Ковтун Л.Г. Технология отделки трикотажа

Подождите немного. Документ загружается.

полупродукты, продукты неполного синтеза, минеральные соли

и различные добавки. Содержание красящего вещества в па-

стах и порощках кубовых и дисперсных красителей колеблется

от 15 до 20 %, в пастах и порошках растворимых в воде краси-

телей от 50 до 60 %

•

Каждый краситель проходит стандартные испытания со-

гласно методикам, имеющимся в соответствующих стандартах.

Основными показателями качества красителя являются соответ-

ствие тона и оттенка типовому образцу, концентрация крася-

щего вещества, устойчивость окраски к физико-химическим воз-

действиям.

Эталоном качества красителя является его типовой образец.

Типовые образцы отбираются и рассылаются на предприятия

заводом-изготовителем. Каждое предприятие, использующее

красители, должно иметь типовые образцы всех применяемых

в производстве красителей. Каждая партия красителя, посту-

пившего на предприятие, проходит проверку.

Концентрацию красителя, а также соответствие его тона и

оттенка эталону проводят методом сравнительного крашения

с использованием испытуемого образца и типового красителя

или спектрофотометрическим методом.

Устойчивость окраски. При выборе красителя для крашения

тех или иных полотен и изделий необходимо учитывать не

только его колористические свойства, но и способность обеспе-

чить требуемую устойчивость окраски к различным физико-хи-

мическим воздействиям, которым они подвергаются в процессе

эксплуатации: к воде, мыльному раствору, свету и светопогоде,

к трению в сухом и влажном состоянии, к поту.

Требования, предъявляемые к устойчивости окраски, зависят

от назначения изделия и условий эксплуатации. Например, из-

делия бельевого ассортимента должны обладать прежде всего

устойчивостью к мокрым обработкам и к поту, но им не обяза-

тельна высокая устойчивость к свету. Напротив, верхние изде-

лия должны обладать устойчивостью к свету, трению, глаженью,

химической чистке.

Окраска пряжи, применяемой для изготовления пестровяза-

ных полотен и изделий, должна иметь очень высокую устойчи-

вость к воде, мыльному раствору, поту, глаженью для преду-

преждения перехода красителя на соседние неокрашенные или

имеющие другую окраску нити или участки. Аналогичные тре-

бования предъявляют при выборе красителей для печатания.

Оценку устойчивости окраски к различным физико-химиче-

ским воздействиям проводят, используя стандартные методы ис-

пытаний, изложенные в соответствующих стандартах. Устойчи-

вость окраски оценивают по степени изменения первоначальной

окраски испытуемого образца и по степени закрашивания бе-

лых образцов, подвергшихся испытанию вместе с ним, путем их

6* 163

сравнения с эталонами и выражают в баллах. Устойчивость ок-

раски к свету и светопогоде оценивают по восьмибалльной си-

стеме, а к мокрым обработкам — по пятибалльной (единица —

низший балл, а восемь и пять — соответственно высший).

Для оценки устойчивости окраски к свету и светопогоде слу-

жит шкала синих эталонов, представляющая собой комплект из

восьми образцов шерстяной ткани, окрашенных индивидуаль-

ными красителями с различной устойчивостью окраски

к свету.

Оценку устойчивости окраски к мокрым обработкам прово-

дят по шкалам серых эталонов. Одна из этих шкал служит для

определения степени изменения первоначальной окраски испы-

туемого образца, вторая — для оценки степени закрашивания

белых образцов.

Шкала для определения степени изменения первоначальной

окраски состоит из пяти пар серых образцов с различной кон-

трастностью, причем в каждую пару образцов включен один и

тот же темный образец и второй, более светлый. Шкала, пред-

назначенная для оценки степени закрашивания белых образцов,

также состоит из пяти пар образцов, но один из них — белый,

а второй — серый с различной интенсивностью окраски. В этих

шкалах балл «пять» представлен парами образцов с контра-

стом, равным нулю, а балл «единица» — парами образцов с мак-

симальным контрастом.

Устойчивость окраски к мокрым обработкам выражают

обычно тремя цифрами, например 5/4/4, которые соответственно

обозначают оценку изменения первоначальной окраски; оценку

степени закрашивания белого образца из того же волокна, что

и испытуемый образец; оценку степени закрашивания образца

белой хлопчатобумажной ткани.

Устойчивость окраски, как правило, проверяют для каждой

выпускаемой партии полотна или изделий, так как она зависит

не только от прочности данного красителя, но и от соблюдения

технологии крашения. В соответствии с полученными резуль-

татами изделия маркируют с указанием степени устойчивости

окраски (обычная, прочная и особо прочная). Для каждой из

этих степеней устойчивости установлены минимально допусти-

мые показатели устойчивости окраски.

§ 3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КРАШЕНИЯ

ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН

В трикотажной промышленности для крашения преобладает

оборудование периодического действия. Это объясняется, с од-

ной стороны, особенностями структуры трикотажных полотен и

изделий, а с другой — тем, что высокопроизводительные кра-

сильные линии не позволяют получить большого разнообразия

цветов и оттенков из-за высокой скорости обработки на этих

линиях и сложности перехода с одного цвета на другой.

Основными требованиями, предъявляемыми к оборудованию,

предназначенному для крашения трикотажных полотен, явля-

ются:

возможность обработки при минимальном натяжении и при

отсутствии сильных механических воздействий, позволяющей

уменьшить деформацию полотен и предотвратить образование

заломов и заминов, особенно при крашении полотен из термо-

пластичных волокон при температуре выше 100 °С. Для этого

оборудование должно быть оснащено регуляторами скоростей

отдельных рабочих органов;

обеспечение равномерности обработки и равномерного на-

гревания по всей ширине полотна или во всех частях красиль-

ной ванны;

обеспечение минимального расхода воды, электроэнергии,

пара;

оснащение контрольно-измерительными приборами, систе-

мами для программного управления технологическими процес-

сами, средствами механизации при загрузке и разгрузке, ди-

станционным автоматическим управлением, микропроцессорами.

В трикотажной промышленности большое внимание уделя-

ется унификации оборудования, т. е. обеспечению возможности

проведения различных операций (крашения, беления, отвари-

вания, аппретирования и т. д.) в одном и том же оборудовании.

Одним из наиболее распространенных видов оборудования,

применяемого для крашения кругловязаных трикотажных по-

лотен, являются красильно-промывные машины (жгутовые

барки), которые могут быть использованы для крашения, беле-

ния практически всех видов полотен из различных видов сырья.

Но наиболее целесообразно их применять для крашения хлоп-

чатобумажных, шерстяных и полушерстяных полотен.

Для крашения трикотажных полотен из синтетических воло-

кон, плохо окрашивающихся в обычных условиях и обладаю-

щих термопластичностью, а также их смесей с натуральными

волокнами широко применяется оборудование двух типов: эжек-

торные машины и машины навойного типа.

Эжекторные машины. Существует большое число конструк-

ций машин этого типа, но общим для них является то, что обра-

ботка и транспортирование полотна осуществляются потоком

быстро циркулирующего рабочего раствора (красильного, беля-

щего). Преимуществом этих машин перед обычными барками

является возможность более интенсивной обработки жгута по-

лотна рабочими растворами, обусловленная тем, что обработка

происходит в потоке быстро циркулирующей жидкости. Ско-

рость перемещения полотна в современных машинах достигает

850 м/мин; полотно меньше деформируется и вытягивается; кра-

шение можно проводить как при температуре кипения, так и

при температурах до 140 °С при повышенном статическом дав-

лении; крашение идет при малом модуле —1 : 10 ... 1 : 8.

Все эжекторные машины можно разделить на две основные

группы: машины трубного и котлового типа. Машины каждого

из этих типов имеют свои достоинства и недостатки.

В машинах трубного типа (рис. 26) полотно полностью по-

гружено в раствор, поэтому почти не деформируется и не вытя-

гивается. Аппарат заполнен красильным раствором, почти нет

пенообразования, которое отрицательно влияет на работу на-

соса и вызывает скольжение полотна на транспортирующих ро-

ликах.

В последние годы более широко используют машины котло-

вого типа, к которым относятся отечественные машины ЭК-

140-4, ЭКЛ-100, ЭКЛ-140 и машина «Эко-софт» фирмы «Тис»

(ФРГ). Преимущества машин этого типа перед трубными за-

ключаются в низком модуле красильной ванны, вследствие этого

более низком расходе воды, химических материалов, красителей

и пара. Они более удобны в обслуживании и ремонте, в них

больше загрузка полотна и выше производительность.

Схема машины котлового типа ЭК-140-4 приведена на

рис. 27. Машина включает в себя красильный бак с накопите-

лем 3, приготовительный бак 1 для приготовления растворов

красителей, циркуляционный насос 4 и теплообменник 2. Обра-

ботка ведется жгутом. Полотно через ролик транспортирующей

головки проходит в эжекторное сопло, где подхватывается по-

током жидкости, подаваемой циркуляционным насосом, и по

транспортирующей трубе через отверстие отражательного щитка

поступает в накопитель.

Растворы химических материалов и красителей вводятся

в красильный бак с помощью подпиточногО насоса по заданной

Рис. 26. Эжекторная машина трубного типа

Арограмме. Скорость повышёнйй

teMneparypH автоматически ре-

гулируется. В машину одновре-

менно загружают четыре жгута

(по одному на каждый накопи-

тель) массой до 90 кг каждый.

Максимальная температура

140 °С, давление пара 400 кПа.

Максимальная скорость движе-

ния полотна 400 м/мин, расход

пара 400 кг на 100 кг полотна,

воды 10 м® на 100 кг полотна.

Машину обслуживает один че-

ловек.

Создано

Рис. 27. Эжекторная машина кот-

лового типа ЭК-140-4

новое поколение

эжекторных машин, которые обеспечивают обработку полотна

при минимальных механических воздействиях, что особенно

благоприятно для полотен, связанных из высокообъемных тек-

стурированных нитей. Это машины переливного типа. В этих

машинах жгут вводят в переливную трубу с помош,ью неболь-

шого приводного барабана. Жгут проходит через трубу под

действием собственной силы тяжести и силы тяжести вытекаю-

ш;ей жидкости. Затем полотно попадает в основную красиль-

ную ванну, заполненную красильным раствором, и снова с по-

мощью транспортирующего барабана подается в воронку пере-

ливной трубы (рис. 28). Скорость барабана должна быть равна

скорости потока жидкости, перекачиваемой через переливную

Рис. 28. Эжекторная машина «Софт-Стрим» фирмы «Тис»

трубу, к машинам такого типа относятся машины «Овер-Флоу

HTOF-83» фирмы MCS (Италия), «Тен-Флоу» фирмы «Тен»

(ФРГ) и «Софт-Стрим S-IV 140/3» фирмы «Тис» (ФРГ).

Аппараты навойного типа. Аппараты для крашения в навоях

применяют для отваривания и крашения основовязаных и круг-

ловязаных разрезанных полотен. Машины выпускаются в ком-

плекте с накатными машинами, которые наматывают полотно

на перфорированный барабан. Операция намотки очень важная,

так как именно от качества намотки в значительной степени за-

висит качество крашения в аппаратах навойного типа.

Эти аппараты обеспечивают хорошую сохранность полотна,

так как крашение ведется в расправленном состоянии. Исклю-

чается образование заломов и заминов (при условии правиль-

ной намотки), что очень важно для полотен из термопластич-

ных волокон. Крашение можно проводить как при атмосферном

давлении и температуре 100 °С, так и при повышенном давле-

нии и температуре до 130 °С.

Перед крашением полотно наматывают на перфорированный

барабан 1 (рис. 29) с помощью накатной машины. Барабан по-

мещают в автоклав 2, герметично закрывают крышкой и вклю-

чают циркуляционный насос 4, который обеспечивает двусто-

роннюю циркуляцию раствора: от периферии к центру и от

центра к периферии, что позволяет равномерно прокрасить по-

лотно по всей толщине навоя.

Раствор нагревается в теплообменнике 5. Скорость нагрева-

ния (или охлаждения) автоматически регулируется. Аппарат

оборудован двумя баками: циркуляционным вместимостью 800 л

и резервным 3 вместимостью 3000 л. Модуль крашения 1 : 14.

Ширина обрабатываемых полотен 900—2200 мм, загрузка по-

лотна 150—200 кг, расход пара 115 кг на 100 кг полотна, воды—

1,7 м^ на 100 кг полотна.

При намотке полотна на барабан необходимо следить за

тем, чтобы разброс кромок не превышал ± 10 мм и полотно пе-

рекрывало перфорацию барабана. Плотность намотки должна

поо быть одинаковой по всей тол-

fs^jljj щине навоя; намотка не должна

гЕ быть слишком плотной или

^ слишком слабой, так как в пер-

вом случае красильный раствор

^ будет проходить через навой

' с трудом, а во втором поток бу-

дет неравномерным.

Плотность НЯМОТКИ jth, г/см®,

рассчитывают по формуле

P„ = G/y,

где G — масса полотна, г; V—объем на-

воя, см'.

4]—

-а

Рис. 29. Аппарат навойного типа

АК-220 Т

Объем навоя рассчитывают по формуле

яО" nd^ _ / nD" nd^ \ J

r-J^'

где —наружный диаметр навоя, см; d —диаметр перфорированного бара-

бана, см; L — ширина полотна, см.

Для предотвращения образования отпечатков перфорации и

загрязнения нижних слоев полотна на перфорированный бара-

бан сначала наматывают пять-семь слоев чехла (ткани). Сверху

на навой также наматывают три-четыре слоя чехла из ткани для

предотвращения загрязнения верхних слоев навоя. После двух-

трехкратного использования чехлы необходимо промывать для

удаления грязи и нерастворимых осадков.

Основными параметрами накатки являются скорость пере-

мещения полотна (30—60 м/мин), плотность намотки (0,22—

0,30 г/см®), высота навоя (20 см).

Для предотвращения усадки во время крашения полотна из

синтетических волокон подвергают перед крашением термоста-

билизации.

В СССР выпускаются аппараты навойного типа марок АК-

220Т и АК-320 (последний предназначен для крашения гар-

динно-тюлевых изделий) в комплекте с накатной и раскатной

машинами НКН-240Т и РКН-240Т. Кроме того, на трикотажных

предприятиях в СССР работают аппараты фирм «Шолл»

(Швейцария), «Хисака» (Япония), «Каллебо-де-Блики» (Бель-

гия) и др.

В последние годы все шире начинают внедряться непрерыв-

ные способы крашения трикотажных полотен. Принципы кра-

шения трикотажных полотен непрерывным способом не отли-

чаются от принципов непрерывного крашения тканей.

В состав линии для непрерывного крашения входят двух-или

трехвальная плюсовка (рис. 30), с помощью которой на полотно

наносится раствор красителя и текстильно-вспомогательных ве-

ществ (ТВВ), запарная или терми-

ческая камера, где осуществляется

фиксация красителя, и промывные

машины для удаления незафикси-

ровавшихся красителей и ТВВ.

Основной трудностью при со-

здании линий для крашения три-

котажных полотен является обе-

спечение возможности перемеще-

ния полотна через машину без

натяжения, расправления кромок, а

также равномерного отжима по

всей ширине, особенно при краще-

Рис. 30. Плюсовка

Рис. 31. Установка «Пэд-ролл»

НИИ неразрезанных кругловязаных полотен. При крашении не-

разрезанных кругловязаных полотен возникает еще одна про-

блема, связанная с фиксацией складок на сгибе полотна.

Линии для непрерывного крашения выпускаются фирмами

«Кляйневеферс» (ФРГ), «Омец» (Италия) и «Брюкнер» (ФРГ).

При крашении на линии «Колоретта» фирмы «Омец» по-

лотно пропитывается в плюсовке, а затем запаривается в за-

парной камере, где оно находится на транспортирующей ленте.

Температура запаривания 101 °С, а продолжительность зависит

от класса красителей. После запаривания полотно промывается

в промывной машине, состоящей из нескольких промывных

камер.

Однако применение непрерывных линий экономически целе-

сообразно только при выпуске больших партий полотна одного

цвета.

Большой интерес представляет применение полунепрерыв-

ного способа крашения — плюсовочно-накатного (рис. 31). По-

лотно пропитывается раствором красителя и ТВВ в плюсовке 1

и накатывается на ролик 3, который затем или выдерживается

в течение нескольких часов при комнатной температуре, или

после предварительного прогревания инфракрасными лучами 2

находится в термической камере 4. Затем полотно раскатыва-

ется и промывается на линии для промывки 5.

§ 4. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ КРАШЕНИЯ

Крашение представляет собой сложный физико-химический про-

цесс, в основе которого лежит явление перехода красителя из

красильной ванны в волокно. В соответствии с современными

представлениями процесс крашения условно можно разделить

на четыре основные стадии:

1) диффузия красителя к поверхности полокна;

2) адсорбция молекул красителя поверхностью волокна;

3) диффузия молекул красителя внутрь волокна;

4) фиксация красителя на активных центрах внутри во-

локна.

Эти стадии тесно взаиМосвязйНЫ и Протекают практически

одновременно. Условия их протекания оказывают большое влия-

ние на результат крашения (ровноту и прочность окраски), по-

этому для того, чтобы управлять процессом крашения, необхо-

димо знать, какие факторы влияют на каждую из этих стадий

н на весь процесс.

Первая стадия, диффузия красителя к поверхности волокна,

зависит от способа нанесения красителя на волокно, свойств

среды, в которой протекает эта диффузия (вода, органический

растворитель, пленка загустки, пары красителя и т. д.), и от

свойств самого красителя. При периодическом крашении волок-

нистый материал погружают в раствор или суспензию краси-

теля, а при непрерывном — сначала погружают в раствор,

а затем отжимают, создавая тем самым на поверхности как бы

микрованну.

Хотя закономерности диффузии при том и другом способе

крашения несколько различны, в обоих случаях диффузия кра-

сителя идет из слоя жидкости, примыкающей к поверхности во-

локна и находящейся в межволоконном пространстве. Диффу-

зия (от лат. diffusio — распространение, растекание) протекает

вследствие теплового движения в направлении из области

с более высокой концентрацией красителя в сторону области

с меньшей концентрацией. Скорость диффузии красителей в ра-

створе —10"® см^/с (скорость диффузии измеряется коэф-

фициентом диффузии, показывающим, сколько вещества прохо-

дит через единицу площади поперечного сечения в единицу вре-

мени при градиенте концентрации, равном единице. Градиент

концентраций — это перепад, разность концентраций). Скорость

диффузии красителя в растворе зависит от характера среды,

в которой протекает диффузия (вязкости, структуры, энергии

взаимодействия между молекулами среды и молекулами кра-

сителя и т. д.), и от свойств самого красителя (размера молекул

или частиц красителя, их заряда и т. д.).

Водные растворы красителей представляют собой полидис-

персные системы, в которых одновременно присутствуют ионы

и неионизированные молекулы красителя и их ассоциаты (или

агрегаты), находящиеся в состоянии подвижного равновесия.

С повышением степени агрегации скорость диффузии умень-

шается.

Так как в волокно из раствора могут переходить только мо-

лекулы или ионы красителя, в процессе крашения необходимо

создавать условия для получения их достаточной концентрации

в красильной ванне. Степень агрегации зависит прежде всего от

строения и свойств самого красителя, от его способности к дис-

социации. По склонности к агрегации сильно отличаются краси-

тели не только различных классов, но и отдельных марок внутри

одного и того же класса.

Вместе с тем на степень агрегации большое влияние оказы-

вают и условия крашения: концентрации красителя в красиль-

ной ванне, температура, присутствие электролитов и ТВВ в кра-

сильном растворе.

Увеличение концентрации красителя в красильной ванне

приводит к повышению степени агрегации из-за увеличения

числа частиц и возрастания возможности их взаимодействия

друг с другом.

При повышении температуры степень агрегации уменьша-

ется вследствие увеличения теплового движения (кинетической

энергии) отдельных молекул и ионов, что приводит к распаду

агрегатов (к дезагрегации красителя).

Агрегация красителей возрастает в присутствии электролита

в результате снижения диссоциации молекул красителя (недис-

социированные молекулы значительно легче взаимодействуют

друг с другом, образуя агрегаты, чем ионы, имеющие одноимен-

ный заряд, который обусловливает их взаимное отталкивание).

При высоких концентрациях электролита в красильной ванне

может произойти выпадение красителя в осадок (высаливание),

что приводит не только к снижению скорости крашения, но и

к неровноте окраски и образованию пятен.

При добавлении в красильную ванну ТВВ (смачивателей,

диспергаторов, органических веществ) агрегация в большинстве

случаев уменьшается. Механизм действия ТВВ различен и будет

рассмотрен применительно к красителям различных классов

и условиям крашения.

На первой стадии крашения происходит перемещение моле-

кул красителя к активным центрам на поверхности волокна.

Так как диффузия идет из раствора, непосредственно примы-

кающего к поверхности волокна, или из раствора, заполняю-

щего межволоконное пространство, концентрация красителя

в нем по мере перехода на волокно уменьшается. Поэтому для

обеспечения достаточно высокой скорости крашения необходимо

создать условия для замены этого обедненного раствора све-

жим, имеющим более высокую концентрацию.

Это достигается при циркуляции раствора в красильной

ванне или перемещении волокнистого материала относительно

красильного раствора. Благодаря циркуляции большой объем

раствора красителя контактирует с поверхностью волокна. Чем

интенсивнее перемешивание раствора, тем быстрее происходит

замена раствора в приграничном слое и тем меньшее значение

имеет скорость диффузии красителя в растворе.

Вторая стадия — адсорбция молекул красителя поверх-

ностью волокна. Адсорбция (от лат. ad — на, у, при и sorbere —

поглощать, всасывать) происходит благодаря специфическим

силам взаимного притяжения между молекулами красителя и

активными центрами на поверхности волокна. Активными цен-