Химическая технология текстильных материалов. Ч.3. Печатание и заключительная отделка. Учебное пособие

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна»

В. А. Епишкина Р. Н. Целмс

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Часть 3. ПЕЧАТАНИЕ И ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ОТДЕЛКА

Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия

Санкт-Петербург

2017

УДК 677.027(075.8) ББК 37.230.5я73

Е67

Рецензенты:

кандидат технических наук, доцент Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна

А. П. Михайловская;

генеральный директор ООО «Индантрен»

Л. В. Селиванова

Епишкина, В. А.

Е67 Химическая технология текстильных материалов. Часть 3. Печатание и заключительная отделка: учеб. пособие / В. А. Епишкина, Р. Н. Целмс. – СПб.: ФГБОУВО «СПбГУПТД», 2017. – 81 с.

ISBN 978-5-7937-1528-7

Учебное пособие представляет собой практическое руководство к выполнению лабораторных работ по изучению технологических процессов печатания и заключительной отделки текстильных материалов. В нём содержатся сведения о современном уровне развития технологий и оборудования для осуществления процессов узорчатой расцветки и заключительной отделки текстильных материалов различного волокнистого состава. Особое внимание уделено печатным краскам, их свойствам и способам их приготовления. Рассматриваются вопросы применения различных видов загустителей и типов загусток в печатных составах, содержащих разные классы красителей и красящих веществ. Приводятся сведения об особенностях, свойствах и возможностях использования в печатных красках современных синтетических загустителей на основе акриловых сополимеров. В представленных в пособии лабораторных работах используются современные технологии, наиболее перспективные классы красителей, текстильно-вспомогательных веществ, обеспечивающие высокое качество печати и различные виды заключительной отделки текстильных материалов, отвечающие требованиям экологической безопасности.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 18.03.01 – Химическая технология и по направлению подготовки 54.00.00 – Искусство костюма и текстиля.

2

ВВЕДЕНИЕ

Процессы печатания и заключительной отделки являются завершающими в общей технологии химической отделки текстильных материалов, обеспечивая им комплекс потребительских свойств и повышение конкурентоспособности.

Узорчатая расцветка текстильных материалов методом печати является одним из наиболее значимых способов художественного оформления текстильных изделий. Разнообразие способов печатания и применение перспективных классов красителей, красящих веществ, загустителей, текстильновспомогательных веществ (ТВВ) и высокотехнологичного оборудования позволяет существенно расширить ассортимент текстильной продукции различного волокнистого состава.

В процессах заключительной отделки текстильные материалы приобретают необходимые в зависимости от назначения свойства как общего (безусадочность, малосминаемость), так и специального характера (гидрофобность, пониженная горючесть, биостойкость и т. д.). Современные текстильные материалы должны обеспечивать высокую комфортность, облегчать эксплуатационный уход, иметь высокий уровень эффектов отделки и их перманентность. В соответствии с требованиями стандарта «Экотекс-100» применяемые отделочные препараты и аппретирующие составы должны быть максимально безопасными (нетоксичными).

3

1. СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ УЗОРЧАТОЙ РАСЦВЕТКИ ТЕКСТИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Художественное оформление текстильных изделий во многом связано с их назначением. В условиях модернизации текстильной промышленности и широкого использования компьютерной техники художественное проектирование становится все более значимым, так как оно влияет на весь комплекс потребительских свойств текстильных изделий, обеспечивая им конкурентоспособность.

При проектировании эстетического облика текстильных изделий важнейшее значение имеет их колористическое оформление в виде узора, рисунка, орнамента.

Существуют различные способы получения узора на текстильных материалах:

в процессе прядения, при смешении различных по цвету волокон (ме-

ланж);

в процессе ткачества – жаккардовые ткани, пестроткачество;

на готовых тканях (ручная роспись и набивка, аэрография, на печатных машинах с гравированными валами и сетчатыми шаблонами, способ переводной печати, способ полихроматического крашения).

Узорчатая расцветка текстильных материалов методом печати является одним из наиболее значимых способов художественного оформления текстильных изделий, несмотря на сложность и многоступенчатость технологии, большие затраты различных видов ресурсов: водных, тепловых и трудовых, значительный расход красителей и ТВВ.

Ручная роспись, в том числе и методом батик, используется в основном по тканям из натурального шелка, реже – по хлопчатобумажным, для оформления штучных изделий из натурального шелка (платки, шарфы, купоны и т. д.) в галантерейной промышленности. Ручная роспись на изделиях осуществляется

втехнике холодного батика. Способ горячего батика в отечественной промышленности практически не применяется из-за низкой производительности.

Способ полихроматического крашения основан на разбрызгивании из специальных сопел тонких струй слегка загущенных растворов красителей различных цветов на движущееся полотно ткани. Способ позволяет получать рисунки, которые нельзя спрогнозировать и воспроизвести по цветовой гамме. Современные установки для полихроматического крашения укомплектованы микропроцессором для управления формированием рисунка по программе. Способом «полихром» расцвечиваются ткани, трикотажные полотна, ковры, нетканые материалы и т. д. Способ находит применение при оформлении верхней одежды, декоративных тканей, головных платков. Интересные эффекты можно получить при использовании полихроматического крашения и способа печати сетчатыми шаблонами.

4

Способом аэрографии в настоящее время пользуются при разработке малосерийных текстильных изделий (купоны для блузок, платьев, шарфов, косынок), а также при оформлении портьерных и мебельных тканей, расцвечивания натурального и искусственного меха. Рисунок на ткани (чаще всего из натурального шелка) получают распылением раствора красителя специальным прибором – аэрографом (пульверизатором) через трафарет, на котором вырезается орнамент. Размер трафарета может соответствовать полному раппорту рисунка или его части. В зависимости от этого количество трафаретов может достигать 30 и более.

Способ переводной печати (способ сублистатик или термопечать) используется для текстильных материалов из химических волокон (полиамидных, полиэфирных, ацетатных, триацетатных или полиакрилонитрильных). Рисунок, предварительно нанесенный на носитель (например, бумагу) переводится на ткань или трикотажное изделие методом сублимации. При этом на специальных каландрах бумага с нанесенным на ее поверхность рисунком соприкасается с текстильным материалом и вместе с ним подвергается воздействию высокой температуры и давлению. Этот способ позволяет получать рисунки любой сложности, наносить многоцветные узоры на трикотажные полотна и очень тонкие ткани, воспроизводить без искажения рисунки с геометрическим расположением фигур и поперечными полосами. Применяя этот способ, можно получить до 12 тыс. тонов и полутонов при высокой четкости контуров рисунка. Отсутствие необходимости закрепления красителя, промывки и последующей сушки обеспечивает существенную экономичность и снижение экологической нагрузки на окружающую среду.

Печатание машинами с гравированными валами (глубокая печать) широко использовалось до середины ХХ в. для получения рисунков на хлопчатобумажных и вискозных тканях. Рисунки, наносимые на ткани с помощью металлических валов, очень разнообразны: в основном линеарного и пятнового характера, построенные на сочетании различного решения линии и пятна, допускается светотеневая разработка. Печатание гравированными валами обеспечивает высокую точность установки раппорта, полную пропечатку плоскостей, четкость контуров на тканях любой плотности. Однако печатание этим способом является весьма трудоемким и металлоемким процессом. Современные печатные машины с гравированными валами характеризуются улучшенной конструкцией отдельных узлов и механизмов при сохранении основного принципа печатания валами с углубленной гравюрой. Это приводит к повышению производительности оборудования (скорость печатания достигает 180–200 м/мин) и улучшению качества печати (можно печатать любые ткани и полотна, даже легко деформируемые, в том числе трикотажные и нетканые материалы).

Способом фотофильмпечати можно расцвечивать ткани с использованием плоских сетчатых или ротационных шаблонов. Главным преимуществом способа фотофильмпечати является возможность быстрого воспроизведения с

5

фотографической точностью самых сложных рисунков. Вначале способ печатания тканей сетчатыми шаблонами был исключительно ручным. В процессе совершенствования способа отдельные ручные операции заменялись частично механизированными. В настоящее время используются карусельные печатные машины с плоскими сетчатыми шаблонами для получения рисунков на готовых изделиях – чулках, футболках, деталях кроя. При современном уровне техники такие машины представляют интерес лишь для предприятий, выпускающих продукцию небольшими партиями. На современных машинах с плоскими сетчатыми шаблонами «Мекканотессиле» и «Реджиани» (Италия), «Циммер» (Австрия), «Шторк» (Нидерланды) и других можно печатать ткани как из натуральных, так и химических волокон и нитей, а также при необходимости воспроизведение особо сложных многоцветных рисунков с плотным трафлением. Этим способом возможно печатать большие плоскости гладкого фона, большой раппорт, применять живописные накладки цвета на цвет. Раппорт рисунка может быть от 75 до 80 см, а в некоторых случаях до 1,5 м. Число шаблонов не более 8, но за счет накладок цвета на цвет количество цветов можно значительно увеличить. Однако плоскопечатные машины имеют недостатки:

невозможно воспроизводить сплошные вертикальные полосы с непрерывной заливкой цветом, а также выполнять каймовую композицию с геометрически правильным орнаментом;

сложно получать тонкие контуры и линии в рисунках. Качество печати и толщина линии на тканях зависят от номера сита шаблона.

Способом фотофильмпечати оформляют ткани: трикотажные полотна, штучные галантерейные изделия.

Печатание материалов плоскими сетчатыми шаблонами целесообразно осуществлять при небольшой тиражности рисунка и при необходимости частого перехода на другие виды рисунков. Это связано с невысокими скоростями печатания 8–15 м/мин и невысокими затратами на изготовление плоских сетчатых шаблонов.

Печать ротационными шаблонами в настоящее время доминирует среди всех других способов печатания по причине более высокой производительности и высокого качества печати на любых материалах: от легких тканей, трикотажа и бумаги до тяжелых ковров и напольных покрытий.

Ротационные машины фирм «Мекканотессиле» (Италия), «Шторк» (Нидерланды), «Циммер» (Австрия) имеют скорость движения ткани в среднем от

45 до 120 м/мин.

Шаблоны представляют собой перфорированные никелевые цилиндры, выполняющие функции печатного вала. Число печатных красок может составлять от 6 до 24.

Особенностью печатных машин с ротационными сетчатыми шаблонами является то, что краска подается внутрь шаблона через боковую щель трубы ракельного устройства. Количество подаваемой в шаблон краски автоматиче-

6

ски регулируется. Ракли, как правило, в ротационной печати изготовлены из металла.

Способ позволяет печатать на тканях рисунки очень точного геометрического построения, применять сплошную пропечатку грунта, особенно на тканях из полиэфирных и полиамидных волокон.

Данный способ незаменим для воспроизведения тончайших графических и живописных рисунков, больших цветовых плоскостей.

Вышеуказанными способами можно получать с помощью прямого вида печатания рисунки: белоземельные, темными цветами по светлоокрашенному фону, грунтовые и полугрунтовые.

Белоземельные рисунки широко применяются для оформления бельевых, сорочечных, платьевых тканей для весеннего сезона штучных и декоративных изделий.

Рисунки, выполненные прямой печатью по светлому фону, используются в различном ассортименте тканей для белья, блузок, сорочек, а также декоративных тканей.

Грунтовые рисунки широко используются для художественноколористического оформления декоративного, домашнего текстиля и тканей для одежды.

Вобщем объеме всей печатной продукции платьевого назначения ткани

сгрунтовыми рисунками составляют большинство.

Прямая печать при способе фотофильмпечати позволяет получать значительно большие плоскости пятна, решенные растром, точками или штрихами. Наложение цвета на цвет при этом способе увеличивает количество цветов, в рисунке сокращая число печатающих шаблонов. Среднее число шаблонов при фотофильмпечати обычно бывает до 7. Прямую печать целесообразно использовать в тех случаях, когда рисунок наносят на белый или светлый фон, когда цветные площади фона между орнаментальными формами имеют небольшие размеры или в рисунке преобладает светотеневое или графическое пятновое решение.

При художественно-колористическом оформлении текстильных изделий выбор технологии нанесения рисунка определяется, прежде всего, экономическими соображениями. В этом отношении прямая печать наиболее целесообразна при получении на ткани белоземельных и грунтовых рисунков.

Если необходимо получить относительно небольшие по площади белые или цветные узоры на фоне окраски другого цвета, как правило, используют технологический прием печатания вытравных или резервирующих составов по ткани, которую окрашивают соответственно до или после нанесения печатной краски.

В основе всех вытравных способов узорчатой расцветки лежит химическая реакция разрушения ранее нанесенного на ткань красителя. В тех случаях, когда не удается подобрать вытравной состав, разрушающий краситель полно-

7

стью с образованием бесцветных или легко удаляемых из ткани водой соединений, используют способ резервной печати.

Резервная печать основана на частичном или полном предохранении ткани от нанесения при крашении красителя в местах получения узора. При резервном печатании обычно рисунки наносят на ткань перед крашением. В состав резервирующей печатной краски входят вещества, препятствующие закреплению фонового красителя в местах нанесения печатной композиции.

Вытравная и резервная печать незаменима при создании рисунков с изящной графической разработкой: с мельчайшими точками, тонкими линиями и штрихами, с большими площадями цветного фона, чаще темного. Рисунки, выполненные резервной печатью и вытравной печатью, по внешнему виду отличаются незначительно. Однако с помощью резервной печати можно получить рисунки большей площади. Вытравная и резервная печать применяется при оформлении тканей, выработанных как из натурального сырья, так и из химических волокон и нитей. Несмотря на то, что вытравная и резервная печать более трудоемкая, чем прямая по белой ткани, они позволяют значительно обогатить приемы художественно-колористического оформления текстильных материалов.

Среди других способов печати, обеспечивающих возможность расширения эффектов узорчатой расцветки текстильных материалов, можно отметить:

акварельную печать – для получения рисунков нечеткой, расплывчатой формы изображения;

оттеночную печать и печать с высветлением – используется для печатания шелковых тканей;

способ орбис – для получения рисунков с неограниченным числом красок, используя всего один печатный вал;

способ трехцветной печати – используется для получения многокрасочных рисунков с живописными эффектами переходов цветов с применением только трех печатных валов;

получение эффекта двухсторонней печати за счет печатания ткацких основ, гребенной ленты и пряжи с помощью машин с сетчатыми шаблонами и рельефными валами (способ «хине», «жемчужное печатание», способ «Вичуре»);

печать флоком (ворсом) – используется для получения рельефных флокированных рисунков при оформлении в основном текстиля декоративного назначения;

получения кружевных или ажурных эффектов способом печати на тканях специального волокнистого состава (например, смесь из полиамидного

ивискозного волокна или из натурального шелка и вискозного волокна); при этом содержащаяся в печатном составе концентрированная серная кислота разрушает вискозное волокно и в местах нанесения узора образуется прозрачный рисунок;

8

получение жатых узоров на тканях из синтетических волокон способом печати осуществляется при введении в печатную краску специальных химических веществ и последующей термостабилизации напечатанных тканей. При этом ткани из термопластичных волокон вследствие усадки приобретают креповый эффект или образуется объемный рисунок;

особо следует отметить пигментную печать как наиболее современный и универсальный способ, имеющий значительные экономические и экологические преимущества.

В настоящее время пигменты широко применяются для печатания тканей из химических волокон. Но по-прежнему основная область их использования – это узорчатая расцветка хлопчатобумажных тканей и тканей из смеси природных и синтетических волокон.

Значительному развитию пигментной печати способствует создание новых связующих, загустителей и вспомогательных веществ. Современные пленкообразующие вещества обеспечивают не только высокие прочностные показатели окрасок к трению, но и мягкий гриф ткани на напечатанных пигментами участках. Отечественные и зарубежные фирмы выпускают связующие и загущающие препараты на базе акрилатов, позволяющие получить высокое качество пигментной печати. С помощью пигментов возможно получать яркие окраски на всех видах текстильного материала, обладающие высокой светопрочностью, устойчивостью к действию окислителей, восстановителей, к мокрым обработкам. Причем пигменты позволяют получать уникальные колористические эффекты, имитирующие расцветки под золото, серебро, платину, перламутр.

Каплеструйная технология печати является наиболее прогрессивным способом колорирования текстильных изделий. Такой способ печати стал возможен благодаря развитию цифровых технологий, созданию печатающих головок, обеспечивающих получение качественного рисунка на субстрате, программного обеспечения для воспроизведения заданного цвета и целого ряда наукоемких технических решений. Особое место при использовании цифровой технологии для формирования текстильного орнамента на субстрате занимают составы содержащие краситель. Общим требованием к ним является высокая однородность частиц красителя и их размер (не более 10 мкм) в растворе, оптимальная вязкость и устойчивость свойств. Различают два способа воспроизведения рисунка по данной технологии:

InkJet;

ChromoJet.

Особенностью InkJet печати является формирование окраски элементов рисунка требуемого цвета непосредственно на текстильном изделии (прямая печать по текстилю) или на бумаге (сублимационная печать) при одновременном попадании капель раствора (чернильная струя), содержащего краситель или пигмент из 6–12 «чернильниц», на единицу площади рисунка (dpi). Это

9

позволяет получать неограниченное количество цветов при плавных переходах одного цвета в другой, фотографической точности изображения и видоизменяет традиционное построение текстильного орнамента. Для фиксации красителя на текстильном материале необходимые текстильно-вспомогательные вещества входят в состав готовых чернил или вводятся в составы для предобработки, которая предполагает не только нанесение веществ, обеспечивающих фиксацию красителя и четкость контуров рисунка на высоко гигроскопичных тканях, но и жесткость полотна для оптимизации продвижения на плоттере. Для прямой струйной печати текстиля чернила содержат преимущественно активные, кислотные красители или пигменты, а для сублимационной – дисперсные и выпускаются под торговыми марками для струйной печати. Технология прямой печати текстиля предполагает проведение запаривания или термообработки после печати и, при необходимости, промывки и сушки. Примером оборудования для реализации InkJet технологии печати могут служить плоттеры фирмы Mimaki (Япония), которые предназначены как для прямой печати текстиля, так и бумаги для сублимационной печати.

ChromoJet (цветная струя) технология печати, по аналогии с классической фотофильмпечатью, предполагает использование печатной краски, содержащей загуститель и выполнение текстильных орнаментов, содержащих не более 12 цветов. Для воспроизведения сложных цветов в соответствии с дизайнпроектом печатную краску готовят непосредственно перед печатью, вводя в нее текстильные красители различных марок (в зависимости от волокнистого состава) по предварительно рассчитанной рецептуре и текстильно-вспомогательные вещества, обеспечивающие фиксацию красителя и четкий контур рисунка. Струйная печать ChromoJet реализуется с использованием печатающей головки, содержащей форсунки, из сопел которых вылетают капли краски заданного цвета согласно цифровой модели и формируют рисунок на текстильном изделии. После печати проводится запаривание, промывка и сушка. Примером оборудования для реализации такого вида струйной печати может служить линия струйной печати ChromoJet M-5000 фирма Zimmer (Австрия).

2. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ ОТДЕЛКИ

В процессах заключительной отделки текстильные материалы приобретают все необходимые (в зависимости от их назначения) свойства, которые обеспечивают готовой текстильной продукции конкурентоспособность. Большинству текстильных материалов предъявляются требования по износостойкости в широком смысле и формоустойчивости. Остальные требования носят специальный характер (гидро- и олеофобность, пониженная горючесть, биостойкость и т. д.), поэтому различают заключительную отделку общего и специального назначения.

10