РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПРИДАНИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ ИЗ НАТУРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПРИДАНИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ ИЗ НАТУРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН

Идельбаева Нұргүл Асқарқызы

магистрант, Алматинский технологический университет,

Республика Казахстан, г. Алматы

Буркитбай Асемгуль

канд. техн. наук, PhD, Алматинский технологический университет,

Республика Казахстан, г. Алматы

Онгар Тоты

PhD, Институт текстильного машиностроения и технологии высококачественных материалов Дрезденского технического университета,

Германия, г. Дрезден

DEVELOPMENT OF A METHOD FOR GIVING FIRE RESISTANCE TO TEXTILE MATERIALS MADE OF NATURAL FIBERS

Nurgul Idelbayeva

Master's student, Almaty Technological University,

Kazakhstan, Almaty

Asemgul Burkitbay

PhD, Almaty Technological University,

Kazakhstan, Almaty

Ongar Toty

PhD, Institute of Textile Engineering and Technology of High-quality Materials of the Dresden Technical University,

Germany, Dresden

АННОТАЦИЯ

Текстильные материалы являются одними из материалов, которые имеют широкое применение: например, в повседневной жизни, технике, общественных зданиях, транспорте и в качестве специальных средств защиты. Проблема придания огнезащитных свойств швейным материалам различного характера и назначения в последние годы становится все более актуальной.

В статье рассмотрена технология, придающая огнестойкость новым материалам различного состава, изготовленным из натуральных волокон, замедляющих горение. Наряду с рассмотрением свойств огнестойкости материалу были даны и всесторонне рассмотрены антимикробные свойства. Показан результат испытаний на измерения силы растяжения. Причина важности исследования и практическая ценность этой работы состоят в том, чтобы предложить новую технологию с высокими огнестойкими свойствами, изготовленную из природного материала, и рассмотреть возможность ее внедрения в производство.

ABSTRACT

Textile materials are among the materials that are widely used: for example, in everyday life, technology, public buildings, transport and as special means of protection. The problem of imparting flame-retardant properties to sewing materials of various nature and purpose has become more and more urgent in recent years.

The article discusses the technology that gives fire resistance to new materials of various compositions made of natural fibers that slow down gorenje. Along with the consideration of the fire resistance properties of the material, antimicrobial properties were given and comprehensively considered. The result of tests for measuring the tensile force is shown. The reason for the importance of the research and the practical value of this work is to propose a new technology with high fire-resistant properties, made of natural material, and to consider the possibility of its introduction into production.

Ключевые слова: огнезащитные свойства, материал изготовлены из натуральные волокон, нетканый материал, концентрации раствора.

Keywords: flame retardant properties, material made of natural fibers, non-woven fabric, solution concentrations.

Введение. Текстильные материалы имеют широкую область применения: в быту, технике, общественных зданиях, на транспорте и как специальные защитные средства. Они используются в качестве штор, драпировок, занавесей, материалов при изготовлении мягкой мебели, спальных принадлежностей, специальной защитной одежды и изделий, декоративной отделки различных, по функциональному назначению, помещений.

Обеспечение безопасности граждан является государственной задачей. Среди чрезвычайных ситуаций, на сегодняшний день самым распространенным и опасным считается пожар. Статистика показывает, что в 2018 году в Республике Казахстан произошло 16 619 чрезвычайных ситуаций. Из них 14 567 случаев — пожары. Причем на первом месте стоят возгорания в жилом секторе — 9596 случаев, объекты торговли — 478, объекты образования — 53, здравоохранения — 32 случая. В связи с данными фактами, проблема придания огнезащитных свойств текстильным материалам различной природы и назначения в последние годы приобретает все большую актуальность. Это обусловлено тем, что они являются серьезным источником опасности во время пожаров, легко воспламеняются, способствуют распространению пламени и при горении выделяют большое количество дыма и газов. Во многих странах мира законодательно запрещено применение изделий из легковоспламеняющихся волокнистых материалов (декоративные, обивочные, портьерные ткани, напольные покрытия, нетканые материалы и др.), поскольку они являются серьезным источником опасности во время пожаров – способствуют распространению пламени и при горении выделяют большое количество дыма и ядовитых газов.  

В настоящее время в области текстильных материалов с огнезащитными свойствами достигнуты определенные успехи. В различных странах широко проводятся исследова­ния, направленные на повышение огнезащитных свойств как природных, так и синтетических волокон. Разработка новых замедлителей горения различного строения и состава, с повышенной степенью фиксации препаратов на волокне для обработки широкого ассортимента тканей из натуральных и синтетических волокон с высокой устойчивостью к стиркам позволит расширить производство качественных и сравнительно недорогих огнезащищенных текстильных материалов.

В настоящее время в республике отсутствуют научные исследования по технологии придания свойств огнестойкости текстильных материалов с применением предоставленного метода, которой являются одним из перспективных направлений в создании наукоемких производств в легкой и текстильной промышленности.

Разработка технологии модификации текстильных материалов с устойчивыми огнеупорными свойствами позволяет повысить экономическую эффективность применения волокнистых материалов в других отраслях промышленности. Новая технология представляет собой новый метод обработки текстиля путем распыления на материал в жидкофазных системах, что приводит к прикреплению частиц к поверхности волокон и, таким образом, придает тканям новые специальные свойства.  

На основании вышеизложенного целью исследования является создание текстильных материалов природного состава с огнеупорными свойствами с использованием метода маскировки.

Огнеупорный состав на основе гипохлорид гуаденина, сульфат меди и салициловой кислоты готовили по приведенной ниже методике.

Таблица 1.

Интервалы и уровни варьирования входных факторов

Таблица 2.

Матрица планирования и результаты исследования

Объект исследования в работе: нетканный материал на основе натуральных волокон. (рисунок - 1).

На основании приведенной выше таблицы было получено 9 обработанных и 1 необработанный образец. То есть, готовя различные составы, вырезаем образец размером 10×10 см и пропитываем приготовленный состав, распыляя ее сверху, ставим готовый образец на сушку при температуре 100◦ С на 15 минут, после чего на термообработку при 180 × С на 60 секунд. На 10 готовых образцов провели испытания на огнестойкость в лаборатории университета, как показано на рисунке. (рисунок - 2) Благодаря полученным лабораторным испытаниям мы получили образец, который показал высокую степень огнестойкости, как показано на рисунке (рисунок – 3 )

Рисунок 1. Нетканный материал на основе натуральных волокон

Рисунок 2. Обработанные образцы

Рисунок 3. Образец с результатом

В зависимости от полученного образца полученный результат сохранял огнестойкость, толщина материала была в 3 раза выше, размер разрыва был ниже, чем у образца, обработанного термообработкой.

При этом составном способе материалу можно придать различные свойства: гидрофобные, оптические, антимикробные, огнестойкие, антистатические и многие другие свойства. Данная технология является одним из наиболее перспективных способов получения материалов с различными свойствами. Этот метод не требует больших затрат и позволяет получить изделия особой чистоты, к тому же по сравнению с другими методами его коммерческое применение представляется наиболее эффективным.

Для определения антимикробных свойств материалы закапывали на 10 суток под влажную землю. На поверхность земли каждые 2-3 дня распыляли воду, потому что, земля должна была быть влажной, чтобы увидеть хорошие результаты, если мы обратим внимание на материалы, образцы 4,6,7 показали хорошие результаты и были отправлены на лабораторный анализ инфекции.

Рисунок 4. Испытание на антимикробные свойства

Таблица 3.

Результат разрывной нагрузки и прочности

Разрывная нагрузка-одна из основных характеристик прочности и надежности ткани. Испытание ткани проводится в соответствии с ГОСТ 3813-72. Нагрузка для основания определяется отдельно, а для веревки отдельно. Для этого используется устройство МТ-150.

Мы определили разрывную нагрузку образцов, определивших антимикробные свойства. Наиболее показательными образцами являются образцы с номером 1,2,3,6, как показано в таблице 3 ниже.

Воздухопроницаемость ткани была определена на Metrotex MT-160. Для тканей низкой плотности измерения проводят по ГОСТ 12088-77. Это устройство позволяет измерять в диапазоне 2,5-10750 дм3/(м2с).

Таблица 4.

Показатели воздухопроницаемости составов которые дали результат

Введение противомикробных добавок в различные материалы осуществляется не только для защиты микроорганизмов в условиях критического использования, но и для придания продуктам антимикробных свойств, таких как устойчивость к воздействию патогенов.

Существуют различные способы изготовления текстильных материалов с биоцидными антибактериальными свойствами : введение антибактериальных препаратов в полимерообразующее вещество, текстильные материалы для придания антимикробных свойств на последних этапах окраски и отделки, применение биоцидных веществ к материалу при стирке или чистке текстильных тканей.

Объекты исследования: материал беймата из льняного волокна, противомикробные препараты (гипохлорид гуаденина, салициловая кислота и сульфат меди).

Условия работы: температура воздуха 24 °С, относительная влажность воздуха в помещении 59%.

Тестовые штаммы микроорганизмов:

 Candida albicans ATCC 10231-это тест на фунгициды для тестирования и контроля качества питательной среды. Тест взят из американской коллекции типичных культур (ATSS), США;

 Candida albicansATCC 2091-это тест на фунгициды для тестирования и контроля качества питательной среды. Тест взят из американской коллекции типичных культур (ATSS), США;

 Aspergilus braziliensis ATCC16404-это тест на фунгициды. Тест был получен из американского набора типичных культур (ATSS), США.

Результаты и их обсуждение. Из полученных данных можно увидеть, что образец, пропитанный гипохлоридом гуаденина, салициловой кислотой и сульфатом меди, обладает выраженными противогрибковыми свойствами. Кроме того, для изучения механизма взаимодействия композиционного состава волокнистые макромолекулы исследовали ИК-спектры исходных и обработанных образцов материалов. В заключение следует отметить, что ткань, не пропитанная гипохлорид гуаденина, салициловая кислота и сульфат меди, не обладают выраженными противогрибковыми свойствами. Материал, обработанный гипохлоридом гуаденина, салициловой кислотой и медным купоросом, который также токсичен и оказывает раздражающее действие на материал бейматы, показал его безопасность для здоровья человека. Таким образом, предлагаемый материал беймата с биоцидными свойствами может использоваться в качестве изоляционных материалов в строительстве.

Рисунок 5. Итоги микробиологического анализа

Заключение

Поскольку потребность в современных текстильных материалах была высокой, существует ряд специальных требований, связанных с их использованием в жестких, а иногда и экстремальных условиях. Материалы этого типа должны обладать такими свойствами, как: огнестойкость, антимикробность, биоцидные качества и т. д., и часто иметь весь комплекс перечисленных свойств.

Для разработки новой технологии изготовления огнеупорного материала с использованием гуаденина, медного купороса и салициловой кислоты, исходя из поставленных целей, разработаны новые составы и выполнены лабораторно-практические работы. Состав готовили, пропитывали поверхность материала, сушили при температуре 100 градусов и прессовали под прессом при температуре 180 градусов. Образцы были подготовлены и определены путем сжигания свойств огнестойкости. Подведены итоги практической работы. Было показано, что изученные частицы химически прикрепляются к поверхности волокна, что приводит к тому, что огнеупорный эффект сохраняется даже после влажной термической обработки.

В ходе исследования:

- Воздухопроводимость образцов;

- Прочность на разрыв образцов;

- Огнестойкость образцов;

- Мы обнаружили устойчивость к противомикробным препаратам.

Коэффициенты воздухопроницаемости образцов, обработанных предложенным составом, составляют 425,4-550 дм3/м2×сек., исходный образец материала - 559,5 дм3/м2×сек. Этот показатель обработанных образцов материала немного снизился по сравнению с коэффициентом воздухопроницаемости исходного материала бейматы.

Состав на основе антипиренов и биоцидных веществ нетканных материалов обеспечивает материалу высокие огнестойкие и антимикробные свойства. Предлагаемый состав рекомендуется в качестве комбинированного состава для эмульгирования смеси волокон и огнеупорной и биоцидной отделки, поскольку используемые вещества уменьшают электризацию и увеличивают склеивание волокон неткранных материалов.

Список литературы:

1. Ертас А.М., Буркитбай А., Ниязбеков Б., Таусарова Б.Р. Придание биоцидных свойств утеплительным материалам из льняных волокон//Вестник АТУ, 2021. №2 (132), С. 32-37.
2. Сарымсакова А.Т., Буркитбай А. Разработка огнестойких нетканых материалов из лубяных и шерстяных волокон/ Материал республ. конф. молодых ученых «Наука. Образование. Молодежь». – Алматы: АТУ, 2022, в печати
3. Burkitbay A., Rakhimova S.M., Taussarova B.R, Kutzhanova A.Zh.,Application of dressing composition for antimicrobial finishing of cellulosic tekstile materials // Mater. XXIII International congress « IFACC International Federation of Textile Chemists and Colourists». – Budapest: IFACC, 2013. – Р. 123;
4. Burkitbay A., Rakhimova S.M. Taussarova B.R., Kutzhanova Azh. «Development of polymeric composition for antimicrobial finish of cotton fabrics» //Fibres& textiles in Eastern Europe. – 2014. – Vol. 22, No. 2(104). – Р. 96 – 101.
5. Тігін өндірісінің материалтануы: Жоғары оқу орнының студенттеріне арналған оқулық / Б. Р. Рысқұлова, А. Ж. Құтжанова, Э. С. Масанова, Ж. Ш. Маханова. - Алматы: 320 б.
6. Құтжанова А.Ж., Тасымбекова А.Н. Тоқыма материалтану. Зертханалық практикум. Алматы: АТУ, 2012. -164б