Химическая технология в искусстве текстиля

ХИМИЧЕСКАЯ
ТЕХНОЛОГИЯ
В ИСКУССТВЕ
ТЕКСТИЛЯ

Допущено к изданию с грифом
УМОЛегпром в качестве учебника  по дисциплинам 
«Технология отделочного производства для костюма», 
«Технология отделочного производства для интерьера»,
«Химическая технология и оборудование отделочного производства»
 для бакалавров и магистров по направлениям подготовки 
29.03.02, 29.04.02 «Технологии и проектирование текстильных изделий» 
и 54.03.03, 54.04.03 «Искусство костюма и текстиля»

Москва
ИНФРА-М
2020

УЧЕБНИК

Под общей редакцией доктора технических наук, 
профессора В.В. Сафонова

УДК 54+7.021(075.8)
ББК 37.23я73
 
Х46

Химическая технология в искусстве текстиля : учебник / В.В. Сафонов, 
А.Е. Третьякова, М.В. Пыркова [и др.] ; под общ. ред. В.В. Сафонова. – 
Москва : ИНФРА-М, 2020. – 351 с. + Доп. материалы [Электронный 
ресурс]. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/17295.

ISBN 978-5-16-011562-7 (print)
ISBN 978-5-16-103896-3 (online)

Представлены современные достижения в отделке текстильных материалов: 
подготовка к колорированию, крашение и печать различными классами красителей, заключительная отделка общего и специального назначения. Описаны 
волокна природного и химического происхождения. В связи с активным развитием цифровой печати, помимо традиционных приемов нанесения рисунка, 
особое внимание уделено достижениям в области колориметрии и печати.
Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования последнего поколения.
Для бакалавров, магистров, аспирантов и преподавателей художественных 
вузов и факультетов (институтов), также будет полезен студентам технологических специальностей и всем интересующимся отделкой текстильных материалов.

УДК 54+7.021(075.8)
ББК 37.23я73

Р е ц е н з е н т ы :
Т.Е. Баланова — канд. хим. наук, генеральный директор Центрального научно-исследовательского института бытового обслуживания населения; 
Н.П. Бесчастнов — д-р искусствоведения, профессор, декан Института 
искусств Российского государственного университета имени А.Н. Косыгина 
(Технологии. Дизайн. Искусство)

А в т о р ы :
В.В. Сафонов (предисловие, гл. 6); А.Е. Третьякова (гл. 1; гл. 3; гл. 5: 5.11); 
М.В. Пыркова (гл. 4); И.И. Меньшова (гл. 5: 5.1–5.10); Е.В. Панкратова (гл. 2) 

ISBN 978-5-16-011562-7 (print)
ISBN 978-5-16-103896-3 (online)

Материалы, отмеченные знаком 
, доступны 

в электронно-библиотечной системе Znanium.com

© Коллектив авторов, 2016

Х46

Предисловие

Текстильная промышленность претерпевает в настоящее время существенные изменения. Это вызвано, с одной стороны, экономическими условиями, вступлением страны во Всемирную торговую организацию и связанной с ними усиливающейся конкуренцией, а с 
другой — новыми видами волокон и технологиями, прежде всего компьютерными, и наконец, постоянно изменяющейся модой на готовые 
изделия, на их колористические и эстетические комфортные характеристики в сочетании с высокой устойчивостью к внешним физико-химическим и физико-механическим условиям (машинная стирка). Особенно это важно для дизайнеров, использующих все инструменты (колористику, печатный рисунок, формоустойчивость и др.). К сожалению, 
учебника в данной области, адресованного студентам-дизайнерам, еще 
не написано, а лабораторный практикум уже устарел. Восполнить этот 
пробел и призвано данное учебное пособие. Его особенностью является 
сочетание теоретического материала с практикумом, что, по мнению 
авторов, облегчит усвоение материала студентами.
Целями освоения материала учебных дисциплин, освещаемого в 
данном учебнике («Технология отделочного производства для костюма», «Технология отделочного производства для интерьера», «Технология полиграфической печати», «Специальная технология», «Колорирование», «Колорирование и цветоведение», «Практическое колорирование», «Химическая технология и оборудование отделочного 
производства», «Цифровые технологии в отделке текстильных материалов», «Текстильное колорирование», «Практическое колорирование», «Новые колористические эффекты в печати»), являются:
 
• формирование у студентов компетентных знаний в области облагораживания натуральных, химических волокон, тканей, трикотажных полотен и изделий из них для придания им комплекса потребительских свойств;
 
• обоснование выбора технологических процессов и оборудования 
для выпуска различных артикулов ткани;
 
• формирование понимания назначения операций подготовки, крашения, печатания, заключительной отделки текстильных материалов;
 
• сформирование у студентов понимания роли химико-технологической подготовки текстильных материалов в их дальнейшей профессиональной деятельности;
 
• умение осуществлять на практике контроль качества выпускаемой 
продукции в соответствии с ГОСТ Р;
 
• формирование понимания важности цвета и света с точки зрения 
законов физики в процессах крашения и печатания текстильных 
материалов различными классами красителей;

 
• умение использовать определения характеристик цвета и света для 
объективного создания гармоничных, колористически ценных окрасок готовых текстильных изделий;
 
• освоение современных спектрофотометрических методов с целью 
оценки получаемой окраски;
 
• умение составления базы данных колористических атласов и воспроизводить с их помощью требуемый цвет на основании полученных данных на основании спектрофотометрических исследований;
 
• знание и умение применения на практике цифровых технологий в 
процессах отделки текстильных материалов.
Для изучения данной учебной дисциплины необходимы знания, 
умения и навыки, формируемые предшествующими дисциплинами — 
«Текстильное материаловедение», «Практическое колорирование», 
«Текстильное колорирование» и «Цветоведение».
В дальнейшем приобретенные знания и навыки помогут будущим 
специалистам в работе над выпускной квалификационной работой.
Книга состоит из шести глав, написанных преподавателями кафедры химической технологии волокнистых материалов Московского 
государственного университета дизайна и технологии (МГУДТ).
В первой главе описаны строение и свойства основных текстильных 
волокон, их идентификация, являющаяся основой химической технологии текстильных материалов.
Вторая глава посвящена подготовке текстильных материалов к колорированию.Объективные способы оценки колористических характеристик текстильных материалов представлены в третьей главе.
Четвертая глава описывает процессы, протекающие при крашении 
текстильных изделий из различных волокон.
В пятой главе дано современное состояние печатания текстиля как 
традиционными способами, так и перспективными цифровыми технологиями.Последняя, шестая, глава посвящена заключительной отделке текстильных материалов.
Учебник предназначен для преподавателей, аспирантов и студентов, обучающихся по очной форме обучения, и может использоваться при изучении дисциплин «Технология отделочного производства для костюма», «Технология отделочного производства для 
интерьера», «Технология полиграфической печати», «Специальная 
технология», «Колорирование», «Колорирование и цветоведение», 
«Практическое колорирование», «Химическая технология и оборудование отделочного производства», «Цифровые технологии в отделке 
текстильных материалов», «Текстильное колорирование», «Практическое колорирование», «Новые колористические эффекты в печати».

Глава 1 
Строение и свойства текстильных волокон

Весь текстильный комплекс базируется на волокнах — основе 
основ любой одежды, текстиля, окружающего человека и его быт.
Чтобы придать любому текстильному изделию в рамках производства заданный комплекс свойств (водоупорность, стойкость к 
смятию, к действию огня, микроорганизмов и пр.), окрасить, 
нанести рисунок и т.д., а также в бытовых условиях произвести, казалось бы, простые операции, такие как стирка, глажение и др., необходимо знать свойства волокон, из которых сделано любое текстильное изделие. Знание свойств волокон дает возможность качественно провести технологическую операцию, бережно обращаться 
с вещами на бытовом уровне. Также при создании новых текстильных материалов, ассортимента изделий необходимо учитывать 
взаимодополняемость и сочетаемость разных волокон и нитей, 
чтобы в дальнейшем готовое изделие могло выдержать условия эксплуатации.
Текстильная промышленность включает производство готовой 
продукции из элементарного волокна — тканого, трикотажного, нетканого и пр. в виде пряжи, сшитого изделия или полотна, завершающей стадией является отделка. Главная задача отделочного производства — конечной стадии текстильной промышленности — заключается в придании выпускаемым текстильным изделиям (пряже, 
тканям и трикотажу) вид, удовлетворяющий потребительским и эксплуатационным требованиям, иначе говоря, облагораживание текстильного материала.
В отличие от механико-технологических, все отделочные процессы осуществляются в технологических растворах, содержащих 
химические реагенты. По этой причине, зная свойства (физико-механические и химические) волокон, можно добиться оптимизации 
условий технологии (концентрация используемых реагентов, температурные режимы и продолжительность процессов отделки).

1.1. ОСнОвные СвОйСтва ПОлимерОв

Молекулы любого текстильного волокна независимо от происхождения представляют собой высокомолекулярные соединения 
(ВМС), иначе говоря, макромолекулы, полимер (греч. polymerēs: 
poly — много, merēs — части, т.е. состоящий из многих частей).
Полимер — химическое соединение, молекулы которого составлены из большого числа повторяющихся групп атомов (элемен

тарных звеньев). Таким образом, молекулярная масса ВМС составляет от нескольких сотен до нескольких миллионов единиц атомных 
масс (согласно разработке Д. Дальтона, который в 1803 г. составил 
первую таблицу химических элементов, атомная масса — это масса 
любого химического элемента, отнесенная к массе атома водорода, 
принятой за единицу).
Мономеры или элементарные звенья могут соединяться между 
собой в различном порядке:
1) линейные полимеры (к ним относятся все текстильные волокна):

–А–А–А–А–А–А–…–А–А–А–А–А– К 

2) разветвленные полимеры (например, крахмал):

–А–А–А–А–А–А–…–А–А–А–А–А–

–А–А–А–А–А–А–…–А–А–

–А–А–А–А–…–А–

3) трехмерная сшитая пространственная структура (например, 
смолы):

–А–А–А–А–А–А–А–…–А–А–А–А–А–

–А–А–А–А–…–А–А–А–А–

–А–А–А–А–…–А–

Исключением среди текстильных волокон является кератин 
шерсти с пространственной структурой.
Понятие молекулярной массы тесно связано со степенью полимеризации, которую обозначают индексной буквой n, например (–А–)n. 
Степень полимеризации показывает количество повторений элементарных звеньев. В отличие от низкомолекулярных соединений, полимеры представляют собой смесь веществ с различным значением 
степени полимеризации n, равную среднему значению. Таким образом, молекулярная масса макромолекулы рассчитывается по формуле

M =  mn,

где M, m — молекулярная масса соответственно полимера и элементарного звена.

В случае, если основную полимерную цепь, как правило, составляют атомы углерода: –С–С–С–С–…–С–С– или (–С–)n, то такие 
полимеры называются карбоцепными. Если, помимо углерода, в ней 
находятся другие атомы, например сера, азот или кислород: 
–C–S–N–O–, то в этом случае речь идет о гетероцепных полимерах.
Все атомы связаны между собой химическими связями, различными по прочности:
 
• 300–700 кДж/моль — ковалентные, связывают атомы внутри элементарного звена, чуть послабее — между мономерами, так называемые внутримолекулярные силы (связи);
 
• 1–8 кДж/моль — силы Ван-дер-Ваальса и 8–40 кДж/моль — водородные, действуют на очень малых расстояниях (3–4×10-1м) и 
участвуют в образовании связей между макромолекулами полимеров, т.е. межмолекулярные связи.
Элементарные звенья могут иметь различные функциональные 
группы, обозначаемые общим символом R, например:

(–  А  –  А  –)n

R

Среди функциональных групп чаще встречаются заместители полярного характера, влияющие на физические и химические свойства 
полимера, например: –СООН (карбоксильная группа); –ОН (гидроксильная группа); –NH2 (аминогруппа); –CN (цианогруппа или 
нитрильная) и др.
Функциональные группы могут как входить в состав элементарного звена, так и располагаться на концах макромолекулы.
Физические свойства полимеров включают в себя гибкость (возможность принимать различные пространственные формы — конформация), степень кристалличности, степень ориентации, отношение к температуре, гигроскопичность.Рассмотрим их по порядку.
1. Гибкость макромолекулы прямо зависит от величины степени 
полимеризации. Чем больше значение n, тем гибче, эластичнее полимер, выше его сопротивление деформациям (на практике это 
устойчивость к смятию, истиранию). В то же время наличие и увеличение числа полярных групп (заместителей) приводят к увеличению жесткости макромолекулы (целлюлозное, полиакрилонитрильное волокна и др.). Действие температуры приводит к такому 
явлению, как тепловое движение сегментов — отдельных участков 
макромолекулы, колеблющихся независимо друг от друга. При рассмотрении поведения макромолекул вводится понятие сегмента 
Куна как некоторого статистического элемента полимерной цепи, 
адекватно модифицирующего физические свойства макромолекулы. 

Сегмент отличается от участка цепи независимостью от соседних 
сегментов макромолекулы. В целом значение сегмента характеризует 
равновесную гибкость полимерной цепи. Чем больше величина 
длины сегмента, тем жестче полимер. Для сравнения: длина сегмента 
Куна гибкого и эластичного каучука составляет 0,5–0,8 нм, а длина 
сегмента жесткой целлюлозы — примерно 10–30 нм.
2. Конформация определяет надмолекулярную структуру (пространственное строение) полимера и бывает различной: вытянутой, 
изогнутой, спиральной, складчатой, глобулярной и т.д. В основе образования такой структуры лежит взаимодействие между функциональными группами как внутри макромолекулы, так и между макромолекулами.
Надмолекулярная структура линейных полимеров имеет фибриллярное строение, т.е. наличие фибрилл (лат. fibrilla, fibra — волокно), 
так называемое «волокно в волокне», структурных образований с 
поперечным размером меньшим, чем ее длина. Между фибриллами 
заключены относительно неплотные аморфные прослойки.
Основой фибриллы является так называемая структурная единица — ламель, представляющая собой третий уровень по сложности 
надмолекулярной структуры после макромолекул и кристаллитов. 
В свою очередь ламель является подуровнем более сложных 
структур — сферолитов. Сферолиты — изотропный полимер на надмолекулярном уровне строения полимера, размеры сферолитов колеблются в пределах долей микрометра — миллиметров. Существуют 
два типа сферолитов — радиальные и кольцевые, образующиеся в 
условиях формования отливок, пленок и волокон. Радиальные сферолиты представляют собой множество фибрилл, исходящих из единого центра, а в кольцевых наблюдается регулярное вращение ластообразной фибриллы вокруг оси.
При образовании микрофибрилл из ламелей возможны два варианта: распад ламелей на отдельные складчатые блоки и разгибание 
молекулярных складок (рис. 1.1).
Примечание. Здесь и далее, если не указано иное, источник — 
архив кафедры химической технологии волокнистых материалов 
МГУДТ. 
Таким образом, фибриллизация является фундаментальным свойством текстильных волокон, а микрофибрилла — основной структурной единицей надмолекулярной структуры.
3. Внутри фибрилл структура также неоднородна: плотные кристаллические упорядоченные области чередуются с рыхлыми хаотическими аморфными через переходные области. Следует отметить, 
что наиболее доступны для химических реагентов технологических 
растворов, включая красильные, именно аморфные области. Таким 
образом, степень кристалличности определяет долю кристаллических 

областей. Увеличение значения степени кристалличности свидетельствует о жесткости структуры полимера, относительной инертности 
к химическим реагентам. Например, степень кристалличности хлопкового волокна — 0,73; а вискозного, подобного по строению хлопковому волокну, — 0,31. Отсюда видно, что вискозное волокно имеет 
рыхлую структуру, более высокую реакционную способность.
Обычно в образовании кристаллических областей принимают 
участие небольшие регулярные участки макромолекул, длина которых не превышает нескольких десятков нанометров. В отличие 
от низкомолекулярных кристаллических веществ, полимеры не бывают полностью кристаллическими. Их целесообразно рассматривать как двухфазные системы или композитные материалы, хотя 
переход кристаллита к аморфной части происходит не скачкообразно, а через ряд промежуточных форм с различной степенью упорядоченности.
В морфологии кристаллических полимеров различают кристаллиты, монокристаллы и сферолиты, а также промежуточные образования. Кристаллит представляет собой наименьшее кристаллическое 
образование с единой ориентацией кристаллографических осей, при 
формировании полимера макромолекулы многократно складываются. Монокристалл целиком построен из элементарных ячеек, ко
а)
б)

рис. 1.1. Модель образования микрофибрилл из ламелей: 
а — распад ламелей на отдельные складчатые блоки; б — разгибание 
молекулярных складок

торые совмещаются друг с другом путем трансляции — параллельного переноса вдоль ребер на расстояния, равные периодам кристаллической решетки.

4. Степень ориентации макромолекул практически во всех текс
тильных волокнообразующих полимерах приближена к ориентации 
вдоль оси волокна. Чем выше степень ориентации, тем прочнее межмолекулярные связи, выше прочность волокна и меньше потери 
прочности в мокром состоянии. Все текстильные волокна характеризуются анизотропией, т.е. неоднородностью свойств в различных 
направлениях.

Следует отметить, что степень ориентации волокна определяет 

его прочность. Чем выше ориентированность макромолекул вдоль 
оси, тем прочнее волокнообразующие полимеры. Это явление связано с тем, что при ориентации происходит образование плотной 
упаковки полимера. Таким образом достигается получение сверхпрочных термостойких полимеров, сопоставимых по прочности с некоторыми марками стали.

5. По отношению к температуре различные волокна ведут себя 

по-разному. В целом они делятся на две большие группы: термо- и 
нетермопластичные. Действие температуры на полимер приводит к 
изменению его состояния (рис. 1.2): 

Стеклообразное → Температура стеклования (Тст) → Высокоэлас
тическое → Температура плавления (Тпл) → Вязкотекучее →Температура разложения (Тр) → Продукты горения.

Эта цепь превращений определяет термопластичную природу по
лимера, а в случае нетермопластичных полимеров отсутствуют Тпл и 
вязкотекучее состояние, т.е. волокно сгорает, минуя процесс плавления.

Повышение температуры приводит, как упоминалось выше, к 

тепловому движению сегментов, а значит, к разрыхлению структуры 
волокна, т.е. возможности повысить вероятность взаимодействия с 
химическими реагентами технологических растворов.

6. Текстильные волокна по-разному ведут себя по отношению к 

воде, что обусловливает их гигроскопичные свойства. Гидрофильные 

рис. 1.2. Действие температуры на полимер:

Тх — температура хрупкости; Тст — температура стеклования; Тпл– температура 

плавления; Тгор — температура горения