Ковтун Л.Г. Технология отделки трикотажа

Подождите немного. Документ загружается.

Выделяющийся атомарный водород взаимодействует с ок-

рашенными соединениями, переводя их в неокрашенные. Одна

часть этих соединений удаляется при промывке, а другая оста-

ется и в процессе эксплуатации или хранения может опять

окислиться кислородом воздуха, что снизит белизну отбелен-

ного волокна.

Восстановители в основном используют для беления волок-

нистых материалов, неустойчивых к действию окислителей, на-

пример полотен и изделий из полиамидного волокна.

Разложение дитионита натрия начинается уже при темпе-

ратуре 20 °С и ускоряется при повышении температуры, осо-

бенно в нейтральной среде. Поэтому беление проводят в слабо-

щелочной среде в присутствии карбоната натрия (1—3 г/л) или

добавляют специальные стабилизаторы. Беление проводят в те-

чение 30—60 мин при температуре 60—90 °С.

§ 4. ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИ ОТБЕЛИВАЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

В основе процессов беления, описанных выше, лежит разру-

шение окрашенных веществ, находящихся на волокнистых ма-

териалах. Однако даже после беления текстильные материалы

при внимательном рассмотрении имеют слегка желтоватый от-

тенок.

Для повышения белизны трикотажных полотен и изделий,

предварительно отбеленных с применением окислителей или

восстановителей, их обрабатывают растворами оптически отбе-

ливающих веществ (ООВ). Обработке оптически отбеливаю-

щими веществами подвергаются полотна, выпускаемые в белом

виде, а также полотна и изделия, окрашиваемые в светлые

тона, для повышения чистоты и "яркости окраски.

Оптическое беление основано на изменении спектра лучей,

отражаемых освещенной поверхностью волокна. ООВ представ-

ляют собой флюоресцирующие или белые красители — слож-

ные органические соединения, способные сорбироваться и более

или менее прочно закрепляться на волокне. Особенностью этих

соединений является то, что они поглощают ультрафиолетовые

лучи с длиной волны 335—375 нм и преобразовывают их в ви-

димые лучи с длиной волны 400—450 нм (голубые, синие, фи-

олетовые или сине-зеленые).

Молекулы ООВ при поглощении некоторого количества

энергии лучей ультрафиолетовой части спектра солнечного

света, падающих на волокнистый материал, переходят в воз-

бужденное состояние. При поглощении квантов света электроны

перескакивают на более удаленную орбиталь, что соответствует

более высокому энергетическому уровню. При возвращении мо-

лекулы в нормальное, невозбужденное, состояние избыточная

энергия излучается в виде флюоресценции, причем излучаемый

квант света имеет меньшую энергию и, следовательно, большую

длину волны, чем квант поглощенного света, так как часть

энергии теряется на безызлучательные процессы (например, на

тепловое колебательное движение):

оов* -Ь\>ц

оов ^ о

оов

где hvn, hvu — кванты соответственно поглощенного и излученного света, при-

чем h\n>hvn\ ООВ, ООВ * —соответственно молекула в нормальном и в воз-

бужденном состоянии.

Оптически отбеливающие вещества обладают максимумом

отражения в синей и голубой области спектра, а отбеленное

полотно имеет легкий желтоватый оттенок. Происходит адди-

тивный синтез (смешение, или, лучше сказать, сложение)

отражаемых лучей, что в сумме дает белый цвет, поэтому ос-

вещаемая поверхность кажется идеально белой, благодаря

флюоресценции повышается яркость. Вот почему ООВ рекомен-

дуется обрабатывать не только отбеленные, но и окрашенные

полотна и изделия.

На рис. 7 приведены спектры отражения отбеленного хлоп-

чатобумажного полотна (3), полотна, обработанного после бе-

ления растворами ООВ (2), и для сравнения приведен спектр

отражения эталона, которым служит пластина, покрытая окси-

дом бария или оксидом магния

U).

Сухие ООВ представляют со-

бой порошки бледно-желтого

цвета. Кроме того, ООВ выпу-

скаются в виде растворов, паст,

в форме гранул. При растворе-

нии в воде ООВ дают слегка

желтоватые флюоресцирующие

растворы. Для приготовления

растворов необходимо использо-

вать умягченную воду, так как

ионы кальция, магния, марган-

ца, меди и особенно железа

уменьшают не только раствори-

мость ООВ, но и флюоресцен-

цию. Флюоресценция может

уменьшаться и при избыточной

SW 600 700

Длит $олт

Л,

на

Рис. 7. Спектры отражения:

1 — пластина оксида магния MgO;

—-

полотно, отбеленное и обрабо-

танное ООВ; отбеленное по-

лотно

концентрации ООВ на текстильном материале, в этом случае

изделие приобретает желтоватый оттенок.

Недостатком ООВ является то, что полученная с их по-

мощью белизна проявляется главным образом при естествен-

ном освещении и при наличии ультрафиолетовых лучей в све-

тильниках искусственного освещения. При освещении обычными

лампами накаливания, содержащими небольшое количество

ультрафиолетовых лучей, эффект белизны проявляется очень

слабо.

Мировое производство ООВ превысило 40 тыс. т в год и

непрерывно возрастает. Расширяется их ассортимент. Широко

применяются ООВ, выпускаемые в различных странах под раз-

личными торговыми названиями: бланкофоры (фирма «Байер»,

ФРГ), хосталюксы («Хёхст», ФРГ), рилюксы («Хемапол»,

ЧСФР), тинопали («Гейги», Швейцария), гелиофоры («Циех»,

Польша), вейсстонеры («Биттерфельд», ГДР) и др. В СССР

ООВ выпускаются под торговым названием белофоры.

Для обозначения оттенка белизны, которую дают белофоры,

после названия ставят буквенное обозначение: С — синеватый,

3 — зеленоватый, О —основной белый цвет. Кроме того, в ин-

дексах буквами указывается область применения данного бе-

лофора: А — для ацетатных волокон, Ш — для шерсти и нату-

рального шелка, Ц —для целлюлозы, П —для полиамидных во-

локон, Л-—для полиэфирных (лавсана) и Н — для нитрона.

Обработку растворами ООВ можно проводить в отдельной

ванне после отваривания и беления, а можно эти процессы сов-

мещать, но при этом необходимо учитывать устойчивость ООВ

к окислителям и другим химическим веществам.

§ 5. ПОДГОТОВКА ПОЛОТЕН И ИЗДЕЛИЙ ИЗ ХЛОПКА

Как уже говорилось, технология, характер и последовательность

операций при подготовке полотен и изделий к крашению, печа-

танию и заключительной отделке определяются видом волокна

и природой сопутствующих веществ, а также видом обрабаты-

ваемого материала. Суровые хлопчатобумажные трикотажные

полотна и изделия содержат два типа сопутствующих веществ,

которые должны быть удалены в процессе их подготовки к кра-

шению: природные сопутствующие целлюлозе вещества и ве-

щества, наносимые в процессе переработки хлопка. Наиболь-

шие трудности возникают при удалении природных сопутствую-

щих веществ.

Эти вещества образуются в процессе роста хлопчатника.

Содержание их в значительной степени зависит от степени зре-

лости волокна: чем больше степень зрелости волокна, тем

меньше в нем сопутствующих веществ и тем больше самой цел-

люлозы. В зрелом воло1{не их приблизительно 6 %. По хими-

ческому строению сопутствующие вещества представляют собой

достаточно сложные соединения и изучены мало. Располагаясь

преимущественно на поверхности волокна и в его первичной

стенке, эти вещества препятствуют его смачиванию и придают

ему коричневатый или зеленоватый оттенок, что мешает нор-

мальному протеканию процессов крашения, печатания и заклю-

чительной отделки.

Ниже приводится характеристика основных сопутствующих

целлюлозе веществ.

Пектиновые вещества представляют собой смесь полисаха-

ридов, большей частью которых является полигалактуроновая

кислота. У этой кислоты часть карбоксильных групп этерифи-

цирована (замещена метильными остатками)

СООН

Н ОН

соои

о—

о-Дон н

11 он

Большинство пектиновых веществ располагается в первич-

ной стенке целлюлозного волокна. Часть удаляется при кипяче-

нии в воде. Более полное удаление может быть осуществлено

кипячением в разбавленных растворах щелочей, под действием

которых пектиновые вещества гидролизуются и переходят в низ-

комолекулярные вещества, растворимые в воде.

Азотсодержащие вещества — смесь продуктов белкового и

небелкового происхождения. На долю первых приходится около

60 %. Небелковые вещества представляют собой соли азотной

и азотистой кислот, растворимые в горячей воде. Вещества бел-

кового происхождения могут быть удалены только после их

разрушения путем гидролиза в растворах щелочей или хлорсо-

держащих окислителей. В хлопковом волокне азотсодержащие

вещества в основном находятся в канале волокна в виде остат-

ков протоплазмы.

Воскообразные вещества — смесь высших жирных спиртов

(например, госсипилового CaoHeiOH, церилового С26Н53ОН

и др.) и их эфиров, жирных кислот (таких, как стеариновая

С17Н35СООН, олеиновая С17Н33СООН, пальмитиновая

С15Н31СООН) и их сложных эфиров, высших углеводородов,

воски. Жирные кислоты в щелочных растворах легко омыля-

ются и переходят в раствор, образуя мыла. Воски, углеводо-

роды, спирты и их эфиры в воде нерастворимы и могут быть

удалены или обработкой в органических растворителях, или

путем эмульгирования в растворах ПАВ.

Зольные вещества, в состав которых входят минеральные ве-

щества, главным образом соли и оксиды магния, кальция, же-

леза, алюминия, частично удаляются при кипячении в воде. Не-

которая часть этих веществ остается на волокне и не может

быть удалена в процессе подготовки, так как находится в не-

растворимом состоянии.

Красящие вещества представляют собой сложные органиче-

ские окрашенные соединения, строение которых изучено еще

не полностью и которые могут быть удалены только после их

разрушения.

Лигнин, сложное высокомолекулярное соединение, в хлопке

не присутствует, но может находиться на хлопчатобумажных

трикотажных полотнах в виде остатков хлопковых коробочек.

Лигнин разрушается при щелочном отваривании и под дей-

ствием хлорсодержащих окислителей.

Вторая группа сопутствующих веществ — вещества, наноси-

мые в процессе переработки хлопка,— включает в себя в основ-

ном соединения, или растворимые в воде, или сравнительно

легко эмульгирующиеся в растворах ПАВ.

Одной из операций подготовки трикотажных полотен явля-

ется опаливание. Она проводится относительно редко, так как

требует специального оборудования. Значительно чаще опали-

ванию подвергается пряжа.

Целью опаливания является удаление кончиков волокон, вы-

ступающих на поверхности полотна, которые придают ему не-

красивый вид (мохнатость) и при эксплуатации скатываются,

образуя пилли — маленькие шарики из скрученных между со-

бой волокон. В процессе опаливания эти концы волокон сго-

рают в пламени горелки или при соприкосновении с ее раска-

ленной поверхностью. Температура этой поверхности достигает

1000 °С.

Машины для опаливания трикотажных полотен выпускает

фирма «Остгофф» (ФРГ). Скорость перемещения полотна при

опаливании от 40 до ПО м/мин.

В СССР опаливание трикотажных полотен не проводят.

Как уже говорилось, большинство сопутствующих веществ

и замасливателей удаляется в процессе отваривания. Условия

отваривания выбирают в зависимости от требований, предъяв-

ляемых к качеству изделий, и от характера последующих об-

работок.

В том случае, если по условиям эксплуатации трикотаж-

ного полотна требуется высокая капиллярность, отваривание

проводят в щелочной среде. Варочная жидкость содержит ще-

лочь, силикат натрия, восстановитель и ПАВ, концентрация

которых варьируется в зависимости от способа подготовки (пе-

риодический или непрерывный), вида изделий и типа оборудо-

вания, на кото|()ом осуществляется эта операция.

Отваривание полотен проводят в водном растворе при тем-

пературе кипения или после пропитки варочной жидкостью

подвергают запариванию при температуре 100—102 °С. Основ-

ная роль в удалении естественных примесей целлюлозы при-

надлежит щелочи (гидроксиду натрия NaOH). Под действием

горячего щелочного раствора гидролизуются пектиновые и

азотсодержащие вещества, в результате чего образуются низко- /

молекулярные растворимые в воде соединения, омыляются жир- |

ные кислоты, входящие в состав природных воскообразных не- f

ществ и замасливателей, с образованием растворимого в воде 1

мыла:

С^НадСООН + NaOH ^ С1,НззСООМа + н.,0.

Часть щелочи расходуется на взаимодействие с целлюлозой.

Волокно сильно набухает, благодаря чему облегчается доступ |

к сопутствующим веществам и ускоряется их разрушение и 1

удаление. f

Щелочное отваривание позволяет также удалить некоторые

минеральные примеси, нерастворимые в воде, и лигнин, находя- ч

щийся в виде остатков коробочек, которые особенно часто

встречаются при использовании для изготовления трикотажных

полотен и изделий низкосортного сильно загрязненного

хлопка.

Силикат натрия NaaSiOs

•

/пНгО в условиях отваривания вы-

полняет роль защитного коллоида. В водной среде при повы-

щенной температуре силикат натрия гидролизуется и образует

коллоидные растворы кремниевой кислоты. Коллоидные час-

тицы, обладая развитой поверхностью, способны адсорбировать

загрязнения и продукты распада спутников целлюлозы, пред-

отвращая тем самым их оседание (ресорбцию) на волокнистые

материалы и обеспечивая их полное удаление в процессе отва-

ривания. Кроме того, кремниевая кислота связывает ионы тя-

желых металлов (например, железа), соли и оксиды которых

содержатся в воде и способны оседать на волокне с образова-

нием ржавых пятен и оказывать каталитическое действие на

окислители, применяющиеся при последующем белении.

Поверхностно-активные вещества обеспечивают удаление не-

омыляемой части воскообразных веществ и замасливателей,

а также других загрязнений путем их эмульгирования (о меха-

низме моющего действия рассказывалось в § 2 гл. 3).

В варочную жидкость иногда добавляют небольшое количе-

ство восстановителя. Необходимость в этом вызвана тем, что

целлюлоза очень чувствительна к действию окислителей, в част-

ности кислорода воздуха, особенно в щелочной среде. При от-

варивании кислород, содержащийся в растворе или в канале

волокна, а также захватываемый из воздуха при циркуляции

варочной жидкости или при перемещении полотна, может вы-

звать деструкцию целлюлозы. Для предотвращения окисления

в варочную жидкость добавляют слабые восстановители, напри-

мер гидросульфит натрия NaHSOs или сульфит натрия ЫагЗОз

(а при непрерывном способе — дитионит натрия N328204), в ко-

личестве 1—2 г/л, которые взаимодействуют с кислородом, окис-

ляясь соответственно до сульфата или гидросульфата натрия:

2ЫаН50з + Оа 2NaHS04.

Однако восстановители добавляют только в том случае, если

отваривание выделяют в отдельную операцию, что делают чрез-

вычайно редко. Чаще операции отваривания и беления совме-

щают.

В том случае, если далее полотно или изделия окрашива-

ются в темные тона и по условиям эксплуатации не требуют

высокой капиллярности, отваривание проводят в слабощелоч-

ной среде, в растворах, содержащих ПАВ и кальцинированную

соду (1—2 г/л). Продолжительность отваривания 30—60 мин,

температура 98—100 °С. Далее полотна или изделия промывают

теплой, затем холодной водой и подвергают последующим об-

работкам (белению, крашению и т. д.) в соответствии с техно-

логией.

При выпуске полотен или изделий в белом виде или окра-

шенными в светлые цвета после отваривания следует беление.

Для беления хлопчатобумажных полотен могут быть использо-

ваны все перечисленные выше отбеливающие вещества, но на-

иболее часто применяют щелочно-пероксидный способ, который

позволяет совместить отваривание и беление в одну операцию и

проводить ее в одном оборудовании. Совмещение двух операций

позволяет повысить производительность труда, увеличить съем

готовой продукции с единицы оборудования благодаря сокраще-

нию общей продолжительности процесса подготовки на 30—

40 мин, а также снизить расход воды, пара, электроэнергии и

химических материалов и уменьшить объем сбрасываемых в ка-

нализацию сильнозагрязненных вод.

Отваривание и беление можно проводить периодическим и

непрерывным способом.

Для отваривания и беления хлопчатобумажных полотен и

изделий в трикотажной промышленности применяют преимуще-

ственно периодические способы обработки. Одним из наиболее

распространенных видов оборудования для жидкостных обра-

боток трикотажных полотен является жгутовая барка. Жгуто-

вые барки просты по конструкции и удобны в эксплуатации.

В этом оборудовании можно проводить весь комплекс опера-

ций, которым подвергаются трикотажные полотна в отделоч-

ном производстве: отваривание, беление, промывку-релаксацию,

крашение, ацпретирование. Полотна обрабатывают в виде сво-

Рис. 8. Жгутовая красилыю-промыв-

ная машина

бедного жгута, что предотвра-

щает вытягивание и деформа-

цию обрабатываемых трико-

тажных полотен.

Жгутовая машина (барка)

состоит из ванны 6 (рис. 8),

выполненной из нержавеющей

стали. Ванна разделена пер-

форированной перегородкой 1

на две неравные части. Пер-

форированная перегородка

предохраняет полотно, нахо-

дящееся в большой ванне, от

попадания на него достаточно

концентрированных питающих

растворов (щелочей, окисли-

телей, а при крашении и кра-

сителей), подаваемых в ма-

лую ванну. В малой ванне

расположены также трубы для подачи пара, нагревающего ра-

бочие растворы.

Обработка полотна происходит в большой ванис, заполнен-

ной раствором. Жгуты полотна перемещаются с помощью эл-

липтического скелетного барабана 4. Бла1'одаря его эллиптиче-

ской форме полотно укладывается на дно ванны в виде скла-

док. Дно ванны имеет некоторый наклон, что позволяет полотну

постепенно сползать и не образовывать завалов, обеспечивая

тем самым равномерность обработки полотна рабочими раС'

творами.

Каждый кусок полотна образует жгут, который проходит

разделительную решетку 2, направляющий ролик 3, эллиптиче-

ский барабан 4 и падает на дно ванны. Начало и конец куска

сшиты и образуют замкнутое кольцо. В машину одновременно

загружается 150—170 кг (или 10—15 кусков) полотна, которые

отделяются друг от друга (для предотвращения перепутывания)

зубьями разделительной решетки. Таким образом, жгуты непре-

рывно перемещаются, то погружаясь в раствор, то выходя из

него. Скорость перемещения полотна 56 и 78 м/мин.

Кроме обычной кольцевой может быть осуществлена спи-

ральная заправка, для чего на боковых стенках барки закреп-

лены специальные ролики. При спиральной заправке куски под-

шиваются один к другому в бесконечную ленту. Такая заправка

позволяет агрегировать жгутовые машины в линию и выполнять

на каждой из них свою операцию, что повышает производитель-

ность труда.

Для обеспечения равномерности обработки трикотажных по-

лотен машина оборудована циркуляционным насосом, обеспе-

чивающим интенсивную циркуляцию рабочих растворов в ванне.

На боковых стенках машины расположены переливные кар-

маны, через которые при промывке удаляется верхний слой, со-

держащий большое количество жиров и масел, удаляемых при

отваривании. Это предотвращает оседание эмульгированных ма-

сел на полотна при сливании раствора через нижние клапаны.

По окончании обработки жгуты полотна поочередно выгру-

жают из барки с помощью выборочного барабана 5 и направ-

ляют на отжим.

На машине можно обрабатывать как кругловязаные, так и

основовязаные полотна, но последние предварительно вдоль

кромки сшивают в трубку.

На отечественных предприятиях установлены машины

МКП-1 (машина красильно-промывная) и МКП-1С (СССР),

машины объединения «Текстима» (ГДР). Кроме того, в послед-

ние годы широко используются эжекторные машины (о которых

будет рассказано в § 3 гл. 4) и аппараты навойного типа.

Режим беления можно представить в виде диаграммы

(рис. 9) и в виде режимной карты (табл. 6).

Модуль ванны указывает отношение массы варочной жидко-

сти или другого рабочего раствора к массе обрабатываемого

волокнистого материала.

Состав белящей ванны, % массы полотна

Смачиватель

Метасиликат натрия

Пероксид водорода (30 %-й раствор)

Едкий натр (100 %-й)

оов

0,5—1

4—5

5—8

1,5—3

0,3

Обработку ООВ можно совмещать с окислительным беле-

нием пероксидом водорода, добавляя его непосредственно в бе-

Рис. 9. Диаграмма

режима беления хлоп-

чатобумажного три-

котажного полотна

20 1^0 60 80 т

BSeffeme/TAB, /\/аЩ

1BD

180

• BpsM,4/-ti/H

•ООВ

Таблица 6. Режимная карта

Вид полотна кругловязаное хлопчатобумажное

Вид обработки пероксидное беление

Наименование оборудования МКП-1

Размер партии 170 кг

Модуль ванны 1 : 15—1 : 20 (1 : 12)

Операция

Темпера-

тура, °С

Продолжи-

тельность,

мин

Наполнение ванны водой и введение раствора сма-

40 5

чивателя

Загрузка полотна

Приливание растворов метасиликата, пергидроля,

40 10

едкого натра

Нагревание раствора

40—98

Беление

95—98

30—60

Охлаждение раствора

90—70

10-15

Слив раствора

70 5

Наполнение ванны водой и промывка при открытом

20—25

спускном клапане до нейтральной среды

Наполнение ванны водой, приливание оптически от- 40

25—30

беливающего вещества и мягчителя или другого ап-

претирующего вещества

Слив раствора

Выгрузка полотна

—

Всего

—

150-195

лящую ванну или при аппретировании. При белении основовя-

заных полотен обработку ООВ можно проводить плюсованием

перед высушиванием, при этом концентрация ООВ в плюсовоч-

ной ванне должна быть 1—2 г/л.

Определенный интерес представляет комбинированный гипо-

хлоритно-пероксидный способ беления, который также может

быть реализован в жгутовых барках или эжекторных машинах.

Этот способ дешевле пероксидного, так как 1 кг гипохлорита

натрия (в расчете на концентрацию 150 г/л активного хлора)

более чем в 10 раз дешевле 1 кг 30 %-го раствора пероксида

водорода. При этом способе сначала проводят гипохлоритное

беление в ванне, содержащей 1—3 г/л активного хлора и 2—

3 г/л соды, при температуре 20 °С в течение 30 мин. Затем

после промывки проводят беление пероксидом водорода в ванне,

содержащей едкий натр в количестве 0,5—1 % массы полотна,

30%-й раствор пероксида водорода (2%), силикат натрия

(1,5%) и смачиватель. Температура беления 100°С, продолжи-

тельность беления 45 мин.

В последние годы за рубежом получил распространение по-

лунепрерывный способ беления «Пэд-ролл», который состоит

в том, что полотно пропитывают белящим раствором и накаты-

вают в ролик. Ролик помещают в специальную закрытую обо-