Ковтун Л.Г. Химическая технология отделки трикотажных изделий

Подождите немного. Документ загружается.

ми оснащена линия. Здесь предусмотрено автоматическое регу-

лирование температуры растворов, давления пара, сжатого воз-

духа. Скорость обработки 40 м/мин.

2.6. ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ

Термостабилизация — специфическая операция, которой подвер-

гаются трикотажные полотна и изделия из термопластичных

искусственных и синтетических волокон. Целью термостабилиза-

ции является придание устойчивых линейных размеров и формы

трикотажным полотнам и изделиям путем снятия внутренних

напряжений, возникающих внутри волокна в процессе их фор-

мования, вытягивания," а также при перемотке и вязании. Тер-

мопластичные волокна вследствие неравномерной вытяжки при

последующих обработках (отваривании, крашении) сильно де-

формируются, усаживаются на 10—20%, образуют складки,

имеют мятый вид. Это объясняется тем, что любые последующие

обработки, снижающие межмолекулярные взаимодействия и

(или) повышающие подвижность макромолекул, облегчают про-

текание релаксационных процессов.

В процессе термостабилизации изделия подвергают терми-

ческой обработке в расправленном состоянии приГ небольшом

натяжении (а иногда в свободном состоянии, например при

предстабилизации чулочно-носочных изделий или верхних

трикотажных изделий) с последующим быстрым охлаждением.

Условно весь процесс термостабилизации можно разделить на

три стадии: I) разрыв при нагревании межмолекулярных свя-

зей, находящихся в неравновесном напряженном состоянии;

2) образование новых межмолекулярных связей; 3) фиксация

этих вновь образовавшихся межмолекулярных связей при рез-

ком охлаждении.

Термостабилизацию можно проводить с помощью горячей

воды, пара или горячего воздуха. Выбор способа обработки и

температуры зависит от природы волокна и имеющегося в нали-

чии оборудования. Температура термостабилизации выбирается

следующим образом: верхний предел должен быть на 20—

30 °С ниже температуры плавления полимера, а нижний пре-

дел — на 30—40 °С выше температуры последующих обработок

при отделке или в процессе эксплуатации.

Термостабилизацию трикотажных полотен и изделий горячей

водой и паром проводят обычно в оборудовании периодического

действия. Наиболее; широкое распространение получила термо-

стабилизация горячим воздухом. Оптимальные условия термо-

стабилизации приведены в табл. 2.

Таблица 2. Оптимальные условия термостабилизации трикотажных полотен

из триацетатных и синтетических волокон

Вид волокна

Темпера-

тура плав-

ления

Тш. °с

Оптимальные условия термостабилизации ,

Вид волокна

Темпера-

тура плав-

ления

Тш. °с

насыщенным паром

горячим воздухом .

Вид волокна

Темпера-

тура плав-

ления

Тш. °с

Температу-

ра, "С

Давление,

кПа

Время,

мин

Температу-

ра, ' С

Время,

Полиамидное (кап-

212—215 130 ±4

200

3-15 180-190

20-30

рон)

Полиэфирное (лав-

256

140 ±2 300

10—30 190-200

20—30

сан)

Полиакрилонитраль-

—

130 ±5 200

10 140-160

ное (нитрон)

Триацетатное

290—300

125

200 20—30

190—200

25—40

Термостабилизацию трикотажных полотен с основовязаль-

ных машин в среде горячего воздуха проводят в сушильно-ши-

рильно-стабилизационных машинах, выпускаемых различными

фирмами. Подробнее эти машины будут описаны в п. 5.7.

Обработку проводят в расправленном состоянии. Для этого

полотно по кромке накалывается на иглы -игольчатых пластин.

В начале машины расположен механизм опережения, наличие

которого позволяет получить необходимую усадку по длине по-

лотна и таким образом обеспечить стабильность размеров.

Машины выпускаются с тремя — семью зонами. В первой и. вто-

рой зонах осуществляется высушивание полотна при температу-

ре 100—130 °С, а в остальных зонах происходит термостабили-

зация при оптимальной температуре. В конце машины распо-

ложена охлаждающая- камера. Время пребывания в стабили-

зационной камере регулируется скоростью движения полотна

через камеру. Перед сушильно-ширильно-стабилизационной ма-

шиной обычно устанавливают плюсовку, в которой осуществляют

аппретирование.

Полотна с кругловязальных машин в неразрезанном виде

подвергают термостабилизации на машинах японской фирмы

'in w м i uirtii'

********** * * *

Рис. Машина СПЭ-120 Тк для стабилизации кругловязаных трикотаж-

ных полотен^

«Хирано Кинзоку» или отечественных СПЭ-120 Тк (рис. 13).

Трикотажное полотно заправляется через ширитель / и со ско^

ростью 1,6—16 м/мин поступает в стабилизационную камеру 3,

в которой циркулирует горячий воздух, нагреваемый с помощью

калориферов 4 до температуры 200—220 °С. Перед камерой

расположено устройство для запаривания (увлажнения) полот-

на 2. Пар, подаваемый на полотно, слегка увлажняет его, что

ускоряет стабилизацию. Специальные подающие ролики, распо-

ложенные по обе стороны ширителя, позволяют подавать по-

лотно с опережением до 30 %. На выходе из стабилизационной

камеры полотно проходит камеру охлаждения 5, где обдува-

ется струей холодного воздуха. Далее полотно поступает в жало

приемных тянульных валов и укладывается в тележку или на

приемную платформу.

Термостабилизация изменяет кристаллическую структуру во-

локон, повышает стабильность размеров, устойчивость к мокрому

смятию, к глаженью и снижает влагопоглощение, однако при

этом снижается скорость сорбции красителя при кращении.

Термостабилизация полотен из триацетатных волокон улуч-

шает растяжимость волокна. В отличие от полиамидных и

полиэфирных волокон триацетатные волокна не дают усадки при

этих температурах, скорее может происходить удлинение, особен-

но если полотна обрабатываются под натяжением. Поэтому

полотна в сушильно-ширильно-стабилизационную маЩину надо

подавать с опережением. При -термостабилизации в среде горя-

чего воздуха могут происходить размягчение и склеивание

небольшого числа волокон, что приводит к повышению жест-

кости. Эту жесткость можно уменьшить обработкой полотна в

кипящих растворах ПАВ. Избежать образования жесткости в

процессе термостабилизации можно проведением S-отделки, т. е.

омылением поверхностного слоя.

Термостабилизация может проводиться для сурового полотна

после отваривания и беления и после крашения.

Термостабилизация полотен до крашения (сурового полотна

или после отваривания и беления) уменьшает опасность образо-

вания заломов и заминов при крашении в жгуте и исключает

опасность изменения оттенка окраски вследствие термодеструк-

ции или сублимации красителей.

Однако термостабилизация перед крашением снижает сорб-

цию красителя, что затрудняет получение темных тонов. Поэтому

при крашении в темные тона термостабилизацию, по-видимому,

целесообразнее проводить после крашения, но в этом случае д,^я

крашения нужно использовать красители, устойчивые к субли-

мации.

Большое внимание уделяется разработке усовершенствованных

процессов термостабилизации, обладающих небольшой энергоем-

костью. Среди них радиационные способы термостабилизации,

т. ё. применение для нагревания инфракрасного излучения или

высокочастотного нагревания. Внедрение этих способов позволит

в три-четыре раза повысить производительность и уменьшить

габарит термофиксационного оборудования, а также повысить

эффект стабилизации.

Другим путем (по данным исследований, проведенных в

МТИ) является использование интенсификаторов. В качестве

интенсификаторов могут быть применены триэтаноламин, этилен-

гликоль и другие вещества, являющиеся пластификаторами для

волокон. Интенсификатор вводится в плюсовочную ванну в кон-

центрации 1—2 г/л перед стабилизационной машиной. Исполь-

зование интенсификаторов позволяет снизить температуру стаби-

лизации или сократить время обработки.

2.7. ОСОБЕННОСТИ ПОДГОТОВКИ ПОЛОТЕН

ИЗ БЕЛКОВЫХ ВОЛОКОН

Шерстяные полотна. В трикотажной промышленности чисто-

шерстяные полотна вяжут преимущественно из пряжи, цолучен-

ной из окрашенного волокна или гребенной ленты. Поэтому в

отделочном производстве они подвергаются только промывке-

релаксации и аппретированию. Тем не менее необходимо оста-

новиться на сущности основных операций, характерных для об-

работки шерсти, которые выполняются на стадии обработки

шерстяного волокна, предназначенного для получения пряжи,

или на стадии обработки полотен или изделий. i

Промывка., Цель этой операции—^ удаление естественных

примесей, содержащихся в шерстяном волокне. Суровое (немы-"

тое) шерстяное волокно содержит жиропот, грязь, растительные

целлюлозные и минеральные примеси. В процессе отделки волок-

но подвергается промывке многократно. На предприятиях пер-

вичной обработки шерсти удаляется основная масса природных

сопутствующих веществ. Кроме того, волокно промывается при

карбонизации (если она проводится), при крашении. При про-

мывке-релаксации трикотажных полотен удаляются остатки шер-

стяного жира, а также замасливатели, наносимые в процессе

прядения и перемотки пряжи.

Обычно промывку проводят в растворах ПАВ при темпера-

туре 35—40 °С. Более интенсивно примывка проходит в слабо-

щелочной среде в присутствии кальцинированной соды в раство-

рах ПАВ, которые эмульгируют и солюбилизируют жиры. При

промывке на предприятиях первичной обработки шерсти возни-

кает целый ряд проблем, связанных со свойлачиванием, перепу-

тыванием, потерей прочности вследствие обработки в щелочных

средах. Все это ухудшает прядильные свойства шерсти. Кроме

того, при промывке шерсти образуется огромное количество

сильно загрязненных и трудно очищаемых стоков. Большой ин-

терес для промывки шерсти представляют органические раство-

рители, использование которых дало бы возможность реализо-

вать бессточную и безотходную технологию.

Карбонизация. Целью карбонизации является удаление рас-

тительных примесей. Сущность операции состоит в обработке

волокна раствором, содержащим 30—50 г/л серной кислоты,

с последующей термической обработкой при температуре 105—

110°С. При нагревании концентрация кислоты возрастает вслед-

ствие испарения воды и разрушение целлюлозных примесей,

находящихся в смеси с шерстью в виде вкраплений (травинок,

остатков репьев и т. д.), ускоряется. Образующаяся в резуль-

тате этой обработки гидроцеллюлоза удаляется в процессе

последующих промывок и обработок. Далее волокно промывает-

ся и нейтрализуется. Однако необходимо учитывать, что при

карбонизации тоже может происходить деструкция волокна,

также вызывая ухудшение его прядильных свойств.

Промывка-релаксация трикотажных полотен. В отделочном

производстве полотна подвергаются только промывке-релаксации

и если необходимо, белению, а также валке.

В процессе промывки-релаксации с полотна удаляются остат-

ки природных жировых веществ (так как после первичной

обработки волокна оно содержит 0,5—1,5 % природных жиров

и до 2 % грязи), замасливатели, наносимые в процессе прядения,

и случайные загрязнения, попадающие на полотно в процессе

вязания и транспортирования. Происходит также релаксация по-

лотна, снятие напряжений, выравнивание петельной структуры.

Промывку-релаксацию проводят в растворах, содержащих 1—2 г/л

(

ПАВ. Обработку можно проводить жгутом в жгутовых маши

нах МКП-1 или эжекторных машинах или в расправленном со-

стоянии на промывных линиях МП-220 Т, «Фляйснер», «Ариоли»,

ЛРП и т. д.

Беление. Беление шерстяных полотен проводят чрезвычайно

редко. Главным образом это полотна, предназначенные для

белья.

Для беления могут быть использованы кислородсодержаш,ие

(пероксид водорода, надуксусная и надмуравьиная кислоты)

и хлорсодержаш,ие (гипохлорит натрия) окислители, а также

восстановители. Беление шерсти необходимо проводить очень ос-

торожно, так как окислители не только разрушают окрашенные

вещества, но и деструктируют кератин шерсти. Окислители раз-

рушают шерсть в большей степени, чем восстановители. После

беления окислителями повышается способность шерсти погло-

щать красители, причем наиболее ярко это выражено при беле-

нии хлорсодержащими. Причиной повышения накрашиваемости,

по-видимому, является то, что в процессе беления частично раз- -

рушается поверхностный слой волокна, оно лучше набухает и

внутренние слои волокна оказываются более доступными. Кроме

того, в результате беления и окислительной деструкции изменя-

ется число кислотных и основных групп в волокне. После беления

возрастает сорбция красителя, но при этом ухудшается ровнота

окраски.

Наиболее часто шерсть отбеливают пероксидом водорода в

слабощелочных растворах при рН 8—9, создаваемом 25%-м

раствором гидроксида аммония (1,5 г/л) в присутствии стаби-

лизатора пирофосфата натрия

—1,5 г/л) при температуре

40—50°С или в слабокислой среде при рН 5,5.

Восстановители действуют на шерсть мягче, чем окислители,

однако при этом несколько ниже устойчивость белизны. Срав-

нение различных способов беления показало, что наилучшие ре-

зультаты по белизне получают при последовательном исполь-

зовании окислителей и восстановителей, например пероксида

водорода, а затем гидросульфита натрия. После беления полотна

и изделия могут быть обработаны оптически отбеливающими

веществами для повышения белизны.

Валка. Способность к валке — специфическое свойство шер-

стяного волокна, обусловленное наличием чешуйчатого слоя на

его поверхности, а также упругостью и эластичностью волокна.

Цель валки — уплотнение полотна или изделия и повышение

теплоизоляционных свойств в результате изменения линейных

размеров и создания на поверхности плотной застилистой струк-

туры — фильца, образуемого при свойлачивании отдельных во-

локон.

В трикотажной промышленности валку практически не прово-

дят, но иногда полотна или штучные изделия, например пер-

чатки, подвергают подвалке. Оптимальная температура процес-

са 37—42°С, в состав валочного раствора входят мыло или ПАВ

(3—5% массы изделий) и кальцинированная сода (0,5—1 г/л).

Еще одним условием проведения процесса

являются относитель-

но интенсивные механические воздействия, создающие условия

для перепутывания и зацепления волокон. Валку полотен про-

водят на специальных сукновальных машинах.

Натуральный шелк. В настоящее время натуральный шелк в

отечественной трикотажной промышленности не применяется,

но известен опыт некоторых зарубежных фирм. Раньше полотна

изготовляли только из предварительно обесклеенных нитей. Те-

перь доказано, что шелк-сырец обладает достаточной эластич-

ностью и прочностью, необходимыми для его использования в

трикотажной промышленности. Наиболее пригодной машиной

для переработки шелка-сырца является кругловязальная машина

с язычковыми иглами. Полотна изготовляют из некрученых

шелковых нитей, подвергнутых замасливанию. После вязания

проводят отделку полотен. ,

Основной операцией отделки полотен из шелка-сырца явля-

ется отваривание-обесклеивание, в процессе которого удаляются

природные сопутствующие вещества, такие, как серицин (белко-

вое клеящее вещество, соединяющее две шелковинки фиброина),

воскообразные вещества, а также замасливатели и механиче-

ские загрязнения. Отваривание проводят в Слабощелочной среде

в растворах мыла при рН 10—10,5, при температуре кипения

в течение 1 ч. После отваривания и промывки водой проводят

оживление — обработку разбавленным раствором уксусной кис-

лоты. В результате оживления волокно приобретает блеск и

приятный гриф (скрип на ощупь). При необходимости полотна

подвергдк)т белению. Однако отбеливать натуральный шелк нуж-

но очень осторожно, так как можно вызвать разрушение волокна.

Для беления чаще используют пероксид водорода (20^—25 г/л)

при рН 8—8,5 и температуре 60—70 °С в течение 2—3 ч. Обра-

ботку проводят в оборудовании, обеспечивающем полное отсут-

ствие натяжения.

2.8. ПОДГОТОВКА ПОЛОТЕН ИЗ СМЕСИ ВОЛОКОН

Большинство выпускаемых полотен и изделий изготовлено не

из индивидуальных волокон, а из их смесей. Под термином

«смесь волокон» подразумевают волокна различной природы, из

которых изготовляют пряжу или получают комплексные нити, а

также вяжут трикотажные полотна. Например, ворсовые полотна

часто имеют грунт из одного волокна, а ворс— из другого, а

иногда из смеси других волокон. Применение смеси волокон

позволяет расширить ассортимент выпускаемых изделий и улуч- :

шить их качество. '

Оптимальные условия подготовки одного из волокон, состав-;

ляющих смесь, далеко не всегда приемлемы для другого. По-

этому в отделочном производстве часто возникают серьезные

трудности при выборе технологических параметров отваривания

и беления трикотажных полотен из смеси волокон. Выбор спо-

соба и условий подготовки трикотажных полотен из смеси раз-

личных волокон решается в каждом отдельном случае в зависи-

мости от вида волокон, входящих в смесь, и их соотношения в

этой смеси. Условия должны быть выбраны таким образом, что-,

бы обеспечить максимальное удаление сопутствующих веществ,

замасливателей и загрязнений и в то же время не^ разрушить

ни одно из волокон.

Среди наиболее широко встречающихся в трикотажной про-

мышленности смесей следует назвать смеси хлопка с полиэфир-

ным волокном (соотношения в смеси 67:33; 50:50; 33:67), хлопка

с вискозным волокном, хлопка с полиамидным волокном, вис-^

козного волокна с ацетатным, полиамидным, полиакрилонит-

рильным, шерсти с хлопком, полиамидным, полиуретановым.

Хлопколавсановые трикотажные полотна отбеливают перио-

дическим и непрерывным (непрерывным — на линиях «Фляй-

снер» или ЛБ-220 Т) щелочно-пероксидным способом. После бе-

ления трикотажные полотна, содержащие в смеси более 50 %

полиэфирного волокна, подвергают термостабилизации. Большой

интерес представляет также применение для беления хлорита

натрия, дихлоризоцианурата натрия.

Подготовка полотен из смеси хлопка с вискозным волокном

не представляет затруднений, так как для них практически могут

быть использованы все способы беления, рекомендуемые для

беления полотен из хлопка, но при этом необходимо учитывать,

что вискозное волокно чувствительно к действию щелочей.

Наиболее широко для беления трикотажных полотен из смеси

хлопка с вискозным волокном используют щелочно-пероксидный

периодический или непрерывный способ. Кроме того, для беления

могут быть использованы гипохлорит, хлорит и дихлоризоциану-

рат^атрия.

/"^Подготовку fpикoтaжныx полотен из смеси хлопка или вис-

козного волокна с полиамидным волокном при содержании

последнего не более 30 % обычно проводят по щелочно-пероксид-

ному способу. Вследствие высокого содержания в смеси целлю-

лозных волокон пероксид водорода расходуется в основном на

беление хлопка или вискозного во,^окна и не повреждает полиа-

мидное. При более высоком содержании полиамидного волокна

в смеси с хлопком в ЛИТЛПе была предложена технология с

применением дихлоризоцианурата натрия концентрации

—

3 г/л при рН 7—9 и температуре 80—90 °С в течение 30—45 мин.

В этом случае перед белением для повышения капиллярности

рекомендуется проводить отваривание в растворе синтетического

моющего препарата (1—2 г/л) и кальцинированной соды (2 г/л

Подготовку трикотажных полотен из вискозных и полиами'д-

ных нитей в ряде случаев ограничивают отвариванием в растворе

ПАВ и соды с последующей обработкой ООВ или белением в

растворах восстановителя дитионита натрия концентрации

1—2 г/л.

Особые трудности при подготовке вызывает беление и отва-

ривание полотен из смеси целлюлозных волокон с полиакрило-

нитрильными, так как последние при обработке в щелочной среде

желтеют. Для беления этих полотен может быть рекомендован

хлорит натрия. По данным ЛИТЛП хорошие результаты могут

быть получены при использовании дихлоризоцианурата калия

концентрации 1—2 г/л при температуре 60— 75 °С и рН 8,5—9.

Трикотажные полотна из смеси шерсти с хлопком подвергают-

ся главным образом крашению, поэтому процесс подготовки

ограничивают отвариванием в растворах синтетических моющих

веществ в присутствии соды. Полотна из смеси шерсти с синте-

тическими волокнами также отбеливают чрезвычайно редко, так

как они в большинстве своем предназначены для изготовления

изделий верхнего ассортимента и выпускают их главным образом

окрашенными. При этом необходимо учитывать, что белизна

большинства химических волокон значительно выше, чем у

шерсти, поэтому при выпуске изделий в белом цвете, например

полотен из смеси полиамидного волокна и шерсти, предназна-

ченного для изготовления белья, белению подвергается в основ-

ном шерсть.

Беление такого рода полотен необходимо проводить в очень

мягких условиях, чтобы не повредить шерсть. На трикотажных

предприятиях для беления полотен из смеси шерсти с синтети-

ческими волокнами в основном применяют 30 %-й раствор пе-

роксида водорода (30 г/л), рН отбельного раствора 8-^8,5. Для

создания необходимой среды используют пирофосфорнокислый

натрий (5—7 г/л) и 25 %-й раствор нашатырного спирта (0,5—

1,5 мл/л). Пирофосфорнокислый натрий является также стабили-

затором пероксида водорода. В моющий и отбельный раствор

вводят также неион-^генное ПАВ (0,2—0,4 г/л). Температура

беления 50—60 °С, общая продолжительность процесса 2—3 ч.

После беления полотна обрабатывают ООВ.

Значительно выросло производство трикотажных полотен из

текстурированных неоднородных нитей: триацетатно-полиэфир-

ных (калон), триацетатно-полиамидных, ацетатно-поЛиамидных

(комэлан), а также из смеси полиамидных и полиэфирных

нитей. Обычно такие полотна подвергают промывке-релаксации

в растворах анионных или неионогенных ПАВ и только в отдель-

ных случаях белению. Отваривание полотен с рельефными пе-

реплетениями проводят в жгутовых машинах МКП-1, в эжектор-

ных машинах или в оборудовании непрерывного действия для

промывки-релаксации. Тонкие полотна, склонные к образованию

заломов и заминов (особенно из нитей комэлан), обрабатывают

в красильных аппаратах навойного типа. Трикотажные полотна,

содержащие ацетатные или триацетатные нити, подвергают

S-отделке, которая может проводиться как отдельная операция

или совмещаться с отвариванием.

Режим обработки трикотажных полотен из неоднородных

текстурированных триацетатно-полиэфирных и, триацетатно-по-

лиамидных нитей разработан Литовским научно-исследователь-

ским институтом текстильной промышленности. Обработку про-

водят в жгутовых машинах при модуле 1:20 в течение 20 мин

в растворе смачивателя 0,5—1 г/л и кальцинированной соды

(0,5 г/л) при температуре 40Затем температуру раствора

повышают до 60 °С и обрабатывают в течение 30 мин. Моющий

раствор охлаждают до 30 °С и сливают. Ванну заполняют водой,

вводят 3,5 г/л 40 %-го раствора гидроксида натрия до рН И

и смачиватель, в течение 20 мин нагревают раствор до темпе-

ратуры 80°С и в течение 60 мин проводят S-отделку. Затем по-

лотно тщательно промывают и, если необходимо, уксусной кис-

лотой нейтрализуют остатки щелочи.

2.9. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ ПОДГОТОВКИ

ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

В настоящее время ведется разработка новых интенсивных

ресурсосберегающих способов подготовки к крашению и печата-

нию. Все эти работы направлены прежде всего на снижение

сброса сильно загрязненных сточных вод и на сокращение

энергозатрат. Пути решения проблемы могут быть самыми раз-

ными: использование новых химических материалов, обладающих

I высокой химической активностью; совмещение двух или более

операций в одном процессе (отваривание—беление или даже от-

варивание—беление—крашение); проведение беления при низкой

температуре (около 20—30°С); использование для отваривания

и беления органических растворителей; использование пенных

способов обработки; использование различных химических и

физических способов инициирования реакции окисления природ-

ных примесей в процессе беления.

Для сокращения продолжительности беления и совмещения

беления с отвариванием большое внимание уделялось подбору

активаторов. Активаторы ускоряют разложение пероксида водо-