RU2608799C2 - Пигментная печатная композиция на основе полиуретановых компонентов (варианты) - Google Patents

Abstract

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. 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. 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 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

2 н.п. ф-лы, 5 табл., 2 пр.

Description

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.

Claims (4)

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