Ковтун Л.Г. Химическая технология отделки трикотажных изделий

Подождите немного. Документ загружается.

ствию различных химических реагентов. В воде не набухают,

влагопоглощение в кондиционных условиях не превышает 0,2—

0,3 %. Волокна очень устойчивы к действию кислот, щелочей,

окислителей и восстановителей, очень трудно окрашиваются.

Основным недостатком поливинилхлоридных волокон является

низкая термостойкость. Волокна начинают сильно усаживаться

при температуре 75—80°С, размягчаются и сильно деформиру-

ются при 90—100 °С, а при 130°С плавятся. Кроме того, они

обладают относительно невысокой светостойкостью, особенно хло-

рин. Под действием солнечных лучей и атмосферных условий

происходит разрушение хлорина. При облучении изделий из него

УФ-лучами в течение 20 ч волокно теряет около 65 % своей пер-

воначальной прочности.

Высокая химическая стойкость позволила широко применять

эти

волокна в химической промышленности для производства

фильтров. В трикотажной промышленности П0ли1винилхл0ридные

волокна применяются в чистом виде и в смеси с другими волок-

нами для изготовления лечебного белья (благодаря способности

3tWx' волокон накапливать электростатические заряды при трении

белъя о кожу), а также для производства изделий, не требующих

обработки в горячей воде, например купальников.

• Одним из путей повышения термостойкости является получе-

ние волокна из смеси поливинилхлорида с небольшими (10—

12 %) добавками других полимеров — диацетилцеллюлозы, ни-

tpoцeллюлoзы. Другим путем улучшения свойств поливинилхло-

ридных волокон является использование для их производства не

чистого поливинилхлорида, а его сополимеров с вйнилиденхлори-

дом, акрилонитрилом, винилацетатом.

Поливинилспиртовое волокно. Поливинилспиртовые волокна

получают из поливинилового спирта [—сНа—сн—]л. Из-за боль-

он

шого количества гидроксильных групп поливиниловый спирт

растворим в воде. Для получения нерастворимого волокна с

ограниченной степенью набухания в процессе формования волок-

на обрабатывают различными веществами, способными образо-

вывать поперечные химические связи — мостики — между макро-

молекулами или внутри них. Наиболее широьсо для этой цели

применяют формальдегид СНаО, но могут бйть использованы

и бензальдегид, и другие вещества. Степень ацеталирования

(т. е. число связанных гидроксильных групп) не превышает 40 %.

Остальные 60 % гидроксильных групп остаются незамещенными,

что обеспечивает более высокую гидрофильность волокна, чем

у других синтетических волокон.

-CHj-CH-CHj-CH-CHj-CH-CHj-CH-CHj-CH-

0 он о-сн,-о о

1 ,1

сн, сн,

0 он он он о

1 I I I I

-CHj-CH-CH^CH-CHj-CH-CHj-CH-CHj-CH-

Кондиционная влажность поливинилспиртовых волокон 4,5—

5%, т.е. приближается к влажности целлюлозных волокон. При

влажности воздуха 90—95 % влагопоглощение поливинилспирто-

вых волокон 8—10%. В воде волокна набухают мало. Потеря

прочности в мокром состоянии 15—20%.

Поливинилспиртовые волокна обладают достаточно высокой

устойчивостью к различным химическим веществам. Не разруша-

ются в разбавленных кислотах. В концентрированных растворах

минеральных кислот разрушаются. К действию щелочей устойчи-

вы даже при нагревании. Волокна растворяются в сильнополяр-

ных органических растворителях (феноле, крезоле), устойчивы к

действию окислителей, хорбшо отбеливаются гипохлоритом нат-

рия, окрашиваются красителями различных классов.

, Волокна обладают хорошей свето- и термостойкостью. При

продолжительном нагревании при температуре 115 °С и кратко-

временном до 180°С почти не изменяют своих свойств. Темпера-

тура плавления 232—238 °С.

Поливинилспиртовые волокна выпускаются под торговыми

названиями винол (СССР), винал (США). Наиболее широко их

используют в Японии (винилон, куралон, ньюлон, повел и др )-

Это одни из наиболее дешевых синтетических волокон. В три-

котажной промышленности поливинилспиртовые волокна приме-

няются для изготовления бельевого и верхнего трикотажа, для

производства чулочно-носочных изделий. Модифицированные по-

ливинилспиртовые волокна широко применяются в медицинской

практике.

Растворимые волокна используют при производстве гипюра и

ажурных полотен в качестве р'астворимого компонента.

Полиолефиновые волокна. К полиолефиновым относятся во-

локна, получаемые из полиэтилена и полипропилена. (^сНг—

—СНг—) —элементарное звено полиэтилена; (—СНг—СН—) —

СНз /

элементарное звено полипропилена.

Наиболее часто в трикотажной промышленности использу-

ются полипропиленовые волокна. Высокая регулярность структу-

ры полимера, отсутствие функциональных групп, высокая степень

кристалличности и ориентации делают полипропиленовые волок-

на очень гидрофобными и хемостойкими. Волокна не набухают в

воде, влагосодержание при кондиционных условиях не превыша-

ет 0,1 %, не растворяются в большинстве широко распростра-

ненных органических растворителей. Полипропиленовые волокна

набухают в горячих ароматических углеводородах, растворяются

в ксилоле, тетрахлорэтилене и уайт-спирите при нагревании до

температуры 100 °С, сильно набухают в хлорированных углеводо-

родах, в связи с чем их используют для производства изделий,

не подвергающихся химической чистке. Недостатком полипропи-

леновых волокон является их низкая термостойкость. Температу-

ра плавления 160—165 °С. Волокна устойчивы к действию кис-

лот, щелочей, окислителей и восстановителей. Достоинствами

полипропиленовых волокон являются низкая плотность —

0,91 г/см^ (благодаря чему пряжа из полипропиленовых волокон

высокообъемна и имеет хорошие теплозащитные свойства) и вы-

сокая стойкость к исти1!>анию.

Полиолефиновые волокна выпускаются под торговыми назва-

.ниями полиэтиленовые и полипропиленовые волокна (СССР),

прелой (США), мераклон (Испания), курлен (Великобритания)

и т. д. Полиолефиновые волокна выпускаются в виде комплекс-

ных нитей и штапельного волокна. Комплексные нити применяют

гла[вным образом для изготовления различных изделий техниче-

ского назначения. Пряжа из полипропиленового волокна облада-

ет высокой объемностью, прочностью к истиранию, хорошо про-

пускает пот, поэтому может применяться для спортивного и белье-

вого трикотажа, чулочно-носочных и верхних трикотаж-

•^Ых изделий. Волокна применяются как в чистом виде, так

и в смеси с шерстью, с полиамидными текстурированными ни-

тями.

В табл. 1 приведены свойства текстурированных волокон.

1.7. МОДИФИКАЦИЯ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ С ЦЕЛЬЮ

УЛУЧШЕНИЯ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ И ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ

СВОЙСТВ

Основными недостэтками синтетических волокон являются высо-

кая гидрофобность, низкая гигроскопичность, высокая электризу-

емость, жесткость. Гладкая поверхность, полученная в процессе

формования при продавливании через фильеры круглого сечения,

делает их стеклоподобными.

Для улучшения эксплуатационных и потребительских свойств,

для придания синтетическим волокнам свойств, близких свойст-

вам натуральных волокон, используют различные способы моди-

фикации. Модификация подразумевает изменение химического

или физического строения волокна или обработку его какими-

либо химическими веществами с целью улучшения его свойств.

Т а б л и ц а 1. Физико-химические свойства текстильных волокон

Волокна

Форму^'1а э;1ементарного

Функциональные группы

Влаж-

Волокна звена полимера и связи, определя-

ность

ющие химические при

свойства волокна нормаль-

ных

условиях,

Целлюлозное (CeHioOs),

(хлопок)

Гидратцеллюлоз-

ные

вискозное (СбНюОг)»

высокомодульное (СеНюОв)»

Ацетилцеллюлоз-

ные

-ОН

г—0—1

диацетатное

триацетатное

Белковые

шерсть

шелк

Полиамидное

(капрон)

Полиэфирное

(лавсан)

Полиакрилонит-

рйльное (нитрон)

Поливинилспирто-

вое (винол)

Поливинил хлорид-

ное (хлорин)

Полипропиленовое

СбНгОг (ОН) (СОСНз)21

СбН702(С0СНз)з1„

[—NH—СН—СО—] „

(—NH—(GH2)5—СО—]„

СНг—СН—

- СН2—СН

-СНг—СН—

i •

-СН2—СН—"

СНз

—он

-С-СНз

7—8

12—14

11-13

6—7

3,5—4,5

—NH2,—СООН, 14—18

—ОН,—S—S—

(только у шерсти)

10,5—11

—NH2,—СООН .4,5

-СООН

(у сополимера)

-ОН

0,4—О,Ь

1—2

4,5—5

0,2-0,3

~ 0,1 •

Модификацию проводят физическими или химическими спо-

собами.

Модификацию текстильных волокон можно осуществлять в

процессе их производства, в частности путем сополимеризации,

добавляя к основному полимеру небольшое количество мономе-

ров, совместимых с ним и придающих ему какие-либо новые

свойства, как это было показано на примере полиакрилонитриль-

ных волокон.

Температура Температура

Плот-

Предел проч- Электриче- Органическое соеди-

плавления- •размягчения,

ность, ности при рас- ское сопро- нение, в котором

илиpaзpyшe-

г/см' тяжении тивление. волокно

ния, ° с

после 12 мес Ом растворяется

воздействия

атмосферных

условий, %

v.- .. ...

... ...

1,5

33 10'

—

1,52

10®

— — 1,5

— — •

250—260

175—190

1,3

0 • 10"

Ацетон

290—300 250

1,33

—

Ю'^-Ю'^

Метил енхлорид

— • —

1,32 0

10'°—10'^

—

. .и.— •

1,25

ю'^-ю'^

212—219

170 1,14

46 (со све-

- 10'^ Фенол, крезол

тостабили-

Фенол, крезол

затором)

10'^

250—260

230—240

1,38 50 10'^ л-крезол, трихлор-

уксусная кислота

Плавится с

190—250 1,17

100

10'^

Диметилформа-

разложением

мид, диметилсуль-

260

Ю'Г

фоксид

232—238 200—210 1,3

—

Ю'Г

—

1Ю—130

75-90

1,5

10'^

Ацетон

160—165 140

0,9

10'^'

Ксилол, тетра-

хлорэтилен

'" Ж может быть достигнута путем измене-

ния структуры самой нити. Для этой цели используют различные

способы текстурирования. Придание нити тем или иным путем

извитости позволяет получить изделия с хорошей формоустойчи-

врстью благодаря повышению растяжимости нити, способности

быстро восстанавливаться после снятия нагрузок. Изделия при-

обретают пушистость, по внешнему виду напоминают изделия из

шерсти, повышается их гигроскопичность. В настоящее вррмя око-

ло половины общего объема выпуска химических нитей состав-

ляют текстурированные нити.

Большое влияние на свойства волокна оказывают характер

и состояние его поверхности. Использование для формования

фильер различного профиля позволяет получить волокна со мно-

гими ценными свойствами. Такие волокна имеют хороший внеш-

ний вид, матовую или, наоборот, блестяш,ую поверхность, повы-

шается их устойчивость к многократным деформациям, снижается

пиллингуемость, повышается капиллярность. Профилированные

волокна с полым сечением обладают хорошими теплозащитными

свойствами, легки и высокообъемны.

Характер поверхности можно изменить и в отделочном произ-

водстве. Одним из путей изменения поверхностной структуры

волокна является травление поверхности какими-либо агрессив-

ными по отношению к данному полимеру веществами. Примером

такого процесса может служить щелочная обработка полиэфир-

ных волокнистых материалов, получившая в последние годы ши-

рокое распространение. При щелочной обработке происходит

гидролиз полимера на поверхности волокна, а также растворение

и вымывание олигомеров, в результате чего поверхность приобре-

тает шероховатость, появляется большое число каверн, волокно

становится шелковистым на ощупь. Кроме того, в процессе гид-

ролиза на поверхности образуются новые гидрофильные группы,

которые несколько повышают гидрофильность волокна и снижа-

ют его Электризуемость.

Свойства волокна можно значительно улучшить и путем на-

несения на него различных химических веществ, что более под-

робно будет рассмотрено позже. В некоторых случаях эти веще-

ства фиксируются на волокне благодаря межмолекулярным

силам и поэтому не всегда обладают устойчивостью к различно-

го рода воздействиям, которым подвергается изделие в процессе

эксплуатации, например к стирке. В других ёл'учаях создают ус-

ловия образования химической связи между функциональными

группами полимера и веществ, наносимых на полимер в процессе

отделки (полимерами, мономерами и т. д.), т. е. прививают моно-

мер или полимер на основной волокнообразующий полимер.

Однако прививка часто протекает в довольно жестких условиях

(очень высокая температура, агрессивная среда или среда органи-

ческих растворителей, присутствие катализаторов и т. д.), по-

этому не всегда приемлема для условий красильно-отделочного

производства. ^

Способы прививки постоянно совершенствуются. Исследуются

радиационно-химическйе методы модифицирования текстильных

материалов, основанные на использовании ионизирующего

излучения высокой энергии для инициирования реакции между

полимером волокна и отделочным препаратом.

Списоклитературы

Волокна с особыми свойствами/Вольф Л. А., ЕмецЛ. В., Костров А. Ю.

и др. М.: 1980.

Кларе Г. и др. Синтетические полиамидные волокна. Перев. с нем./Кларе Г,,

Фрише Э:, Гребе Ф., М.: 1966.

Кукин Г. Н., Соловьев А. Н. Текстильное материаловедение. М.: 1985.

Новорадовская Т. С., Садова С. Ф. Химия и химическая технология шерсти.

М.: 1986.

Петухов В. В. Полиэфирные волокна. М.: 1966.

Роговин 3. А. Основы химии и технологии химических волокон. М.: 1974.

Серков А. Т. Вискозные волокна. М:: 1981.

2. ПОДГОТОВКА ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН

К КРАШЕНИЮ И ПЕЧАТАНИЮ

Подготовка трикотажных полотен и изделий к крашению и печа-

танию включает в себя ряд технологических операций, в процес-

се которых удаляются естественные спутники натуральных воло-

кон и различные загрязнения, в результате чего изделия и по-

лотна приобретают способность равномерно смачиваться, окра-

шиваться, а при выпуске в белом цвете сохранять белизну.

Способ обработки, вид технологических операций и их после-

довательность выбирают в зависимости от природы сопутствую-

щих веществ и загрязнений, содержащихся в суровом полотне

или изделиях, а также от требований к отделке, обусловленных

требованиями, предъявляемыми к качеству полотен или изделий,

которое должно быть получено. В свою очередь характер загряз-

нений и сопутствующих веществ определяется видом волокна.

Природные волокнистые материалы, как правило, содержат при-

родные сопутствующие вещества и вещества, наносимые в про-

цессе переработки волокон и пряжи, в процессе вязания, а также

случайные загрязнения, попадающие на полотна и изделия в про-

цессе вязания, транспортирования, хранения. Полотна и изделия

иэ искусственных и синтетических волокон содержат только ве-

щества, наносимые в процессе производства химических нитей и

их переработки (прядения, перемотки, вязания). Поэтому харак-

тер операций, их технологическая последовательность и соответ-

ствующее оборудование будут рассмотрены для различных видов

волокон отдельно. Но основными операциями при подготовке к

крашению и печатанию, применяющимися для большинства три-

котажных полотен и изделий, являются отваривание и беление.

В зависимости от назначения трикотажных полотен и изделий

они могут подверЬаться полному циклу подготовительных опера-

ций или неполному. Например, если изделия (чулки, носки, верх-

ние трикотажные изделия или некоторые изделия спортивного

ассортимента) выпускаются окрашенными, в темные тона, опера-

ция беления исключается и крашение проводят после отварива-

ния. В ряде случаев операции беления и отваривания, беления

и крашения могут быть совмещены. Совмещение технологических

процессов представляет большой интерес с экономической и эко-

логической точек зрения, позволяет снизить расход воды, химиче^

ских материалов, красителей, уменьшить затраты труда, электро-'

энергии, пара, а также сброс сильно загрязненных сточных вод,

особенно если учесть, что в трикотажной промышленности до

настоящего времени преобладают периодические способы обра-

ботки трикотажных полотен и изделий, являющиеся водо« и

энергоемкими. ,

2.1. ОТВАРИВАНИЕ

Отваривание — технологический процесс удаления основной час-

ти естественных спутников натуральных волокон, а также ве-

ществ, наносимых на волокна и нити в процессе прядения и пе-

ремотки, с целью придания волокнистым материалам смачивае-

мрстц, капиллярности, гигроскопичности, ^

Основными веществами, препятствующими сманивавдю текг

стильных материалов, являются природные воски, являющиеся

составной частью естественных спутников целлюлозы (другие,

естественные спутники целлюлозы будут рассмотрены в п.; Д,3),

а также жиры и масла, входящие в состав замасливателей, ,на-,

носимых на волокна и нити в процессе производства и перера-

ботки. Нанесение замасливателя облегчает переработку-волокни-

стых материалов в процессе прядения и вязания ^^агодаря

снижению трения между волокнами и уменьшению их эдектризу-

емости (для этого в состав замасливателя вводят вещества,

обладающие антистатическим действием и препятствующие на^

коплению статического электричества на волокнах э, результате

трения друг о друга и о рабочие органы машин). Кроме того^

Р суровые волокнистые материалы несут на себе различнре меха-

I нические примеси — пыль, грязь.|Все эти вещества должны быть

удалены в процессе отваривания. Отваривание обычно проводят

в щелочной, слабощелочной или нейтральной (если воло1^на не^

устойчивы к действию щелочей) среде в присутствии поверхност-

но-активных веществ.

Отваривание моя^но проводить в водной среде и в среде орга-

нических растворителей. Чаще отваривание проводят в водной

среде, хотя применение органических растворителей представляет

большой интерес для процессов подготовки, так как органшеские

растворители хорощо растворяют жировые и воскообразные

вещества.

В водной среде масла, жиры и воскообразные вещества, а

также загрязнения удаляют с помощью поверхностно-а1стивных

веществ (ПАВ). Поверхностно-активные вещества — группа ве-

ществ, обладающих поверхностной активностью, т. е. способ-

ностью адсорбироваться на границе раздела фаз «жидкость —

воздух», «жидкость — жидкость», «жидкостьтвердое тело»

и снижать поверхностное натяжение. Поверхностная активность

ПАВ обусловлена дифильностью их молекул, при которой одна

часть молекулы обладает ярко выраженными гидрофобными

свойствами и представляет собой большой углеводородный ра-

дикал, а другая часть молекулы имеет ярко выраженный гидро-

фильный характер. Это может быть сульфогруппа, карбоксиль-

ная группа, оксиэтильная цепь и т. д.

Схематично молекулу ПАВ можно представить следующим

образом:

Гидрофобная

часть

Гидро-

фильная

часть

В процессе отваривания молекулы ПАВ адсорбируются на

границах разделов «волокнистый материал — варочная жид-

кость», «масло — раствор», при этом гидрофильная часть моле-

кулы повернута к воде, а гидрофобная--к гидрофобной фазе

(к волокнистому материалу или к капле масла). После того как-

на поверхностях загрязнения или капельки масла и волокнистого

материала образуется слой из адсорбированных молекул ПАВ^

обладающий достаточной поверхностной прочностью, свяаь меж-

ду частицей, каплей масла или воскообразного вещества и по-

верхностью текстильного материала ослабевает, они отрываются

от поверхности волокна и переходят в варочную жидкость. Меха-

нические во1здействия (циркуляция раствора, перемещение тек-.

стильиого материала) способствуют удалению загрязнений с

поверхности волокнистого материала, а наличие на поверхности

загрязнении и капелек воска слоя адсорбированного ПАВ позво-

ляет создать устойчивую эмульсию или суспензию в варочной

жидкости и предотвратить ресорбцию (оседание) загрязнений

на волокнистый материал и соединение (агрегацию) этих частиц

(рис. 2).

Наряду с этим процессом в моющем растворе часть воскооб-

разных веществ и жиров солюбилизируется в мицеллах ПАВ.

Все ПАВ по химическому строению и свойствам делятся йа

неионогенные и ионогенные. Последние в свою очередь делятся

на анионоактивные и катионоактивные. В процессах подготовки

текстильных материалов применяют главным образом анионоак-

тивные и неионогенные ПАВ, обладающие целым комплексов!-

способностей: эмульгирующей, смачивающей и солюбил'изиру-

ющей.

Ноющий растйор

7^777777777^.

Волокно

Рис. 2. Эмульгирование и удаление воскообразных веществ с

поверхности текстильного материала под действием ПАВ

Среди анионоактивных веществ наиболее широкое применение

в красильно-отделочном производстве нашли сульфатированные

жиры и масла и жирные кислоты: алкисульфаты («Новость»),

алкиларилсульфонаты или алкилбензолсульфонаты, обладаюш,ие

прекрасным моющим действием, например сульфонол НП-2 (де-

цилбензолсульфонат c^Hj^^y-^^SOjNa ), алкилсульфонаты, а так-

же мыла (мыла применяются очень редко из-за их высокой стои-

мости и чувствительности к жесткой воде).

Неионогенные ПАВ в последнее время заняли доминирующее

место. Их моющее действие в жесткой воде не ухудшается; они

могут использоваться как моющие препараты, как смачиватели

и как выравниватели при крашении текстильных материалов,

а также как антистатики. Неионогенные ПАВ входят в состав за-

масливающих и- аппретирующих веществ и представляют собой

продукты взаимодействия оксида этилена со' спиртами, алкилфе-

нолами, жирными кислотами. Например, синтанол ДС-10 (окси-

ЭТНЛИрОВаННЫЙ спирт) СНз(СН2)14-1б—0(—СНа—СН2—О—)ioH.

Выпускные формы текстильно-вспомогательных веществ редко

представляют собой какое-либо индивидуальное соединение. Это

объясняется, во-первых, тем, что при синтезе образуется, как

правило, смесь различных продуктов, из которой далеко не всег-

да удаляются промежуточные продукты, а во-вторых, в выпуск-

ные формы вводят специально подобранные продукты для улуч-

шения моющего, смачивающего и т. д. действия благодаря синер-

гическому эффекту (когда один продукт усиливает действие

другого). Многие препараты содержат смесь неионогенных и

анионоактивных ПАВ (сульфоксид 31) или небольшие добавки

органических растворителей, что повышает их моющее действие

и облегчает удаление трудноудаляемых масляных пятен с трико-

тажных полотен и изделий, образующихся в результате попада-

ния смазочных масел на полотно или изделие в процессе вязания.

Одним из важнейших требований, предъявляемых в послед-

ние годы к ПАВ, является их биологическая разлагаемость, т. е.