Задание

1. Ознакомиться с теоретическими основами заключительной отделки и функциональной ролью препаратов для отделки тканей различного волокнистого состава.

2. Исследовать влияние Na₂CО₃, введенного в паровую активную среду, на адгезионную прочность клеевого соединения.

3. Оформить практические рекомендации по применению Na₂CО₃ для деструктирования поверхностного слоя на тканях с несминаемой и малоусадочной отделками; по применению в промышленности устройства для определения краевого угла смачивания и прогнозирования прочности клеевых соединений.

Оборудование, приборы, инструменты и материалы

Основные материалы различного волокнистого состава,

термоклеевые прокладочные материалы с клеевым покрытием. Химические материалы и композиции для активизации адгезионного контакта, например карбонат натрия Na₂C0₃, прессовое оборудование для дублирования (типа CS-313). Приборы для исследования прочности на расслаивание (типа СРМ-1), разрывная машина.

Вопросы для самопроверки

1. Каким видам заключительной отделки подвергаются хлопчатобумажные, льняные, шерстяные, шелковые и синтетические ткани?

2. Какое функциональное назначение имеют антистатическая, биоцидная, огнезащитная и другие виды заключительной отделки и как влияет каждый вид отделки на технологические процессы изготовления одежды?

3. Что такое лиофильность и лиофобность текстильного материала? Какие отделочные препараты оказывают влияние на эти свойства? Как они сказываются на технологии изготовления одежды и на каких операциях?

4. Дать понятие «смачиваемость» с указанием всех сил поверхностного натяжения. Что такое краевой угол смачивания и как он определяется экспериментально и по формуле Юнга? Как по величине угла смачивания прогнозировать прочность клеевого соединения на расслаивание?

5. Какой зависимостью связано капиллярное давление с поверхностным натяжением и краевым углом смачивания?

6. Что происходит при дублировании тканей с несминаемой и малоусадочной отделкой? Какие химические методы воздействия способствуют повышению прочности клеевых соединений на расслаивание?

7. Какое влияние оказывает механическая стирка в мыльно- содовых растворах на ткани с несминаемой и малоусадочной отделками?

8. Целесообразно использовать при изготовлении мужских и детских сорочек ткани без несминаемой и малоусадочной отделок?

9. Какие химические препараты можно использовать для поверхностного изменения состояния ткани с несминаемой и малоусадочной отделками?

10. Что происходит с поверхностным слоем ткани с несминаемой и малоусадочной отделками при внесении в паровую активную среду соответствующего химического препарата?

Лабораторная работа 6

Определение содержания формальдегида в текстильных материалах с заключительной отделкой

Цель работы: знать методы определения химических вредных веществ в текстильных материалах и уметь определить содержание формальдегида в конкретном текстильном материале

Рост производства одежды из синтетических материа­лов не снизил интереса к тканям из натурального сырья и, в первую очередь, из вискозных и хлопчатобумажных волокон. Объясняется это тем, что целлюлозные и гидратцеллюлозные волокна в сравнении с синтетическими обладают рядом важных достоинств: хорошими гигиеническими и экологическими свой­ствами, легкостью переработки, невысокой стоимостью и т.д. Однако повышенная гидрофильность волокон и обусловленная этим способность к сорбции молекул воды приводят к повышению сминаемости, быстрой потере приданной швейным изделиям формы и товарного вида. В свя­зи с этим одним из основных направлений в улучшении качест­ва швейных изделий из хлопчатобумажных и вискозных шта­пельных тканей является обработка текстильного материала специальными препаратами на основе предконденсатов термо­реактивных смол.

С позиции получения качественных швейных изделий целесообразно обработку предконденсатами термореактивных смол перенести из сферы текстильного отделочного в швейное производство. Обработка химическими активными средами в этом случае совмещается с влажно-тепловой обработкой швейных из­делий. Роль активных препаратов сводится к пластификации полимеров волокна и к снижению температурных воздействий на стадии подготовки текстильного материала к формованию. Устойчивый технологический эффект достигается за счет фик­сации в полимерной структуре материала введенных соедине­ний и локального или поверхностного, обратимого или необра­тимого изменения свойств деталей или швейных изделий.

В зависимости от химизма взаимодействия препаратов и целлюлозы различают три группы соединений:

- первую группу составляют соединения, молекулы ко­торых легче реагируют друг с другом, чем с гидроксильными группами целлюлозы, и поэтому в волокне образуется полимер­ная смола сетчатой структуры. К таким термосхватывающим препаратам относятся диметилолмочевина (мочевина и формальдегид), триметилолмочевина (меламин с формальдегидом), гексаметилолмеламин и др.

- вторую группу составляют соединения, которые в про­тивоположность препаратам первой группы, очень склонны к реакции с целлюлозой и в меньшей степени вступают во взаи­модействие друг с другом. За большую склонность к реакции с целлюлозой они получили название реактантов. К ним относят­ся метилольные производные этиленмочевины, ацетиленмочевины. пропиленмочевины.

Характерным технологическим свойством данной группы препаратов является тот факт, что нане­сенные на ткань, они сохраняют высокую устойчивость при хранении. Таким образом, термореактивная смола может долгое время на­ходиться в потенциально активном состоянии и проявить свои химические свойства только при определенной технологической операции в сфере швейного производства.

На способности со­хранять потенциальную активность продолжительное время построены технологические процессы "КАРАТРОНГ, " ФОРНИЗ", "СУПЕРКРИЗ'' и другие. К этой группе препаратов также относятся диметилолдиоксютиленмочевина, диметилолмонооксипропиленмочевина. В этих препаратах атомы водорода в эти­леновой или пропиленовой группировках замещены на гидроксильные группы.

- к третьей группе относятся препараты, предназначен­ные для придания тканям эффекта несминаемости в мокром состоянии и, прежде всего, производные дивинилсульфона. Например, бета-оксиэтилсульфон, тносульфатные соединения, а также метилолакриламид.

Все вышеуказанные препараты, которые используются при заключительной отделке по приданию специальных потре бительских свойств, выделяют со своей поверхности вредные химические вещества, как правило, в газообразном состоянии. Среди них особое место занимает формальдегид (муравьиный альдегид-НСОН (СН₂ = 0) - высокореакционноспособное низ­комолекулярное органическое соединение.

Интенсивность выделения зависит от:

- вида используемого препарата,

- характера нанесения и распределения препарата по толщине ткани и каждого волокна в отдельности,

- степени подготовки ткани и ее капиллярности.

- степени термо фиксации,

- степени промывки,

- параметров влажно-тепловой обработки швейных из­делий.

Проблема формальдегида остро стоит в текстильной промышленности и обусловлена двумя причинами:

- токсичностью формальдегида, предельно допустимая, концентрация которого не должна превышать 0,001 мг/м³;

- широким использованием производных формальдеги­да в отделке текстильных материалов, особенно при заключительной отделке.

Наибольшее практическое применение мочевины и меламиноформальдегидных производных находят при изго­товлении одежды способами "Каратрон", "'Суперкриз". "Форниз", "Слиерфорниз", "Дан-пресс", "Рив-Сет" и др., при­давая изделиям из целлюлозных волокон повышенную формоустойчивость, несминаемость. малоусадочность. Препараты должны иметь не менее двух реакпионноспособных формальдегидсодержащих гругш_: способных модифицировать линейный полимер целлюлозы и редкосшитой наподобие кератина шер­сти. Самым распространенным сшивающим агентом является циклическая этиленмочевина (4.5 - гидроксиэтиленмочевина), или карбамол ЦЭМ.

Современный ассортимент швейных изделий из тек­стильных материалов на целлюлозной основе не может быть изготовлен без придания формоустойчивости. С другой сторо­ны, все возрастающие требования к швейной продукции по ток­сикологическим характеристикам и жесткие требования к тек­стильным материалам по содержанию формальдегида в отде­лочных препаратах, в рабочей зоне и атмосфере ставят перед производителями и переработчиками, перед потребителями формальдегидсодержалщх препаратов следующие задачи:

- снижение содержания формальдегида в препаратах и, следовательно, в швейных изделиях различного ассортимента, в рабочей зоне, в атмосфере, в сточных водах и отходах тек­стильных материалов до норм, разработанных международны­ми и национальными организациями по стандартизации;

- разработка экспрессных, надежных, точных и нетру­доемких методов определения содержания формальдегида в швейных изделиях соответствующего ассортимента, которые положены в основу международных и национальных стандар­тов типа "ЭКОТЕКС 100".

Интенсивность выделения из тканей вредных химических веществ с единицы площади материала в единицу времени необходимо учитывать как производственную вредность (химический фактор) при расчетах систем вентиляции на швейных предприятиях.

Предельно допустимые нормы содержания формальдегида (Ф)

Следует различать нормы содержания Ф в препаратах, тканях, в швейных изделиях, в подготовительном, раскройном, швейном и отделочном цехах, в атмосфере и в сточных водах.

Нормы содержания препарата ужесточаются с каждым годом и различаются в зависимости от разных стран, особенно жесткие нормы в странах Скан­динавии, которые стали инициаторами создания проекта стандарта «ЭКОТЕКС 100», стандарт регламентирует содержание вредных веществ, в том числе и Ф, в текстильных материалах различного назначения.

В таблице 9 приведены нормы стандарта «ЭКОТЕКС 100» по Ф, которые применяются в качестве требований конкретного заказчика к конкретному производителю.

Согласно новому российскому стандарту ГОСТ Р 50729-95 (Материалы текстильные. Предельно допустимые концентрации свободного формальдегида, дата введения 1996.01.01) установ­лены следующие предельно допустимые концентрации свободного формальдегида (ПДК) для материалов бытового назначения (ткани и изделия льняные, полульняные, хлопчатобумажные и смешанные) (табл. 10).

Таблица 9 – Предельно допустимые нормы по ЭКОТЕКС 100 содержания Ф в текстильных материалах различного назначения в мкг/г (ррм)

Виды ТМ	ТМ для одежды, одежда	Напольные покрытия	Мебельные ткани, драпировка	Одеяла, подушки	Постельное белье, подкладка, покрывала	Матрацы	ТМ для дома	ТМ для детской одежды	Кожа и изделия из нее
В мате риале	300 75	300	300	75	75 20	75	300×20 75	20	300 75
Эмиссия в воздух	-	01	-	-	-	01	-	-	-

Таблица 10 – Предельно допустимые нормы содержания Ф по стандарту России в мкг/г (ррм)

Группа I содержание Ф до 1000 мкг/г (ррм)	Группа II содержание Ф до 300 мкг/г (ррм)	Группа III содержание Ф до 75 мкг/г (ррм)	Группа IV Без содержание Ф
Материалы текстильные для изделий пальтово-костюмного ассортимента	Материалы текстильные для изделий платьево-блузочнного ассортимента и сорочек верхних	Материалы текстильные для нательного и постельного белья, в т.ч. для детей всех возрастных групп, кроме детей в возрасте до 1 года	Материалы текстильные для детей в возрасте до 1 года

При использовании формальдегидосодержащих препаратов в отделке текстильных материалов формальдегид может выделяться в рабочую зону оборудования и в отделочном, и в швейном производствах. В таблице 11 приведены нормы ПДК в рабочей зоне, принятые в разных странах.

Таблица 11 – Предельно допустимые нормы содержания Ф в рабочей зоне

Страна	Содержание Ф на рабочем месте, мкг/(ррм)
Бельгия Дания Германия Финляндия Франция Греция Англия Россия Италия Голландия Норвегия Австрия Швеция Швейцария	0,3 0,3 0,5 1 0,5 2 2 0,5 0,3 1 0,5 0,5 0,5 0,5

Методы определения содержания формальдеги­да

Все методы определения формальдегида можно разде­лить на три категории:

- определение свободного Ф. проводят в условиях, ис­ключающих пиролиз солей, в результате которого могло бы произойти высвобождение химически связанного Ф;

- определение свободного и высвобождающегося Ф в условиях, имитирующих те, условия возникающие на стадиях хранения и применения формальдегидсодержащих препаратов и текстильных материалов, обработанных этими препаратами;

- определение общего содержания Ф, находящегося в свободном и химически связанном виде. В этом случае применяются жесткие условия, в которых весь химически связанный Ф высвобождается в результате гидролиза.

Жесткого деления между этими методами не существу­ет в силу обратимости реакции формальдегида с аминогруппа­ми. В нормальных условиях (рН~7, комнатная температура) связь Ф с амино- и гидроксильными группами достаточно ста­бильна и классификация методов для практики вполне прием­лема.

Скорость и глубина гидролиза связей Ф с амино- и гидроксильными группами определяются следующими пара­метрами:

- рН среды: чем более кислая и щелочная среда, тем быстрее происходит гидролиз и высвобождение связанного Ф, переходящего в свободную форму;

- температура: чем выше температура, тем быстрее протекает гидролиз;

- продолжительность воздействия кислот или щелочей;

Существует четыре группы методов количественного определения формальдегида: титриметрический. гравимет­рический, фотометрический и инструментальные на основе газовой и газожидкостной хроматографии. Первые два метода обычно используются в тех случаях, когда формальдегид в ткани швейного изделия находится в больших количествах, а два последних - в малых концентрациях.

Титриметрический метод. Реакция с сульфитом натрия

Ф в водной среде реагирует с сульфитом натрия, образуя

бисульфитное производное, при этом выделяется свободный гидроксид натрия:

СН₂0 + Na₂S0₃ + Н₂0 -> СН₂ (NaS0₃)0H + NaOH (метод прост, точен и экспрессивен).

Методика. 50 мл свежеприготовленного 1М раствора Na₂S03 (126 г безводного Na₂S04 растворяют и разводят в дистиллированной воде до 1 л) заливают в колбу Эрленмайнера с добавкой 2-3 капель индикатора тимолфталеина и нейтрализуют разбавленной кислотой (НС1 или H₂S0₄) до исчезновения синего цвета. Взвешивают образец (с погрешностью 0,0001 г), содержащий приблизительно 1.0 г Ф. и вносят в колбу с сульфитом. После этого титруют медленно стандартным раствором кислоты до тех пор, пока цвет индикатора не восстановится. Можно обойтись без индикатора. В этом случае нейтрализацию раствора сульфита натрия и реакционную смесь следует титровать кислотой до рН = 9,6, контролируя титрование на рН-метре. Содержание Ф в образце рассчитывается по формуле (8):

, %, (8)

где, V_K - объем кислоты, идущей на титрование;

- молярность кислоты;

Wo6 - масса образца, г.

Фотометрический метод. Использование реагента Шиффера

Известно, что азометиновые соединения (реагент Шиффера) избирательно реагируют с альдегидами.

В основу колориметрического метода обнаружения формальдегида положена реакция бисульфигного производного фуксина с Ф.

В сильнокислотной среде проявляется специфическое сине-фиолетовое окрашивание, интенсивность которого зависит от температуры и времени реакции. Максимум окраски проявляется через 13 часов при 35 °С.