Влияние многократных стирок на физико - механические свойства экокож

Одной из важных задач текстильной промышленности является сохранение качества выпускаемых изделий, зависящее от многих факторов (условия хранения, эксплуатации, уход за изделием, физико-механические воздействия и т. д.). На сегодняшний день текстильные полотна с полимерным покрытием широко используются в различных областях. Текстильные полотна с полиуретановым микропористым покрытием получили название «экокожа», поскольку они при более экологичном процессе производства сравнимы с натуральной кожей по важнейшим для потребителя показателям. Экокожа – это особый вид материала, получаемый при нанесении вспененной полиуретановой композиции на хлопчатобумажную или хлопкополиэфирную основу [1].

В процессе эксплуатации текстильные материалы и изделия из них подвергаются различного рода загрязнениям, для устранения которых используется процесс стирок. При воздействии стирок материал подвергается комплексному воздействию физико-механических и химических факторов, что приводит к старению материала, которое негативно отражается на физико-механических свойствах и приводит к уменьшению срока эксплуатации изделия [2, 3]. Соблюдение специальных рекомендаций по стирке, чистке и сушке позволит сохранять свойства текстильных материалов.

Изучаемая экокожа применяется в качестве материала одежного назначения (юбки, платья, брюки), а соответственно, подвергается стиркам и чисткам в процессе эксплуатации изделия. Актуальным является изучение влияния стирок на физико-механические свойства материала и подбор оптимального режима ухода. Цель исследования – разработать рекомендации по уходу за экокожами белорусского производства, позволяющие сохранить высокий уровень физико-механических свойств и внешний вид материала.

На кафедре «Экология и химические технологии» УО «Витебский государственный технологический университет» проведены исследования влияния стирок на окраску, стойкость к истиранию лицевого покрытия, воздухопроницаемость и линейные размеры текстильных материалов, содержащих полиуретановый слой (экокожа).

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве объектов исследования подготовлены образцы тканей с полиуретановым покрытием (экокожа) различной толщины, полученные в производственных условиях ОАО «Барановичское производственное хлопчатобумажное объединение». Исследуемые образцы представляют собой композиты, образованные сочетанием двух слоев. В качестве основы использовали хлопчатобумажное полотно. Для полимерного покрытия использовали препараты текстильной химии фирмы СНТ (Германия).

Нанесение покрытия осуществлялось в два этапа: основное и финишное. Компоненты композиции вводились по порядку, согласно очередности, указанной в рецептуре. В качестве первого слоя использовали текстильно-вспомогательное вещество tubicoat KLS ECO – соединение стабильной пены для образования эффекта искусственной кожи на основе полиуретана (анионное, рН 8 – 9). Перед нанесением финишного слоя на химической станции отделочного цеха подготовлена композиция из текстильно-вспомогательных веществ tubicoat KL-TOP F (вязкость 20 – 30 dPas) и tubicoat FIX H26 (рН 5 – 6) [4]. Композиция применяется как верхний слой и служит для улучшения гладкости поверхности и достижения сухого грифа.

Нанесение полиуретанового покрытия осуществляется ракельным способом (рисунок 1), который основан на удалении с поверхности ткани избытка полимерной массы при помощи

Рисунок 1 – Ракельный способ нанесения полимерного покрытия:

1 – ткань-основа; 2 – вспененный полиуретан;

3 – ракель; 4 – экокожа

\/ ракеля (ножа).

Для исследования влияния многократных мокрых обработок на физико-механические свойства экокож использовали методику стирки по ГОСТ ISO 6330-2011 «Материалы текстильные. Методы домашней стирки и сушки для испытаний», с соблюдением требований производителей одежды из подобных материалов [5, 6].

Образцы подвергались 5, 10 и 15 стиркам в стиральной машине барабанного типа с использованием моющего средства «Бонус» [7] для деликатных тканей белорусского производителя ОАО «БЗПИ» по 30 минут при температуре 40 оС, так как не рекомендуется применять хлорсодержащие порошки для подобных материалов. После каждой стирки образцы подвергались полосканию 5 минут и отжиму вручную без скручивания и сушке. После завершения каждой стирки и сушки элементарные пробы выдерживали в стандартных климатических условиях в расправленном виде. Определение физико-механических свойств проводилось не ранее чем через 24 часа после стирки [6].

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Для измерения толщины полимерного слоя экокожи и исследования поперечного среза образцов проведена микроскопия в отраженном свете с помощью исследовательского микроскопа Альтами MET 5T. Данные оптической микроскопии представлены на рисунке 2.

На поверхности материалов видны микропоры, равномерно распределенные. Толщину полимерного слоя определяли как среднее арифметическое длин не менее 10 поперечных линий, проведенных от верхней кромки полимера до текстильной основы с одинаковым шагом. Измерения проводили поперек каждой нити основы. Определяли среднее значение [7].

Воздействие стирок на физико-механические свойства экокож определяли в соответствии со стандартными методами: устойчивость окраски к стирке – по ГОСТ 9733.4, воздухопроницаемость – по ГОСТ 12088-77, изменение линейных размеров после стирки – по ГОСТ 30157.0-95. Большая доля механического износа приходится на истирание [9, 10]. Стойкость к истиранию проверяли на приборе ДИТ-М, имеющем две

Поверхность экокож

Поперечный срез экокож

Образец «Розовый»

Образец «Салатовый»

Образец «Черный»

Образец «Голубой»

Образец «Зеленый»

Рисунок 2 – Данные оптической микроскопии головки и сменные пяльцы. В качестве абразива использовали серошинельное сукно диаметром 25 мм. Испытание проводили при удельном давлении абразива на ткань, равном 1 МПа (1 кгс/см2). Испытывали экокожи при скорости вращения головки прибора 100 об/мин. За результат измерения принимали число циклов вращения головки прибора, при котором произошло видимое невооруженным глазом разрушение полимерного покрытия испытуемой пробы.

Результаты экспериментальных исследований представлены в таблице 1.

На рисунке 3 представлена зависимость воздухопроницаемости экокож с полиуретановым покрытием от количества стирок.

Анализируя графики, представленные на рисунке 3, можно сделать вывод, что с увеличением числа стирок воздухопроницаемость у всех образцов экокож последовательно снижается. Уменьшение величины воздухопроницаемости после пяти стирок составляет в среднем от 7,3 % до 46,7 %. После 10 стирок уменьшение данного показателя находится в пределах от 6,1 % до 21,8 %, а после 15 стирок она умень- шается от 0,7 % до 18 %. Наиболее интенсивное уменьшение показателя воздухопроницаемости в процессе эксплуатации происходит на материалах до пяти стирок.

Модель зависимости воздухопроницаемости от количества стирок для образца № 1:

y = -4,323ln(x) + 34,894 (R2 = 0,957) .(1)

Модель зависимости воздухопроницаемости от количества стирок для образца № 2:

y = -5,624ln(x) + 22,264 (R2= 0,9914) .(2)

Модель зависимости воздухопроницаемости от количества стирок для образца № 3:

y = -4,24ln(x) + 14,807 (R2= 0,9669) .(3)

Модель зависимости воздухопроницаемости от количества стирок для образца № 4:

y = -3,002ln(x) + 23,584 (R2= 0,9433) .(4)

Модель зависимости воздухопроницаемости от количества стирок для образца №5 :

y = -3,809ln(x) + 20,738 (R2= 0,9756) .(5)

Таблица 1 – Результаты экспериментальных исследований

Образец	Толщина PU покрытия, мкм	Количество стирок	Усадка по основе, %	Усадка по утку, %	Устойчивость окраски к стиркам, баллы
Розовый № 1	477	5	4,8	0,6	5
		10	0,4	0	5
		15	0	0	5
Салатовый № 2	416	5	3,7	0,7	5
		10	0,4	0	5
		15	0	0	5
Черный № 3	879	5	5	0,4	5
		10	0,4	0	5
		15	0	0	5
Голубой № 4	660	5	0,6	0,4	5
		10	0	0	5
		15	0	0	5
Зеленый № 5	138	5	5,2	0	5
		10	0	0	5
		15	0	0	5

Зависимость воздухопроницаемости экокож от количества стирок с высокой степенью достоверности аппроксимации описывается логарифмическим законом.

На рисунке 4 представлены диаграммы зависимости стойкости к истиранию лицевого полимерного покрытия экокож от количества стирок.

После многократных стирок стойкость полимерного покрытия к истиранию уменьшается для всех образцов незначительно. Стойкость экокож с полиуретановым покрытием к истиранию после многократных стирок снижается в целом на 5,1 – 20 %. Зависимость стойкости к истиранию лицевого полиуретанового покрытия экокож от количества стирок с высокой степенью достоверности аппроксимации описывается линейным законом.

Влияние стирок на изменение линейных размеров исследуемых материалов по утку минимально – усадка не превышает 0,7 %. Все исследуемые образцы экокож имели наибольшую усадку в направлении основы (не более 5,5 %). После 5 стирок наблюдалось наибольшее изменение линейных размеров. Наибольшую усадку (5,2 % по основе) имел образец № 5 (таблица 1) с наименьшей толщиной полиуретанового покрытия (138 мкм).

В процессе стирок материал подвергается комплексному воздействию физико-механических и химических факторов, что приводит к уплотнению структуры тканой основы в результате набухания волокон, что влечёт за собой усадку материала и, как следствие, постепенное снижение воздухопроницаемости и истираемости, а также способствует износу полимерного покрытия.

Оценку устойчивости окраски испытуемой рабочей пробы по изменению первоначальной окраски и закрашиванию смежных тканей проводили в соответствии с ГОСТ 9733.0-83. Оценку проводили визуальным сравнением контраста между пробами до и после испытания с контрастами серых эталонов. У образцов окраска не изменила оттенка, контраст ее с первоначальной окраской соответствует контрасту эталона 5-го балла серой шкалы для оценки изменения окраски даже после 15-й стирки.

Рисунок 4 – Зависимость стойкости к истиранию от количества стирок

По результатам исследований составлены рекомендации по режиму стирки экокож (таблица 2).

Абразивы и средства с содержанием хлора нельзя использовать для чистки такого материала.

ВЫВОДЫ

В результате многократных стирок у экокож с микропористым полиуретановым покрытием наблюдается уменьшение их воздухопроницаемости и стойкости к истиранию лицевого покрытия. Уменьшение величины воздухопроницаемости после пяти стирок составляет в среднем от 7,3 % до 46,7 %. После 10 стирок уменьшение данного показателя находится в пределах от 6,1 % до 21,8 %, а после 15 стирок она уменьшается от 0,7 % до 18 %. Наиболее интенсивное уменьшение показателя воздухопроницаемости в процессе эксплуатации происходит на материалах до пяти стирок. Зависимость воздухопроницаемости экокож от количества стирок с высокой степенью достоверности аппроксимации описывается логарифмическим законом, а стойкости к истиранию – линейным. Стойкость экокож с полиуретановым покрытием к истиранию после многократных стирок снижается в целом на 5,1–20 %. Влияние стирок на изменение линейных размеров исследуемых материалов по утку минимально – усадка не превышает 0,7 %. Все исследуемые образцы экокож имели наибольшую усадку в направлении основы (не более 5,5 %). По результатам экспериментальных исследований установлено, что окраска экокож белорусского производства устойчива к действию стирок. Выработаны рекомендации по режиму стирки экокож белорусского производства.

Таблица 2 – Рекомендации по режиму стирки экокож
Режим стирки	Нормируемое значение
Вид стирки	В стиральных машинах барабанного типа
Температура	40 °С
Время	30 – 60 минут
Чистящие средства	Моющее средство «Бонус» производства ОАО «БЗПИ» Оптимально применять мягкие гели для стирки
Отжим	Вручную, без скручиваний
Сушка	На ровной поверхности желательно без попадания прямых солнечных лучей