PL231862B1 - Sposób wytwarzania kolorowo tkanych tkanin płaskich - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania kolorowo tkanych tkanin płaskich, o obniżonej tendencji do płowienia koloru.

Wyroby użytku codziennego wykonane z tkanin płaskich celulozowych oraz celulozowo-poliestrowych, takie jak ściereczki, pieluchy, bielizna osobista czy bielizna pościelowa, ze względów higienicznych, wymagają częstej obróbki konserwacyjnej, takiej jak pranie w podwyższonych temperaturach, prasowanie oraz ewentualnie dodatkowych metod dezynfekcji z zastosowaniem silnych detergentów. Dodatkowo, wyroby z tkanin płaskich przeznaczonych do codziennego użytkowania mogą być wystawione na długotrwałe działanie światła słonecznego.

Zarówno częsta konserwacja, jak i długotrwałe odziaływanie światła słonecznego, wpływają na stosunkowo szybką utratę intensywności barwy tkanin płaskich, co obniża ich komfort dalszego użytkowania.

W związku z tym, do barwienia tkanin płaskich na bazie włókien celulozowych, wykorzystuje się barwniki reaktywne.

Budowę chemiczną barwników reaktywnych przedstawiono na Fig. 1, na której za oznaczenia literowe przedstawiają odpowiednio: S - jedna lub więcej grup nadająca barwnikom rozpuszczalność, najczęściej grupa sulfonowa, dołączona bezpośrednio do chromoforu barwnika powoduje wydzielanie się do roztworu wodnego anionów: SO3”; B - układ chromoforowy, odpowiadający za kolor i substantywność barwnika w stosunku do włókna, Ł -- „łącze” (mostek) wiążący układ chromoforowy z układem reaktywnym, X - układ reaktywny, umożliwia cząsteczce barwnika tworzenie wiązań kowalencyjnych z włóknem.

Barwniki reaktywne ze względu na ilość układów reaktywnych w cząsteczce barwnika dzieli się na:

- monofunkcyjne barwniki reaktywne, do których zalicza się między innymi kompozycje z układami mono-chloroditriazynowymi typu „Procion HE - XL”, które zostają kowalencyjnie związane z włóknem celulozowym w wyniku reakcji substytucji nukleofilowej w temperaturze 70-80°C, oraz barwniki reaktywne stosowane do barwienia włókien celulozowych, które stanowią związki z ugrupowaniem β - siarczanoetylosulfonylowym, które w środowisku silnie alkalicznym tworzy ugrupowanie winylosulfonylowe przyłączające się do grup hydroksylowych celulozy na drodze addycji nukleofilowej,

- difunkcyjne barwniki reaktywne, do których należą homodifunkcyjne barwniki reaktywne - posiadające w cząsteczce dwa, tego samego typu, układy reaktywne, przykładowo takie jak barwniki z grupy „Procion HXL” firmy Dy Star, Singapur dwa układy reaktywne chloroditriazynowe; oraz heterodifunkcyjne barwniki reaktywne o dwu, odmiennego typu, układach reaktywnych, przykładowo dwa układy reaktywne winylosulfonowy i chloroditriazynowy takie jak w barwnik: Remazol RR firmy Dy Star, Singapur; oraz

- polifunkcyjne barwniki reaktywne będące złożoną kombinacją winylosulfonowych dwu- i trójfunkcyjnych barwników winylosulfonowych, przykładowo takie jak barwniki Bezaktiv GO firmy Bezema, Szwajcaria, barwniki Avitera firmy Hundsman, USA.

Barwniki reaktywne mają grupy zdolne do reakcji z włóknem celulozowym, w wyniku reakcji tworzy się wiązanie kowalencyjne. Barwniki te zwane są anionowymi ponieważ po rozpuszczeniu ich w wodzie do roztworu wydzielają się aniony: SO3”.

Ze względu na kowalencyjny charakter wiązania: barwnik reaktywny - włókno celulozowe, tkaniny celulozowe barwione za pomocą barwników reaktywnych wykazują stosunkowo wysoką odporność na działanie czynników zewnętrznych w tym procesów konserwacji oraz odziaływania światła słonecznego.

Niemniej jednak, zarówno w trakcie syntezy barwników reaktywnych, podczas ich magazynowania, a także podczas procesów ich aplikacji układy barwników reaktywnych mogą ulegać częściowej hydrolizie (hydroliza wiązań kowalencyjnych w ugrupowaniu estrowym lub eterowym barwnika), co umożliwia desorpcję układów chromatorowych z włókien celulozowych, zmniejszając intensywność wybarwień. Ponadto, nawet prawidłowo związany z włóknem celulozowym barwnik reaktywny może ulegać hydrolizie w trakcie użytkowania barwionych wyrobów. Zhydrolizowane barwniki reaktywne zachowują się na włóknach celulozowych podobnie do barwników bezpośrednich, co w konsekwencji wpływa na obniżenie odporności wybarwień na działanie czynników zewnętrznych oraz powoduje utratę intensywności barwy tkanin płaskich.

Z literatury patentowej znane są sposoby wywarzania tkanin z zastosowaniem barwników reaktywnych.

PL 231 862 B1

Z polskiego opisu patentowego PL 61246 znany jest sposób, w którym tkaniny z włókien poliakrylonitrylowych z dodatkiem włókien celulozowych barwi się przez napawanie roztworem barwiarskim zawierającym barwniki zawiesinowe oraz barwniki reaktywne, a także środki pomocnicze: pochodne cyjanoformamidu oraz NN-dwuetylocyjanoamid. Po procesie barwienia tkaninę suszy się i dogrzewa.

Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US5047067 znany jest sposób barwienia włókien celulozowych, w którym przędze celulozowe barwi się kompozycją barwnika reaktywnego zawierającą: kwas bromowy oraz barwnik reaktywny zawierający ugrupowanie β-sulfatoetylowo-sulfonowe lub ugrupowanie winylosulfonowe oraz co najmniej jeden barwnik reaktywny zawierający ugrupowanie będące fluorowcopochodną triazyny.

Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US4277246 znany jest natomiast sposób barwienia tekstyliów zawierających włókna celulozowe, w którym w procesie okresowym włókna barwi się wodnym roztworem zawierającym barwnik reaktywny oraz co najmniej jeden obojętny elektrolit. Proces barwienia prowadzi się w temperaturze kompozycji barwiącej w zakresie 110-140°C, bez konieczności dodatku związków wywołujących odczyn alkaliczny.

Z przytoczonych powyżej publikacji wynika, że technika wytwarzania barwionych tkanin płaskich na bazie włókien celulozowych, z zastosowaniem barwników reaktywnych podlega ciągłym modyfikacjom, mającym na celu poprawę jakości oraz trwałości uzyskiwanego wybarwienia.

Celowym byłaby zatem dalsza modyfikacja technik wytwarzania celulozowych, barwionych tkanin płaskich, która zapewniałaby uzyskanie tkanin płaskich o zmniejszonej tendencji do utraty intensywności ich barwy na etapie użytkowania.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kolorowo tkanej tkaniny płaskiej z przędz na bazie celulozy stanowiących osnowę podstawową i wątek, w którym to sposobie przędze poddaje się kolejno bieleniu, barwieniu, snuciu oraz klejeniu osnowy podstawowej, którą tka się z wątkiem uzyskując tkaninę płaską, którą gładzi się na kalandrze, a następnie stabilizuje, charakteryzujący się tym, że: przędze poddaje się barwieniu wodnym roztworem reaktywnych barwników anionowych o stężeniu reaktywnych barwników anionowych wynoszącym od 0,20% do 9,12% w odniesieniu do masy suchej przędzy, przy czym wybarwioną przędzę na osnowę podstawową w ilości od 60 do 70% wag. w odniesieniu do całkowitej masy przędzy poddaje się klejeniu kompozycją krochmalu o temperaturze od 65 do 75°C, zawierającą 0,1% dwutlenku tytanu (TiO2) oraz 0,6% pirytionianiu cynku (C10H8N2O2S2Zn).

Korzystnie, barwienie przędzy prowadzi się przy zachowaniu temperatury wodnego roztworu reaktywnych barwników anionowych w zakresie od 40°C do 80°C.

Korzystnie, barwienie prowadzi się przez czas wynoszący od 60 minut do 120 minut.

Korzystnie, kompozycję krochmalu stosuje się w ilości od 4% do 10% wag. w odniesieniu do masy osnowy podstawowej.

Korzystnie, stosuje się reaktywne barwniki anionowe monofunkcyjne.

Korzystnie, stosuje się reaktywne barwniki anionowe difunkcyjne.

Korzystnie, stosuje się reaktywne barwniki anionowe polifunkcyjne.

Korzystnie, stosuje się przędze na bazie celulozy zawierające wyłącznie włókna celulozowe.

Korzystnie, stosuje się przędze na bazie celulozy zawierające włókna celulozowe oraz włókna syntetyczne.

Korzystnie, jako włókna syntetyczne stosuje się włókna poliestrowe.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia schematycznie budowę chemiczną barwników reaktywnych;

Fig. 2 przedstawia schematycznie sposób wytwarzania kolorowo tkanych tkanin płaskich z przędz barwionych sposobem według wynalazku.

Tkaniny płaskie kolorowo tkane z przędz barwionych według wynalazku wytwarza się z dwóch typów przędzy: osnowowej, zwanej także osnową podstawową, oraz przędzy wątkowej, przy czym jako przędze stosuje się przędze na bazie celulozy, to jest przędze, które mogą składać się w 100% z włókien celulozowych lub też przędze, które mogą zawierać w składzie - poza celulozą, różne włókna, przykładowo włókna poliestrowe.

Na Fig. 2 przedstawiono w postaci schematu blokowego sposób wytwarzania płaskiej tkaniny kolorowo tkanej z przędz barwionych. W celu wytworzenia płaskiej tkaniny kolorowo-tkanej surową przędzę 10 zawierającą przędze osnowowe oraz przędze wątkowe poddaje się bieleniu w kroku 11. Proces bielenia przędzy może być realizowany z zastosowaniem konwencjonalnych metod bielenia z wykorzystaniem różnych środków bielących, takich jak środki utleniające, przykładowo środki nadtlenkowe.

PL 231 862 B1

Wybielone przędze: wątkową oraz osnowową w kroku 12 poddaje się barwieniu poprzez kontakt przędzy z wodnym roztworem reaktywnego barwnika anionowego o stężeniu barwnika anionowego w zakresie od 0,20% do 9,12% w odniesieniu do masy suchej przędzy. W procesie barwienia można stosować różne reaktywne barwniki anionowe, korzystnie wybrane np. z grupy składającej się z barwników reaktywnych winylosulfonowych, przykładowo takie jak barwnik Remazot Tiefschwearz N 150 firmy Dy Star, Singapur oraz układów reaktywnych złożonych z kompozycji winylosulfonowych dwui trójfunkcyjnych, przykładowo takie jak Bezaktiv Marine GO firmy Bezema, Szwajcaria. Dobór barwnika jest związany z docelowym kolorem wytwarzanej tkaniny, w celu uzyskania wybarwienia nie przewidzianego przez producenta barwnika, można przykładowo mieszać dwa lub trzy różne barwniki reaktywne o różnych kolorach lub odcieniach. Przykładowo, do jednej receptury koloru można używać barwników o zbliżonej charakterystyce krzywej wyciągania na włókno.

Proces barwienia prowadzi się do momentu uzyskania docelowego koloru wybarwienia przędzy, a korzystnie przez czas do 120 minut. Temperatura barwienia, w zależności od wybranej kompozycji reaktywnego barwnika anionowego może być różna, i może wynosić przykładowo od 40 do 80°C.

Zabarwienie przędzy w kroku 12 jest wynikiem procesów fizykochemicznych zachodzących pomiędzy cząsteczkami barwnika anionowego oraz włókien celulozowych zawartych w przędzy, w których cząsteczki barwnika ulegają adsorpcji na powierzchni włókien celulozowych oraz absorbcji do wnętrza włókien, gdzie ulegają reakcji z celulozą z wytworzeniem wiązań kowalencyjnych: barwnik-celuloza.

Proces barwienia 12 można przykładowo prowadzić za pomocą konwencjonalnych aparatów barwiarskich do barwienia przędzy, zwanych także barwiarkami, w których przędza styka się z wodnym roztworem reaktywnego barwnika anionowego w środowisku alkalicznym. Proces barwienia może być realizowany w różny sposób, przykładowo, w procesie w którym kąpiel barwiąca przędzę jest w ruchu do wnętrza i na zewnątrz nawoju przędzy przez perforowaną cewkę na którą nawinięta jest przędza, lub też w procesie, w którym roztwór barwnika utrzymuje się w obiegu w jedną stroną na zewnątrz nawoju przędzy nawiniętej na perforowaną cewkę.

Po wybarwieniu przędze dzieli się na wątek i osnowę tak, że uzyskuje się udział przędzy osnowowej w zakresie od 60 do 70% wag. w odniesieniu do całkowitej masy wybarwionej przędzy oraz udział włókien wątkowych wynoszący od 30 do 40% wag. w odniesieniu do całkowitej masy wybarwionej przędzy.

W kroku 13 przędze osnowowe stanowiące od 60 do 70% wag. łącznej masy przędzy, które przeznaczone są w całości na osnowę podstawową poddaje się procesowi snucia. Snucie 13 może być prowadzone z zastosowaniem różnych technik. Przykładowo, snucie przędzy osnowowej może być realizowane na snowarkach, gdzie przędze osnowowe układa się równolegle i napina, a następnie przewija się przędze na wał osnowy.

Następnie, po procesie snucia, przędze osnowowe poddaje się klejeniu w korku 14, w którym przędze osnowy podstawowej napawa się kompozycją klejącą stanowiącą roztwór wodny środka klejącego, korzystnie krochmalu zawierający 0,6% pirytionianiu cynku (C10H8N2O2S2Zn) oraz 0,1% dwutlenku tytanu (TiO2) o temperaturze kompozycji klejącej w zakresie od 65 do 75°C, a korzystnie o temperaturze kompozycji klejącej wynoszącej 70°C.

Klejenie 14 może być realizowane za pomocą różnych urządzeń przystosowanych do klejenia osnów. Przykładowo, klejenie może być realizowane za pomocą konwencjonalnych klejarek, umożliwiających zautomatyzowane nanoszenie na przędzę kompozycji klejącej.

Korzystnie kompozycję klejącą nanosi się na przędze osnowowe w ilości od 4% do 10% wag. w odniesieniu do masy osnowy podstawowej.

W procesie klejenia krochmalem, w obecności dwutlenku tytanu oraz przy zachowaniu parametrów kompozycji klejącej jak podano powyżej, pirytionian cynku zostaje związany z cząsteczkami anionowego barwnika reaktywnego - ograniczając tym samym ich reaktywność i zwiększając odporność cząsteczek barwników na działanie czynników zewnętrznych takich jak światło słoneczne czy obróbka konserwacyjna na etapie użytkowania kolorowo tkanych tkanin płaskich.

W procesie klejenia 14 prowadzi się zatem utrwalenie barwy przędzy wybarwionej roztworem anionowych barwników reaktywnych za pomocą pirytionianu cynku w obecności dwutlenku tytanu.

Po procesie klejenia 14 przędzę osnowową suszy się, przykładowo za pomocą bębnów suszących, w których suszenie jest realizowane poprzez bezpośrednie zetknięcie przędzy klejonej z powierzchnią gorącego bębna, przy czym układ bębnów suszących oraz ich liczba może być różna. Korzystnie przędze osnowowe klejone suszy się do uzyskania zawartości wilgoci w przędzy klejonej w zakresie od 6,5% do 8%.

PL 231 862 B1

Następnie, w kroku 15 wysuszoną osnowę podstawową poddaje się procesowi tkania z wybarwionym w kroku 12 wątkiem. Tkanie może być realizowane w różny sposób, przykładowo za pomocą konwencjonalnych krosien tkackich dla prostych wzorów paskowych lub krosien żakardowych dla złożonych wzorów tkackich gdzie obraz jest wynikiem zastosowania zmiennych tkackich splotów złożonych wymagających sterowania każdą nitką przędzy osnowowej w obrębie docelowego pojedynczego wyrobu, dających obraz na tkaninie w wyniku użycia różnokolorowych przędz odwzorowania projektu wzorniczego plastyka.

Tkanie 15 z wątkiem uprzednio klejonej osnowy podstawowej zapewnia dodatkowe - mechaniczne utrwalenie barwnika w strukturze włókna celulozowego w wyniku oplotu włókien osnowy przez włókna wątku.

Utkaną barwną tkaninę płaską poddaje się następnie gładzeniu w korku 16, które może być prowadzone z wykorzystaniem różnych technik gładzenia, przykładowo na kalandrach, a następnie stabilizacji wymiarów i kształtu w korku 17.

Po stabilizacji tkanina może być cięta w kroku 18 oraz wykorzystywana do wytwarzania różnego rodzaju produktów. Barwiona tkanina płaska w szczególności nadaje się na wyroby codziennego użytku takie jak ściereczki kuchenne, pieluchy tetrowe, czy podkłady do pieluch, a także na inne wyroby takie jak bielizna osobista czy bielizna pościelowa, w przypadku których higiena utrzymania wymaga częstej konserwacji, w tym wielokrotnego prania w temperaturze 60°C, częstego suszenia, oraz wysokotemperaturowego prasowania lub maglowania.

Ponadto, tkanina płaska kolorowo tkana charakteryzuje się zwiększoną odpornością kolorów na działanie światła słonecznego, w tym na działanie promieniowania UV, czego efektem jest przedłużona intensywność barwy wyrobów, co umożliwia ich dłuższe użytkowanie.

W celu sprawdzenia odporności barwionej tkaniny płaskiej na światło, przeprowadzono testy, w których próbki tkaniny płaskiej wykonanej sposobem według wynalazku poddano naświetlaniu światłem lampy ksenonowej, przez czas wynoszący 50 godzin. Wyniki przeprowadzonych testów potwierdziły poprawę trwałości koloru tkaniny o 0,5 stopnia w skali szarości, w porównaniu do tkanin kolorowo tkanych płaskich wykonanych konwencjonalnie, tzn. nie poddanych naniesieniu pirytionianu cynku w obecności dwutlenku tytanu.

Ponadto, w celu sprawdzenia odporności barwionej tkaniny płaskiej na pranie przeprowadzono testy, w których próbki tkaniny kolorowo tkanej płaskiej wykonanej sposobem według wynalazku prano w warunkach temperaturowych 60°C przez 30 minut według typowego programu pralki automatycznej z zastosowaniem dostępnego na rynku proszku do tkanin kolorowych: Persil kolor firmy Henkel, Niemcy w ilości zalecanej przez producenta wynoszącej 5 g/l.

Wyniki przeprowadzonych testów jednakowo potwierdziły poprawę trwałości koloru tkaniny o 0,5 stopnia w skali szarości, w porównaniu do tkanin kolorowo tkanych wykonanych konwencjonalnie.

Zastosowanie po procesie barwienia przędzy celulozowej, etapu klejenia za pomocą wodnego roztworu krochmalu zawierającego pirytionian cynku (C10H8N2O2S2Zn) w ilości 0,6% oraz dwutlenek tytanu (TiO2) w ilości 0,1%, o temperaturze kompozycji klejącej w zakresie od 65 do 75°C, a korzystnie o temperaturze wynoszącej 70°C, wpływa na poprawę odporności barwy tkaniny na czynniki zewnętrzne, w tym konserwację oraz światło słoneczne na etapie jej użytkowania, zapewniając tym samym wydłużenie czasu użytkowania wyrobów wykonanych z kolorowo tkanej tkaniny płaskiej oraz dłuższe zachowanie ich estetycznego wyglądu. Jest to wynikiem procesów utrwalania barwy przędzy w wyniku oddziaływania pirytionianiu cynku (w zastosowanych warunkach) z cząsteczkami barwnika, które mogą obejmować wytworzenie wiązań jonowych pomiędzy kationami cynku (Zn²+) a centrami aktywnymi cząsteczek barwnika o charakterze anionowym, zapewniając ograniczenie reaktywności barwników tego typu.

Ponadto, zastosowanie przędzy osnowowej w ilości od 60 do 70% wag. w odniesieniu do całkowitej masy przędzy zawartej w tkaninie płaskiej, zapewnia dodatkowe mechaniczne zakleszczenie utrwalonego pirytionianem cynku barwnika, za pomocą włókien wątkowych - nie poddanych obróbce klejonką z pirytionianem cynku. Przy zastosowanym - stosunkowo niskim, udziale włókien wątkowych na poziomie 30-40% wag. w odniesieniu do całkowitej masy przędzy zawartej w tkanie, nie obserwuje się pogorszenia parametrów trwałości koloru wytworzonej kolorowo tkanej tkaniny płaskiej.

Claims (1)

1. Zastrzeżenia patentowe

   Sposób wytwarzania kolorowo tkanej tkaniny płaskiej z przędz na bazie celulozy stanowiących osnowę podstawową i wątek, w którym to sposobie przędze poddaje się kolejno bieleniu, barwieniu, snuciu oraz klejeniu osnowy podstawowej, którą tka się z wątkiem uzyskując tkaninę płaską, którą gładzi się na kalandrze, a następnie stabilizuje, znamienny tym, że:

   - przędze poddaje się barwieniu wodnym roztworem reaktywnych barwników anionowych o stężeniu reaktywnych barwników anionowych wynoszącym od 0,20% do 9,12% w odniesieniu do masy suchej przędzy;

   - przy czym wybarwioną przędzę na osnowę podstawową w ilości od 60 do 70% wag. w odniesieniu do całkowitej masy przędzy poddaje się klejeniu kompozycją krochmalu o temperaturze od 65 do 75°C, zawierającą 0,1% dwutlenku tytanu (TiO2) oraz 0,6% pirytionianiu cynku (C10H8N2O2S2Zn).

   Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że barwienie przędzy prowadzi się przy zachowaniu temperatury wodnego roztworu reaktywnych barwników anionowych w zakresie od 40°C do 80°C.

   Sposób według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że barwienie prowadzi się przez czas wynoszący od 60 minut do 120 minut.

   Sposób według dowolnego z zastrz. 1-3, znamienny tym, że kompozycję krochmalu stosuje się w ilości od 4% do 10% wag. w odniesieniu do masy osnowy podstawowej.

   Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że stosuje się reaktywne barwniki anionowe monofunkcyjne.

   Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że stosuje się reaktywne barwniki anionowe difunkcyjne.

   Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że stosuje się reaktywne barwniki anionowe polifunkcyjne.

   Sposób według dowolnego z zastrz. 1-7, znamienny tym, że stosuje się przędze na bazie celulozy zawierające wyłącznie włókna celulozowe.

   Sposób według dowolnego z zastrz. 1- , znamienny tym, że stosuje się przędze na bazie celulozy zawierające włókna celulozowe oraz włókna syntetyczne.

   Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że jako włókna syntetyczne stosuje się włókna poliestrowe.