в систему CIE L*a*b*

Насыщенность (с) рассчитывали по формуле

- устойчивость окрасок к стиркам - по ГОСТ 9733.4-83;

- устойчивость окрасок к трению - по ГОСТ 9733.27-83;

- устойчивость окрасок к глажению - по ГОСТ 9733.7-83.

Показатели качества печати хлопчатобумажной ткани представлены в табл. 3. Данные приведены для исследуемых связующих, номера которых соответствуют составам в табл. 1, также представлены данные по прототипу, номера которых соответствуют составам в табл. 2. Из данных таблицы следует, что прочность окрасок к сухому трению увеличивается. При этом наблюдаются высокие показатели мягкости грифа, интенсивности окраски и низкие показатели степени проникновения печатной краски на изнаночную сторону табл. 4, 5.

1. Пигментная печатная композиция на основе полиуретановых компонентов для отделки текстильных материалов, которая включает пигмент, связующее вещество - препараты марки Аквапол 11 или Аквапол 15, представляющие собой гидрофилизированные полиуретанмочевины, не содержащие свободных изоцианатов, а также загустку - смесь модифицированной альгинатной загустки Манутекс RS и ассоциативного полиуретанового загустителя Лапрол ДЗ в соотношении компонентов 10:1 или другие синтетические загустители: Lutexal HEF, или Thickener Ν, или Rheovis PU, и дополнительно содержит мягчитель Вайхмахер HP или Трацкан ГФ, г/кг:

Пигмент	10-50
Аквапол 11 (15)	80-200
Мягчитель	20
Загустка (Манутекс RS (4,5%) 10:1 с Лапрол ДЗ)	до кг

2. Пигментная печатная композиция на основе полиуретановых компонентов для отделки текстильных материалов включает пигмент, связующее вещество - полиуретановая дисперсия Аквапол 12, или Аквапол 21, или Аквапол 23 в соотношении 1:1 с ПВА, а также загустку на основе синтетических загустителей: Lutexal HEF, или Thickener Ν, или Rheovis PU, и дополнительно содержит мягчитель Вайхмахер HP или Трацкан ГФ, г/кг:

Пигмент	30
Аквапол 12 (21, 23)	90
ПВА	90
Загуститель (Lutexal HEF)	15
Мягчитель	20
Вода	до 1000