Раздел 4. Определение наилучших доступных технологий

Раздел 4. Определение наилучших доступных технологий

Переход на принципы НДТ и внедрение современных технологий в промышленном секторе Российской Федерации является необходимым условием создания в стране условий по обеспечению технологического лидерства российской промышленности, модернизации традиционных и формированию высокотехнологичных отраслей производства и расширения позиций на мировых рынках продукции.

В настоящее время нормативно-правовое поле в области перехода на государственное регулирование на основе НДТ представлено Федеральным законом N 7-ФЗ [12], рядом правительственных постановлений и распоряжений [8], [13], [14], [15], [16], а также комплексом национальных стандартов серии "Наилучшие доступные технологии" [3], [4], [5].

В соответствии с определением, приведенным в статье 1 Федерального закона N 7-ФЗ от 10 января 2002 г. "Об охране окружающей среды", наилучшая доступная технология - технология производства продукции (товаров), выполнения работ, оказания услуг, определяемая на основе современных достижений науки и техники и наилучшего сочетания критериев достижения целей охраны окружающей среды при условии наличия технической возможности ее применения [12]. Это определение идентично определению, сформулированному в Директиве 2010/75/ЕС о промышленных эмиссиях - основном законодательном документе ЕС, устанавливающем обязательность применения НДТ для отраслей экономики, отнесенным к основным загрязнителям окружающей среды и характеризующимся значительным потреблением сырьевых и энергетических ресурсов при производстве [17].

Понятие "технологии" относится как к используемым технологиям производства, так и к способам проектирования, создания, обслуживания, управления, эксплуатации и вывода предприятий из эксплуатации.

Доступные технологии - это технологии, разработанные в масштабах, позволяющих их внедрить в соответствующей отрасли промышленности экономически и технически осуществимым способом с учетом соответствующих материальных затрат и выгод.

Наилучшие технологии - это технологии, позволяющие наиболее эффективным способом достичь общего высокого уровня защиты окружающей среды в целом.

Таким образом, опыт применения НДТ в ЕС непосредственно связан с внедрением в странах - членах Европейского союза системы комплексных природоохранных разрешений для ключевых предприятий - загрязнителей окружающей среды. При этом в Директиве 2010/75/ЕС речь идет о технологии в наиболее широком ее смысле - технологии как совокупности методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы, сырья, материалов, применяемых в процессе производства для получения готовой продукции [17].

В некоторых случаях упоминают НДТ, имея в виду новейшие решения, направленные на защиту одного из компонентов окружающей среды или на решение конкретной проблемы. Это связано с историей вопроса и эволюцией понятия НДТ, а также с тем, что привлекательность идеи внедрения НДТ, призванных обеспечить высокий уровень защиты окружающей среды и экологической безопасности, распространяется на самые разные отрасли экономики, включая жилищно-коммунальное хозяйство, городское хозяйство, электросети, тепловые сети и т.п.

Для понимания концепции НДТ в целом и направлений ее практического применения в Российской Федерации целесообразно привести перечень критериев, в соответствии с которыми следует оценивать, является ли данная технология НДТ. К числу таких основных, но не исчерпывающих относятся:

- рациональное потребление сырья, материалов и воды (ресурсосбережение);

- обеспечение высокой энергоэффективности;

- применение малоотходных или безотходных процессов;

- характер и уровень негативного воздействия на окружающую среду и возможность снижения удельных значений эмиссий, связанных с процессом;

- использование в технологических процессах веществ, которые в наименьшей степени опасны для человека и окружающей среды, и отказ от использования особо опасных веществ;

- снижение вероятности аварий и инцидентов, связанных с производством;

- возможность регенерации и повторного использования (рециклинга) веществ, применяемых в технологических процессах, в том числе в составе образующихся отходов;

- свидетельства предыдущего успешного применения в промышленных масштабах сопоставимых процессов, установок, оборудования, методов управления;

- сроки ввода в эксплуатацию для новых и существующих установок;

- экономическая приемлемость для отрасли экономики.

В настоящее время при определении НДТ все большее внимание уделяется системам менеджмента. Так, предприятиям практически всех отраслей экономики настоятельно рекомендовано разрабатывать и внедрять системы экологического менеджмента, а также системы энергетического менеджмента, позволяющие учесть приоритеты охраны окружающей среды и повышения энергоэффективности при планировании и осуществлении деятельности хозяйствующих субъектов.

Изменения, внесенные в Федеральный закон N 7-ФЗ от 10 января 2002 г. "Об охране окружающей среды" Федеральным законом от 21 июля 2014 г. N 219-ФЗ [12], определяют правовую основу для широкого практического применения в Российской Федерации НДТ и комплексных экологических разрешений.

Для реализации требований Федерального закона N 7-ФЗ от 10 января 2002 г. в области НДТ необходимо разработать различные нормативные документы, информационно-технические справочники, документы по стандартизации и пр. При этом целесообразно наиболее полно учесть отечественный и международный опыт, накопленный промышленными предприятиями и другими субъектами экономической деятельности.

Определение НДТ в области применения настоящего справочника проводилось на основании Правил определения технологии в качестве НДТ, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по НДТ, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. N 1458 [13] и с учетом методических рекомендаций по определению технологии в качестве НДТ, утвержденных приказом Министерства промышленности и торговли Российской Федерации от 31 марта 2015 г. N 665.

При определении технологии, в том числе технологического оборудования, в качестве НДТ учитывались следующие критерии, установленные действующим законодательством Российской Федерации [12]:

- наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду в расчете на единицу времени или объем производимой продукции (товара) либо соответствие другим показателям воздействия на окружающую среду, предусмотренным международными договорами Российской Федерации;

- экономическая эффективность внедрения и эксплуатации;

- применение ресурсо- и энергосберегающих методов;

- период внедрения;

- промышленное внедрение технологических процессов, оборудования, технических способов, методов на двух и более объектах в Российской Федерации, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

На основании указанных Правил определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии [13] и Методических рекомендаций по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии [18] при разработке настоящего справочника НДТ были определены НДТ в следующих производствах, сопряженных с влажностными операциями и обработками волокон, полуфабрикатов (ровницы, ленты, пряжи), тканей, трикотажных полотен и текстильных изделий:

- первичная обработка шерсти;

- первичная обработка шелка;

- первичная обработка льна и котонизация;

- подготовительное производство льняной и льносодержащей ровницы к прядению;

- ватное производство;

- подготовительное и красильное производство нитей и пряжи;

- отделочное производство хлопчатобумажных тканей;

- отделочное производство шелковых тканей;

- отделочное производство льносодержащих тканей;

- подготовительное и красильное производство химических и шерстяных волокон в массе;

- отделочное производство шерстяных камвольных тканей (ОПШрК);

- отделочное производство шерстяных суконных тканей (ОПШрСТ);

- унифицированное отделочное производство тканей различного сырьевого состава;

- отделочное производство трикотажных полотен;

- отделочное производство текстильных изделий.

Технологические показатели в производстве отбеленных, гладкокрашенных, набивных тканей и трикотажных полотен различного сырьевого состава, а также тканей и трикотажных полотен, выработанных на основе отбеленных и окрашенных природных и химических волокон и нитей, а также технологий беления, колорирования (печатания и крашения) и заключительной отделки текстильных изделий, которые определены в качестве НДТ, представлены в разделе 5, а в приложениях В и Г приведены основные технические, экологические и иные показатели технологических процессов, соответствующих критериям НДТ при производстве текстильных изделий. Отнесение технологий к НДТ регулируется приказом Министерства промышленности и торговли Российской Федерации от 31 марта 2015 г. N 665 "Об утверждении Методических рекомендаций по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии" (далее - Методические рекомендации).

4.1 Технологии, рассматриваемые при определении наилучших доступных технологий при отделке текстильных материалов

Технологии, рассматриваемые при определении НДТ, при производстве текстильных материалов, позволяющие сократить потребление сырья, воды, энергии, снизить эмиссии в окружающую среду и образование отходов, приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Перечень технологий, относящихся к НДТ, при производстве текстильных материалов

ГАРАНТ:

Нумерация в графе 2 таблицы приводится в соответствии с источником

Технология	Описание	Применяемость
Технологии валки-фулеровки и промывки шерстяных и шерстьсодержащих тканей	4.1	Широко применяется
Технология карбонизации шерстяного волокна в массе и шерстяных материалов	4.2	Широко применяется
Технология щелочной и окислительной варки льняной ровницы на оборудовании периодического действия для мокрого прядения	4.3	Широко применяется на льнокомбинатах
Технология ферментативной расшлихтовки целлюлозных и смесовых целлюлозосодержащих тканей врасправку	4.4	Широко применяется
Технология щелочной отварки и пероксидного беления расправленным полотном, предусматривающая промежуточную кисловочную обработку	4.5	Широко применяется
Технология щелочной отварки и пероксидного беления расправленным полотном без промежуточного кислования для хлопчатобумажных, полульняных и смесовых целлюлозосодержащих тканей с вложением химических волокон не более 50 %	4.6	Применяется
Технология биоотварки и пероксидного беления тканей на основе целлюлозы	4.7	Применяется
Совмещение процессов отварки с горячей мерсеризацией хлопчатобумажных и смешанных тканей по непрерывной плюсовочно-запарной технологии	4.8	Применяется для ограниченного ассортимента под крашение
Технология непрерывного, полунепрерывного и периодического одностадийного пероксидного беления хлопчатобумажных и смешанных тканей и трикотажных полотен	4.9	Применяется
Технология непрерывной расшлихтовки и двухстадийного пероксидного беления льняных и льносодержащих тканей с заключительным кислованием	4.10	Широко применяется
Технология маломодульного нанесения рабочих растворов на текстильные материалы	4.11	Применяется
Крашение хлопчатобумажных тканей активными красителями в аппаратах периодического действия	4.12	Применяется
"Холодное" крашение активными красителями по плюсовочно-накатной технологии расправленным полотном	4.13	Применяется редко
Система автоматического дозирования химреактивов и красителей в технологиях отделки тканей	4.14	Применяется на новых предприятиях
Крашение целлюлозных материалов (пряжи, льняных, хлопчатобумажных тканей и изделий) кубовыми красителями в аппаратах периодического действия	4.15	Применяется на новых и существующих предприятиях
Использование высокотемпературного метода крашения полиэфирных текстильных материалов дисперсными красителями на оборудовании периодического действия	4.16	Применяется на новых и существующих предприятиях
Технология крашения ПА пряжи, нитей и трикотажных полотен в аппаратах периодического действия дисперсными красителями	4.17	Широко применяется
Технология крашения шерстяного волокна, топса, ленты, пряжи, ткани, сукна кислотными металлокомплексными (1:2) красителями	4.18	Широко применяется
Технология крашения целлюлозных материалов, шелка, шерстяного волокна, топса, ленты, пряжи активными красителями с высокой степенью фиксации	4.19	Широко применяется
Технология крашения смесовых шерсть-полиэфирных материалов с применением активных и дисперсных красителей	4.20	Применяется
Колорирование текстильных материалов и трикотажных полотен (целлюлозных, шерстяных, шелковых) активными красителями	4.21	Применяется на новых и существующих предприятиях
Печать текстильных материалов (целлюлозных, шерстяных, шелковых) пигментами на машинах с сетчатыми шаблонами	4.22	Применяется на новых и существующих предприятиях
Сублимационная переводная печать по синтетическим тканям дисперсными красителями	4.23	Применяется на новых и существующих предприятиях
Цифровая прямая печать текстильных материалов пигментами на принтерах	4.24	Применяется на новых и существующих предприятиях
Технология заключительной отделки текстильных материалов с помощью малоформальдегидных и бесформальдегидных отделочных препаратов	4.25	Применяется
Технология заключительной отделки текстильных материалов на основе акриловых и полиуретановых препаратов нового поколения	4.26	Применяется

4.2 Технологии валки-фулеровки и промывки шерстяных и шерстьсодержащих тканей

Целью промывки камвольной и суконной ткани является удаление из шерстяных тканей загрязнений различного рода, в том числе остатков природного шерстяного жира и минеральных загрязнений, замасливателей и других компонентов, применяемых в прядении, а также природных продуктов и химических препаратов, наносимых на пряжу в процессе ее подготовки к ткачеству (при шлихтовании или эмульсировании). От качества промывки зависит гриф ткани и качество товара в целом. Кроме того, промывка снижает все напряжения, возникающие как вследствие кручения пряжи и нитей, так и в процессе ткачества.

При промывке шерстяных камвольных тканей различного сырьевого состава, осуществляемых в жгуте, происходит дополнительная механическая проработка ткани с целью придания ей характерного "шерстяного" туше.

Типовой режим промывки-валки (валки-фулеровки) для камвольных и суконных шерстяных и шерстьсодержащих тканей с вложением шерстяного волокна более 50 % осуществляется на оборудовании периодического действия или на линиях обработки в жгуте. Состав валочного раствора включает соду кальцинированную и ПАВ или мыльно-содовый раствор. Скорость обработки - от 15 до 30 м/мин. Промывка после валки проводится в трех ваннах теплой водой 45 °C - 50 °C. Продолжительность процесса - 2-4 ч.

Для промывки шерстяных и шерстьсодержащих тканей применяются моющие вещества неионогенные или смеси неионогенных с анионактивными ПАВ. Концентрация моющего препарата в маточных и рабочих растворах поддерживается в зависимости от активной и моющей способности продукта.

В машинах предусмотрена автоматическая подача воды, растворов, регулирование давления, температуры и продолжительности обработки. Однако промывка ткани на машинах периодического действия имеет ряд недостатков: она длительна, требует затраты ручного труда и малопроизводительна.

Более прогрессивен метод непрерывной промывки ткани, так как сокращается внутрифабричный транспорт, повышается съем продукции с единицы производственной площади более чем в 1,5 раза, уменьшается расход пара и электроэнергии более чем в 2 раза, повышается производительность труда и улучшается качество продукции при снижении себестоимости обработки.

Промывка шерстяной и шерстьсодержащей ткани на линии расправленным полотном, например, "Бене" (Франция), заключается в промывке-заварке ткани в ваннах при температуре не менее 90 °C (1-5-я секции) и при температуре не менее 60 °C (6-7-я секции). Скорость движения ткани - 26 м/мин. Слив ванны - 1 раз в смену. Продолжительность обработки - 3 мин. Технологическая усадка ткани - до + 1,5 %. Давление в жале валов - 2-4 кгс/см. При проведении операции "кисловка" на линии фирмы "Бене" необходимо поддерживать рН = 4,5-5 в седьмой секции.

Для чистошерстяных тканей используется режим промывки-заварки, заключающийся в пропитке ткани горячей водой при 60 °C, обработке ткани паром в автоклаве при 110 °C - 115 °C и охлаждении ткани холодной водой 20 °C - 25 °C. Длительность заварки не превышает 40 с.

4.3 Технология карбонизации шерстяного волокна в массе и шерстяных материалов

Типовой режим карбонизации шерстяного волокна, пряжи или шерстяных тканей, а также тканей с вложением шерстяного волокна более 70 % в сочетании с полиэфирным волокном, а также костюмных полушерстяных тканей с вложением шерстяного волокна до 40 % и до 33 % полиэфирного волокна и до 35 % вискозного волокна заключается в загрузке кип (или иных носителей) в перфорированную корзину, замочке в растворе, содержащем раствор Н₂SO₄ (4 % - 6 % от массы материала) и смачиватель - 1,5 г/л. Время обработки (выдерживания в растворе) - 15-20 мин, далее следует отжим на центрифуге до влажности 50 % - 55 % и сушка-выжиг растительных примесей. Выжиг тканей осуществляется в 3-секционной машине. В первой секции проходит предварительная сушка при температуре 65 °C - 80 °C (не ниже 60 °C) в течение 45 мин. Далее следует термообработка для выжига при температуре 105 °C - 110 °C в течение 15 мин и охлаждение. В третьей секции при 70 °C и длительности 10 мин проходит сушка до влажности 1 % - 2 %. Далее следует дробление и трепание (или встряхивание).

Технология карбонизации чистошерстяной пальтовой ткани заключается в пропитке раствором серной кислоты концентрацией 40-50 г/л в присутствии ПАВ 0-1 г/л. Затем происходит удаление из ткани избытка раствора, ткань быстро высушивается при 110 °C - 135 °C и далее проходит зону выжигания при 135 °C - 150 °C и встряхивается. Процесс нейтрализации включает в себя стадии промывки водой, собственно нейтрализацию серной кислоты щелочными реагентами (кальцинированной содой или раствором аммиака) и окончательную промывку водой для удаления продуктов реакции нейтрализации: 1-, 2-, 3-я ванны - проточная вода 18 °C - 20 °C, 4-, 5-, 6-я ванны - кальцинированная сода (2 г/л) или раствор аммиака 25 %-ный (11-12 г/л) 18 °C - 20 °C, 7-, 8-, 9-я ванны - проточная вода 18 °C - 20 °C.

4.4 Технология щелочной и окислительной варки льняной ровницы на оборудовании периодического действия для мокрого прядения

Технологии щелочной варки и окислительной варки льняной ровницы являются весьма значимыми для отечественной текстильной промышленности, поскольку обеспечивают получение материалов с уникальными потребительскими качествами и способствуют развитию технологий переработки льняного волокна, являющегося единственным натуральным волокном растительного происхождения, произрастающим на территории РФ. Таким образом, эти технологии экологически оправданы с точки зрения развития технологий переработки натурального сырья, а также получения тканей, не требующих интенсивной отделки и беления с хлорсодержащими реагентами (ткани с цветными нитями, ткани на основе вареной ровницы и ровницы окислительной варки).

По данным технологиям получают полупродукты: вареную и полубелую ровницу, которые прядут по мокрой технологии прядения (вытяжке). По технологии щелочной отварки получают ровницу серебристо-серого цвета. По технологии окислительной варки получается отбеленная ровница. После химической обработки мокрая (влажная) ровница поступает на прядение.

Обработка ровницы производится на специальных перфорированных катушках в аппаратах ОБ-500Л, или АКД, или АКДС, или иных аппаратах котлового типа. Плотность намотки ровницы на перфорированные катушки различных марок составляет 0,36-0,375 г/см³. Масса партии ровницы зависит от типа применяемых катушек.

Особенности технологических процессов отварки ровницы из волокна промышленных способов приготовления заключаются в том, что волокно, получаемое промышленными способами (моченцовое, паренцовое, луб), отличается по своему химическому составу от стланцевого. Как правило, эти волокна по сравнению со стланцевым волокном содержат меньшее количество целлюлозы.

При варке льняной ровницы концентрация щелочи за счет кальцинированной соды составляет 10-11,5 г/л (в пересчете на едкий натр), а для ровницы из очеса - на уровне 6,5-7 г/л. Потеря массы ровницы при такой обработке составляет около от 12 % до 17 %, для исключения высоких потерь необходимо обеспечивать достаточную промывку после обработки (см. таблицы 4.2-4.4).

Ровница загружается в варочный раствор при 30 °C - 40 °C. Продолжительность обработки ровницы устанавливается в зависимости от степени его огрубения.

Таблица 4.2 - Типовой технологический процесс щелочной варки ровницы

Процесс обработки, состав раствора и параметры	Единица измерения	Стланцевое волокно				Моченцовое волокно
		Чесаный лен	Очес	Очес с 12 % вискозного волокна	Короткое	Чесаный лен	Очес
Щелочная варка:			1
- кальцинированная сода	г/л	25,0-26,0	2,5-13,5	9,0-9,5	9,0-9,5	28,0-30,0	17,5-18,5
- бисульфит натрия	г/л	0,9-1,0	0,9-1,0	0,9-1,0	0,9-1,0	0,9-1,0	0,9-1,0

Таблица 4.3 - Технологические процессы варки ровницы

Процесс обработки, состав раствора и параметры	Единица измерения	Стланцевое волокно				Моченцовое волокно
		Чесаный лен	Очес	Очес с 12 % вискозного волокна	Короткое	Чесаный лен	Очес
Силикат натрия	г/л	0,9-1,0	0,9-1,0	0,9-1,0	0,9-1,0	0,9-1,0	0,9-1,0
Смачиватель	г/л	0,25-0,35	0,25-0,35	0,25-0,35	0,25-0,35	0,25-0,35	0,25-0,35
Щелочность в пересчете на едкий натр	г/л	9,710,0	4,8-5,0	3,4-3,7	3,2-3,5	11,211,5	6,9-7,2
Продолжительность обработки:
- подогрев до 98 °C - 100 °C	мин	30-40	30-40	30-40	30-40	30-40	30-40
- обработка при 98 °C - 100 °C	мин	150	120	120	120	150	150
Промывка:
- горячей водой при 65 °C - 70 °C	мин	20	20	20	20	20	20
- с триполифосфатом 1 раз	г/л	0,5-1,0	0,5-1,0	0,5-0,7	0,5-1,0	0,5-1,0	0,5-1,0
- горячей водой при 65 °C - 70 °C 2 раза	мин	10	10	10	10	10	10
- холодной водой при 10 °C - 20 °C	мин	10	10	10	10	10	10
Кислование уксусной кислотой	г/л	1,1-1,2	1,1-1,2	1,1-1,2	1,1-1,2	1,1-1,2	1,1-,2
Температура, °C	°C	25-30	25-30	25-30	25-30	25-30	25-30
Время обработки	мин	30	30	30	30	30	30
Промывка холодной водой при 10-20 °C	мин	10	10	10	10	10	10

Технологические процессы беления ровницы способом окислительной варки, так же как и щелочной варки, проводятся на оборудовании периодического действия (котлы). В составе варочного раствора основными веществами являются: перекись водорода и соединения, создающие необходимую щелочность (кальцинированная сода и силикат натрия). Их концентрация выбирается с учетом вида льняного волокна и способа его получения. Гидроксид натрия для создания щелочности практически не используется из-за возможности котонизации комплексного льноволокна.

Процесс окислительной варки начинают с обработки раствором H₂SO₄ (1,4-1,7 г/л) с добавлением малопенящегося смачивателя 0,25-0,3 г/л при температуре 35 °C - 40 °C в течение 20-25 мин. Такая обработка прекращает жизнедеятельность микрофлоры и способствует удалению ионов железа и других металлов, что обеспечивает устойчивость щелочно-перекисного раствора при окислительной варке.

Нейтрализация остатков кислоты проводится раствором щелочи до остаточной концентрации NaOH 0,1-0,2 г/л.

Окислительная варка проводится в щелочно-перекисном растворе, содержащем следующие компоненты: Н₂О₂, силикат Na, кальцинированная сода, триполифосфат натрия (ТФН), сернокислый магний. Обработка начинается с температуры 30 °C - 40 °C, ванна разогревается до кипячения за 40-50 мин. Обработка при температуре 95 °C - 98 °C проводится в течение 60-80 мин. После этого проводится промывка ровницы со спуском обработочного раствора в канализацию. Промывка осуществляется дважды горячей водой с полным заполнением аппарата и циркуляцией воды через толщу паковок ровницы в течение 10 мин. После этого ровница обрабатывается раствором уксусной кислоты концентрацией 0,7-0,8 г/л (для нейтрализации остатков щелочи) и окончательно промывается холодной водой.

В состав раствора вводят 0,3-0,4 г/л триполифосфата для умягчения воды, с тем чтобы предотвратить образование осадков, солей жесткости на поверхности текстильного материала.

Таблица 4.4 - Технологические процессы беления ровницы способом окислительной варки

Показатель	Единица измерения	Стланцевое волокно			Моченцовое волокно
		Чесаный лен	Очес	Короткое	Чесаный лен	Очес
Предварительное кислование
Серная кислота	г/л	1,5-2,0	1,5-2,0	1,5-2,0	1,5-2,0	1,5-2,0
Смачиватель	г/л	0,25-0,35	0,25-0,35	0,25-0,35	0,25-0,35	0,25-0,35
Температура раствора	°C	30-35	30-35	30-35	30-35	30-35
Продолжительность обработки	мин	25	25	25	25	25
Нейтрализация раствора после кислования
Каустическая сода (после нейтрализации)	г/л	0,1-0,2	0,1-0,2	0,1-0,2	0,1-0,2	0,1-0,2
Продолжительность обработки	мин	10	10	10	10	10
Окислительная варка (после слива нейтрализованного раствора)
Сернокислый магний	г/л	0,1-0,2	0,1-0,2	0,1-0,2	0,1-0,2	0,1-0,2
Триполифосфат натрия	г/л	0,3-0,5	0,3-0,5	0,3-0,5	0,3-0,5	0,3-0,5
Кальцинированная сода	г/л	20-25	8,5-9,5	4,8-5,0	18-20	12,0-13,0
Силикат натрия	г/л	12-13	9-10	10-11	4,0-4,2	12,5-13
Каустическая сода	г/л	1,45-1,50	1,30-1,35	1,40-1,50	1,65-1,70	1,55-1,60
Перекись водорода (на активный кислород)	г/л	9,2-9,5	4,7-5,0	3,4-3,5	6,5-6,7	6,2-6,5
Щелочность (в пересчете на едкий натр)	г/л

4.5 Технология ферментативной расшлихтовки целлюлозных и смесовых целлюлозосодержащих тканей врасправку

Ферментативную расшлихтовку с применением амилаз используют для расшлихтовки тканей различного сырьевого состава, ошлихтованных крахмальной шлихтой. Степень расшлихтовки контролируется по методу Тежева. После ферментативной расшлихтовки степень удаления шлихты соответствует не менее 7-9 баллам. Для отделочных производств РФ наиболее рациональным является использование ферментов амилолитической активности, способных катализировать реакцию гидролиза крахмала шлихты при температуре от 20 °C - до 60 °C.

Ферментативную расшлихтовку для малых партий тканей можно проводить на оборудовании навойного типа или джиггерах. Оптимальная температура для обработки составляет 40 °C - 60 °C. После обработки ткани в течение 30-40 мин (или 3-4 прохода по 10-15 мин для джиггеров) следует промывка теплой водой 30 °С - 60 °C (1 проход) и холодной водой (0-1 проход).

Для предприятий мощности более 200 тыс. м/сут предпочтительны непрерывные технологии. При работе по непрерывной плюсовочно-накатной технологии пропитку ферментным раствором можно проводить на пропитывающих системах, в том числе совмещенных с газоопалкой.

Температура пропитки соответствует оптимальной температуре для проявления каталитической активности, предпочтительно 40 °C - 50 °C. После пропитки суровой ткани раствором амилаз (0,5-2 г/л) необходим отжим до 100 % - 110 % остаточной влажности и далее намотка в рулон с обертыванием полиэтиленовой пленкой и вылеживанием пропитанной ткани в 1-1,5 ч. Необходимо обеспечивать вращение ролика со скоростью от 5 до 12 об./мин. После выдерживания следует промывка теплой водой в одной, двух или трех машинах при температуре от 20 °C - 60 °C в зависимости от поверхностной плотности ткани и комплектации линии.

Для тканей, выработанных на основе вареной льняной ровницы и пряжи, тканей, выработанных из цветной пряжи (пестротканей), котонинсодержащих смесовых тканей и вискозных штапельных тканей данная операция может быть самостоятельной.

На рисунке 4.1 приведена технологическая схема подготовки целлюлозосодержащих тканей по схеме "опаливавание - ферментативная расшлихтовка - сушка".

1, 10 - рулонораскатная/накатная машина; 2 - газоопаливающая машина; 3, 7, 8 - промывные ванны; 4 - станция вылеживания; 9 - сушильная барабанная машина

Рисунок 4.1 - Технологическая схема подготовки целлюлозосодержащих тканей по схеме "опаливавание - ферментативная расшлихтовка - сушка"

Для хлопчатобумажных материалов, таких как бязь, вафельные полотенечные ткани, фланель, сатин, поплин и др., следует щелочная отварка и пероксидное беление. Для смесовых хлопкополиэфирных тканей, хлопчатобумажных тканей типа миткали и бязи возможно проведение одностадийного пероксидного беления.

Для льняных и полульняных тканей после ферментативной расшлихтовки требуется промывка в первой ванне раствором щавелевой кислоты концентрацией 1-5 г/л и далее в ванне с теплой водой не менее 60 °C и ванне с холодной водой. Возможно совмещение процесса ферментативной расшлихтовки и кислования при условии использования кислых амилаз. При этом рН раствора должно соответствовать рН, оптимальной для проявления каталитической активности фермента. Концентрация щавелевой кислоты соответствует 1-3 г/л.

Для льняных и полульняных тканей, имеющих в составе полубелую льняную пряжу, далее проводится перекисное беление в две стадии на оборудовании рулоноперемоточного типа (джиггерах) или линиях беления по плюсовочно-запарной технологии с запариванием при температуре 85 °C - 90 °C. Белящий раствор содержит реагенты как при окислительной варке: перекись водорода (в пересчете на 100 %) - 1,52 г/л, силикат или метасиликат натрия - 3-4 г/л, каустическая сода - 3-4 г/л или гидроксид натрия - 1-2 г/л, общая щелочность - на уровне 4-4,5 г/л, мочевина - 0-5 г/л, ПАВ - 0,5 г/л.

Пропитка осуществляется при температуре 40 °C. После отжима до 100 % остаточной влажности следует вылеживание в запарной камере 20-40 мин в зависимости от поверхностной плотности ткани и состава (для льняной ткани - 30-40 мин, для полульняной - 20-30 мин). После промывки в двух-трех машинах следует повтор операции, а для льняных тканей - пропитка щелочно-перекисным раствором с повышенной концентрацией перекиси водорода (от 4 до 5,5 г/л) и запаривание при температуре 85 °C - 95 °C в течение 20-40 мин.

В завершение процесса следует промывка горячей и холодной водой в трех машинах до нейтрализации среды и сушка на сушильно-ширильной машине. Рекомендуется использование оборудования с системой гидротекс (промывка горячей водой противотоком).

Использование ферментативной расшлихтовки перед щелочной отваркой и перекисным белением позволяет на 25 % снизить концентрации реагентов в варочных и белящих растворах, сократить длительность запаривания в процессах отварки и беления на 5 % - 10 %.

В таблице 4.5 приведен технологический режим беления вискозно-штапельных и хлопкосиблоновых тканей на машинах рулонно-перемоточного типа.

Таблица 4.5 - Технологический режим беления вискозно-штапельных и хлопкосиблоновых тканей на машинах рулонно-перемоточного типа

Название операции	Действующий режим	Подготовка с ферментами
Пропитка холодной водой, замачивание при температуре, °C	20-25	-
Пропитка раствором амилаз:
- концентрация, г/л;	-	1,0
- температура, °C	-	35-40
Выдерживание в рулоне, в камере:
- время, мин	Два прохода по 10-15 мин
- температура, °C	20-25
Промывка:
- горячей водой, °C	60-70	60-70
- холодной водой, °C	20-25	20-25
Пропитка раствором, г/л
- перекись водорода (100 %)	4,5-5,0	3,5-4,0
- едкий натр	1,8-2,0	1,6-2,0
- силикат натрия	8-10	8-10
- мочевина	5	5
- смачиватель	1	1
Запаривание Т = 100 °C	60	20-30
Промывка:
- горячей водой, °C	60-70	60-70
- холодной водой, °C	20-25	20-25
Сушка на сушильных барабанах

Для подготовки вискозных штапельных тканей и тканей бязевого ассортимента под грунтовую печать или крашение в темные цвета с целью придания им гидрофильности, мягкости операция ферментной расшлихтовки является достаточной.

Актуальность внедрения в производство ферментативной расшлихтовки для льняных тканей обусловлена проблемами, связанными с выбраковкой экспортируемой ткани, содержащей остаточную шлихту. Более полное удаление крахмальной шлихты при минимальном воздействии на целлюлозу волокна уже на первых этапах подготовки обеспечивает повышение сорбционной восприимчивости и реакционной способности ткани по отношению к белящим реагентам и как результат - качественную подготовку ткани.

Для тканей с исходной белизной менее 60 %, высоким содержанием сопутствующих примесей и повышенной поверхностной плотностью рекомендуется обработка составом, включающим низкотемпературную кислотоустойчивую амилазу (например, Аквазим, Амилоризин, Амилаза НТ) и щавелевую кислоту (0,5-0,8 г/л), рН раствора должен находиться в пределах 5-6 ед.

Оптимальными условиями можно считать пропитку ткани при температуре 30 °C - 50 °C и вылеживание в ямах или выдерживание в рулоне в течение 45-60 мин. Возможны различные варианты построения технологического режима подготовки льняных тканей с предварительной ферментативной расшлихтовкой (см. таблицу 4.6).

Таблица 4.6 - Варианты построения технологии беления с предварительной ферментативной расшлихтовкой

N	1-я стадия	2-я стадия	3-я стадия	4-я стадия
1	Ферментативная расшлихтовка	Промывка щавелевой кислотой, 60 °C	Пероксидное беление, 85 °C - 95 °C, 20-30 мин	Пероксидное беление, 85 °C - 95 °C, 20-30 мин
2	Ферментативная расшлихтовка	Пероксидное беление, 85 °C - 95 °C	Пероксидное беление, 85 °C - 95 °C	Кислование
3	Ферментативная расшлихтовка	Гипохлоритное беление, 20 °C	Пероксидное беление, 85 °C - 95 °C	Кислование

4.6 Технология щелочной отварки и пероксидного беления расправленным полотном, предусматривающая промежуточную кисловочную обработку

Технология двухстадийного щелочно-перекисного беления (отварка, беление) с промежуточным кислованием и промывками предназначена для широкого ассортимента хлопчатобумажных (марля, миткаль, бязь, полотенечные ткани, тики, сатины, двунитки и др.) и смесовых тканей с вложением хлопка более 50 %, а также для котонинсодержащих тканей. Цель такой подготовки - обеспечить материалу требуемую белизну (более 80 % - 82 %) и капиллярные свойства (более 100-120 мм/ч) с сохранением показателей разрывной нагрузки и показателя вязкости медно-аммиачных растворов не менее 2.

Технология обеспечивает качественную подготовку тканей с ошлихтованной основой различной шлихтой и предназначена для последующего печатания или крашения любыми красителями или выпуска в отбеленном виде. Технология может быть реализована на оборудовании навойного типа, полунепрерывного действия или в эжекторах или отбельных линиях для обработки расправленным полотном (ЛОБ, Вакаяма).

Наиболее оптимальна технология для линии непрерывного беления. На первом этапе проводят комплектование суровой ткани в партии: раскладка и клеймение, сшивка ткани в партии. Далее идет двухстороннее или одностороннее опаливание ткани на газоопальной машине при скорости 80-120 м/мин. Для тканей экономкласса возможно исключение стадии опаливания. При этом необходимо оснащение печатных машин пухоочистительными валами. Отварка и беление на отбельной линии проводятся следующим образом:

- промывка ткани в 0-2 промывных ваннах при температуре воды 40 °C - 70 °C;

- пропитка ткани щелочным раствором в 1-2 пропиточных ваннах при температуре 50 °C - 60 °C составом, г/л:

- едкий натр (100 %) - 10-70 (в зависимости от плотности и ассортимента тканей);

- силикат натрия d = 1,43-5-8;

- ПАВ (щелочеустойчивый, малопенящийся смачиватель) - 0,2-2;

- запаривание в запарной камере при 100 °C - 102 °C в течение 20-60 мин;

- промывка в 2 ваннах промывной машины горячей водой 60 °C - 75 °C  5 °C, холодной водой;

- пропитка ткани раствором серной кислоты 2-4 г/л в 1-2 пропиточных ваннах;

- промывка ткани холодной, проточной водой в 3-ванной промывной машине;

- пропитка ткани раствором перекиси водорода в 1-2 пропиточных ваннах при температуре раствора 40 °C - 45 °C составом, г/л:

- пероксид водорода (100 %) - 2,5-13,0 (в зависимости от степени засоренности и плотности тканей);

- силикат натрия d = 1,43-5-11;

- едкий натр (100 %) - 0-3,0;

- ПАВ - 0,1-1,0.

Общая щелочность по фенолфталеину - 1,3-3 г/л.

Запаривание проводят в запарной камере при 98 °C - 100 °C в течение 20-60 мин в зависимости от поверхностной плотности ткани. Промывку ткани осуществляют в 3-4-ванной промывной машине при 60 °C - 70 °C, а последняя ванна - холодная проточная вода. Сушку легкодеформируемых тканей и трикотажных полотен проводят конвективным способом, а тканей - на 2- или 3-секционной барабанной сушильной машине (от 20 до 30 барабанов). Сушка двухсторонняя, до остаточной влажности (5 % - 7 %), далее следует накатка в ролик или контактную тележку.

Ниже приведен ускоренный способ отварки и беления с промежуточным кислованием для линии ЛОБ.

1. При отсутствии опаливания необходима обработка в пухоочистительной камере. Далее следует пропитка ткани в пропиточной машине МП-180 щелочным раствором, г/л:

- едкий натр (100 %) - 36-55 (в зависимости от плотности ткани);

- силикат натрия - 3-3.5;

- смачиватель - 0,5-1.

Скорость обработки - от 40 до 70 м/мин (в зависимости от вида ткани), температура раствора - 65 °C - 70 °C. Отжим ткани до остаточной влажности (95  5) %.

2. Запаривание в запарной машине МЗС-180.

Температура поступающего пара - 120 °C - 125 °C, температура паровой среды в зоне укладки - не ниже 100 °C, время запаривания - 30-45 мин.

3. Промывка в 4 башенных ваннах ВМБ-180 горячей водой.

Температура: 1-2-й ванн - 80 °C - 90 °C; 3-4 ванн - 70 °C - 80 °C.

4. Кисловка ткани в машине ВЦП-180.

Температура - 40 °C - 45 °C, отжим - (105  5) %, концентрация серной кислоты в рабочем растворе - 2,5-3 г/л.

5. Промывка ткани в 2 башенных ваннах ВМБ-180.

Температура воды - 20 °C - 25 °C.

6. Пропитка ткани в пропиточной машине МП-180 щелочно-перекисным раствором состава, г/л:

- пероксид водорода - 4,5-6,5 (в зависимости от плотности ткани);

- едкий натр (100 %) - 1,4-1,5;

- силикат натрия - 8,0-9,0;

- смачиватель - 0,5.

Общая щелочность по фенолфталеину - (2,8  0,3) г/л, отжим - (105  5) %.

Отжим ткани до остаточного влагосодержания - (95  5) %.

7. Запаривание ткани в запарной машине МЗС-180-1.

Температура паровой среды в зоне запаривания - 100 °C - 102 °C, температура поступающего пара - 120 °C - 125 °C, время запаривания - 25-30 мин.

8. Промывка и отжим в 3 мойных башенных ваннах ВМБ-180.

Температура воды - 60 °C - 80 °C.

9. Промывка и отжим ткани на 2-вальной плюсовке ПД-10/220.

Отжим до остаточной влажности (95  5) %.

Исправление диагонального и дугового перекоса уточных нитей на установке УИП-180.

10. Сушка ткани на сушильной барабанной машине СБМ-2-3/180.

Давление пара - 2,5-4,0 кгс/см². Скорость движения ткани на барабанах - 70-90 м/мин.

4.7 Технология щелочной отварки и пероксидного беления расправленным полотном без промежуточного кислования для хлопчатобумажных, полульняных и смесовых целлюлозосодержащих тканей с вложением химических волокон не более 500 %

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо цифры "500 %" следует читать "50 %"

Основной принцип подготовки тканей по данному режиму аналогичен способу подготовки с промежуточным кислованием. Однако данная технология исключает стадии кислования и некоторые промывки, тем самым является более экономной и рациональной с точки зрения сокращения потребления пара и воды. Технология может быть реализована на оборудовании рулонно-перемоточного типа, эжекторах и специализированных компактных двухсекционных линиях (типа "Беннингер", Германия), исключающих ванны для кислования и последующей промывки. Интенсификация технологии отварки и перекисного беления достигается за счет оснащения пропиточных ванн системой "экстракта" или "флекс-снип", системы противотока, а также усиленных отжимов.

На рисунке 4.2 приведена схема пропитывающей камеры с системой заправки роликов "петля в петле".

Рисунок 4.2 - Схема пропитывающей камеры с системой заправки роликов "петля в петле"

Оригинальная система движения ткани по роликам системы "экстракта" успешно применяется в промывных и пропиточных машинах, а также в запарных камерах. Она имеет ряд преимуществ по сравнению с классической проводкой ткани по роликам. Высокий эффект промывки и пропитки обеспечен за счет двукратного погружения ткани. Линия имеет малую потребность в площади, вертикальную двойную заправку материала и разделение каждой отдельной пары погруженных валиков внутри секции.

Исследователи Institute of Textile Technology in Charlotteville, Virginia, обобщили данные энергопотребления в процессах подготовки на разных предприятиях. Доказано, что наиболее энергозатратной операцией на этапе подготовки тканей является промывка, а не запаривание, так как при промывке потребляется в 2 раза больше энергии. Такой большой расход энергии при промывке объясняется большим объемом подогреваемой воды: в среднем расходуется от 2 до 4 л воды на 1 кг обрабатываемой ткани. Поэтому исключение операции кислования и последующих за ней промывок является рациональным для ограниченного ассортимента хлопчатобумажных и смесовых тканей, имеющих малую засоренность "галочкой", малую поверхностную плотность. Данный режим является достаточным для смесовых хлопкополиэфирных тканей и облегченных хлопчатобумажных тканей и котонинсодержащих, предназначенных для печатания пигментными композициями и активными красителями.

4.8 Технология биоотварки и пероксидного беления тканей на основе целлюлозы

Для хлопчатобумажных и полульняных тканей, а также льняных, полульняных, целлюлозосодержащих тканей с цветными нитями и котонинсодержащих тканей рациональными и достаточными являются двухстадийные биохимические способы подготовки, сочетающие расшлихтовку с биоотваркой и пероксидное беление. Технология может быть реализована на малогабаритных линиях беления расправленным полотном, например, где после первой запарной камеры предусмотрено только три промывные ванны и исключена возможность проведения операции кислования. Технология позволяет по сравнению с двухстадийной технологией щелочной отварки и перекисного беления более чем на 1/3 сократить расход химических веществ и расход технологической воды. Если сравнивать с одностадийной технологией беления, то в данном случае обеспечивается оптимизация и сокращение расхода химических веществ. Поскольку ферменты являются на 100 % биорасщепляемыми, дезактивируются естественным путем на стадии запаривания, высокотемпературных обработок и при рН более 10, используются в минимальных концентрациях. Но рассматриваются априори как высокоэкологичные реагенты. Не рекомендуется использование ферментов в сочетании с ПАВ неионогенного типа. Обладая высокой сорбционной и реакционной способностью по отношению к субстрату, введение ПАВ считается целесообразным только на стадии последующей промывки.

В состав для пропитки на стадии биоотварки входит фермент амилолитической активности и фермент, способный катализировать реакцию гидролиза пектинов (пектиназа). Процесс можно проводить на оборудовании различного типа по плюсовочно-запарной технологии с запариванием при 60 °C и на оборудовании полунепрерывного действия или эжекторах при температуре термостатирования 50 °C - 60 °C. Концентрация препаратов определяется активностью ферментов и составляет от 0,5 до 2 г/л. После биоотварки следуют три промывки: горячим раствором ПАВ (0,2-0,5 г/л, 80 °C), теплой (40 °C - 60 °C) и противотоком холодной водой. После промывки следует щелочно-перекисное беление, как в одностадийной технологии, с концентрацией пероксида водорода в рабочем растворе от 2 до 8 г/л (100 %).

Экономический эффект для предприятий при замене технологии двухстадийного щелочно-перекисного беления на биоотварку и перекисное беление составит более 200 (руб./1000 м ткани) без учета повышения качества сточных вод за счет снижения их щелочности и температуры.

В таблице 4.7 приведен примерный расчет расхода и затрат для бескисловочных двухсекционных линий.

Таблица 4.7 - Примерный расчет расхода и затрат для бескисловочных двухсекционных линий

Затраты	Расход
Электроэнергия	15,28/14,5 кВт ч
Теплоэнергия	0,24/0,20 Гкал
Горячая вода	0,13/0,11 Гкал
Всего
В числителе дроби - показатели для режима подготовки с щелочной отваркой и кислованием, а в знаменателе - для режима с биоотваркой.

В таблице 4.8 приведен примерный расчет расхода и затрат на химические реагенты при подготовке хлопчатобумажной бязи.

Таблица 4.8 - Примерный расчет расхода и затрат на химические реагенты при подготовке хлопчатобумажной бязи

Химическое вещество	кг/тыс. м ткани
	Отварка, кислование, беление	Биоотварка, беление
Едкий натр	15-17	0,4-1
Пектиназа амилаза	-	0,5-2 0,5-2
ПАВ	1,0	0,25
Серная кислота	1,4	-
Перекись водорода	1,7-2	1,5-1,7
Метасиликат натрия	2,8-3	1,9-2

Практика работы на предприятиях показала возможность сокращения затрат на химикаты, технологической воды, пара и электроэнергии и пригодность использования технологии с биоотваркой для ограниченного ассортимента хлопчатобумажных, полульняных и целлюлозосодержащих тканей с малым содержанием "галочки", а также для некоторого ассортимента тканей с цветными нитями и льняных.

В таблице 4.9 приведены преимущества и недостатки современных технологий подготовки.

Таблица 4.9 - Преимущества и недостатки современных технологий подготовки

Показатель	Отварка, кислование, перекисное беление	Холодное беление	Биоотварка, перекисное беление	Отварки, перекисное беление
Число операций	3	3	2	2
Число промывок	5-9	7-8	4-5	5-7
Затраты холодной воды, %	100	85	65	90
Кислование	+	+	-	-
Длительность, ч	2	16-20	3,5-7,5	1,5-1,7
Расход электроэнергии, кВт ч	16	12	14	15
Расход теплоэнергии, Гкал	0,25	0,10	0,15	0,20
Расход горячей воды, Гкал	0,13	0,11	0,10	0,13
Щелочность сточных вод	8,9	11,5	7,8	9,2
Средняя температура, °C	80	35	60	65

Технология применима для машин эжекторного типа

Далее приведен типовой режим биоотварки и перекисного беления для хлопчатобумажных тканей и трикотажных полотен под печать пигментами для эжектора.

Формирование партии и клеймение ткани:

- заправка ткани в эжектор, скорость жгута - 90-120 м/мин (время - 6,8-10 мин);

- налив в машину раствора для биоотварки (амилазы, пектиназы) - 10 мин;

- обработка раствором для биоотварки при температуре 55 °C - 60 °C в течение 30 мин., содержащим, г/л:

- амилолитический фермент (амилаза), например, Форилаза NH, - 0,5-2;

- пектолитический фермент (пектиназа), например, Скаурзим, - 0,5-2;

- слив раствора;

- промывка водой при температуре 80 °C - 90 °C раствором, г/л:

- едкий натр (100 %) - 0-2;

- ПАВ - 0,1-0,5.

Нагрев в течение 10 мин до 80 °C - 90 °C, обработка в течение 10 мин;

- слив раствора, далее промывка теплой водой (40 °C - 50 °C), слив, промывка холодной водой в течение 10 мин;

- налив белящего раствора, температура 20 °C.

Состав рабочего раствора, г/кг:

- едкий натр (100 %) - 1-2;

- метасиликат натрия - 2-4;

- стабилизатор - 0,5-2;

- смачиватель - 0,5;

- пероксид водорода (100 %) - 2-5.

Нагрев до 95 °C в течение 10 мин, обработка в течение 30 мин при 95 °C;

- слив раствора 10 мин, налив раствора для промывки 10 мин;

- промывка в теплой воде (35 °C - 40 °C) в течение 10 мин;

- слив раствора 10 мин;

- налив раствора для промывки 10 мин;

- промывка в холодной воде (20 °C) в течение 10 мин;

- слив раствора 10 мин;

- выгрузка ткани из машины (6,8 мин) 10 мин.

Итого цикл: 3,8-4 ч.

Для хлопчатобумажных материалов (тканей и трикотажных полотен), выработанных из хлопка высокого качества, а также для тканей на основе цветных нитей операция биоотварки с последующей промывкой может быть самостоятельной, если далее проводится печатание грунтовых рисунков пигментными композициями.

4.9 Совмещение процессов отварки с горячей мерсеризацией

хлопчатобумажных и смешанных тканей по непрерывной плюсовочно-запарной технологии Данная технология является рациональной и широко применимой для ограниченного ассортимента хлопчатобумажных и смесовых хлопкополиэфирных тканей с вложением хлопка более 50 %. Технология, совмещающая щелочную отварку и процесс мерсеризации при концентрации гидроксида натрия от 180 до 200 г/л, широко используется для подготовки тканей под крашение активными, кубовыми красителями и кубозолями в темные тона. Для специальных форменных тканей возможно экономкрашение сернистыми и прямыми красителями. Смесовые хлопкополиэфирные ткани, подготовленные по данной технологии, окрашивают активными и дисперсными красителями.

Технология может быть реализована только на оборудовании подготовки расправленным полотном и камерой для термообработки (запаривания), а также с оснащением усиленными отжимами с обеспечением возврата высококонцентрированного раствора в пропиточные ванны (или пропиткой с системой флеп-снип через спрыски). Технология требует операций нейтрализации (кислования) и эффективной промывки. Технология является экономически и экологически оправданной, поскольку исключает стадию перекисного беления. Предварительная ферментативная расшлихтовка обеспечит более эффективную сорбцию варочного раствора в текстильный материал и снижение расхода гидроксида натрия до 160-180 г/л.

На рисунке 4.3 приведена принципиальная схема комбинированной линии Дименза для горячей мерсеризации.

Рисунок 4.3 - Принципиальная схема комбинированной линии Дименза для горячей мерсеризации

Для комбинированной мерсеризационной машины возможно проведение горячей и холодной мерсеризации, сочетающей валковые ванны с цепной мерсеризационной машиной, назначение которых несколько изменилось с требованием новой технологии (совмещенный вариант мерсеризации). В состав специализированной линии входят: раскатная машина 1; зона пропитки 2, включающая компактную секцию интенсивной обработки ткани, объемом 150 л, где ткань в течение нескольких секунд равномерно пропитывается горячим раствором щелочи Т = 60 °C, раствор постоянно обменивается посредством циркуляции; зона охлаждения и выдержки 3, где ткань проходит по валам, охлаждаясь до комнатной температуры; зона продолжения выдержки 4 для достижения наибольшего эффекта стабилизации, включающая также цепное поле 5 и валковую камеру 6. В цепном поле происходит обрызгивание полотна горячим щелочным раствором малой концентрации. В валковой секции полотно натягивается по основе и, проходя по валам, происходит выщелачивание и окончательная стабилизация линейных размеров ткани; зона нейтрализации и промывки 7 (состоит из 2-4 ванн роликового типа); накатная машина.

Камера обогревается острым паром через перфорированные трубы. Влажная паровая среда в камере создается змеевиками глухого пара, погруженными под водяное зеркало в поддоне. Поддон отделен от камеры двойными перфорированными решетками, чтобы водяные брызги не попадали на ткань и пар равномерно распределялся между петлями ткани. Потолочная плита обогревается во избежание возникновения капель. Предусмотрено автоматическое регулирование избыточного давления пара внутри камеры, давления глухого пара в потолочных плитах, уровня водяного зеркала в поддоне, контроль температуры, среды в камере, давления пара в камере и масла в системе централизованной смазки.

4.10 Технология непрерывного, полунепрерывного и периодического одностадийного пероксидного беления хлопчатобумажных и смешанных тканей и трикотажных полотен

Технология одностадийного беления предназначена для расшлихтовки и отбелки текстильных материалов, в том числе облегченных хлопкополиэфирных и хлопчатобумажных тканей (с поверхностной плотностью от 50 до 150 г/м²), а также для трикотажного полотна и тканей из пряжи на основе химических волокон (вискозных, полиэфирных, вискозно-полиэфирных) с поверхностной плотностью от 90-300 г/м². Производительность линий рулонно-перемоточного типа или непрерывного действия - 3000-4080 м/ч. Удельное потребление на 1000 м ткани составляет: электроэнергии - 22,2 , пара - 838 кг, воды - не более 2,5-35 м³.

Технология является достаточной для последующей белоземельной или грунтовой печати пигментными композициями, а также для белоземельной печати водорастворимыми красителями. Технология пригодна для подготовки трикотажного полотна под крашение.

Технологический процесс одностадийного беления заключается в пропитке суровой ткани или ткани после опаливания на газоопаливающей машине или после ферментативной расшлихтовки белящим раствором, г/л: перекись водорода (100 %) - 4-8, гидроксид натрия - 1,8-2, силикат натрия или метасиликат натрия - 5-7, щелочеустойчивый смачиватель (ПАВ) - 0,5-1, мочевина - 0-10. Далее после отжима следует запаривание в термокамере до 60 мин при 98 °C - 100 °C (5-10 мин - для шелковых тканей на основе химических волокон и 20-30 мин - для смесовых хлопкополиэфирных, 30-60 мин - для хлопчатобумажных материалов). Далее следует промывка горячей и холодной водой. Для легкодеформируемых тканей и трикотажных полотен используется конвективная сушка, для хлопчатобумажных тканей - контактная сушка.

Универсальная технология одностадийного беления применима для эжекторных машин. Масса партии - от 50-70 кг при заправке в один ручей и до 300 кг при заправке в 4 ручья. Модуль ванны - 1:7-1:10. Разбавление всех химических реагентов производится непосредственно в приготовительном баке. Белящий раствор, содержащий оптический отбеливатель для лучшего его растворения, подогревается.

В таблице 4.10 приведена рецептура процесса беления хлопчатобумажной ткани и трикотажного полотна.

Таблица 4.10 - Рецептура процесса беления хлопчатобумажной ткани и трикотажного полотна

Наименование химических материалов	Количество, % от массы полотен
ПАВ щелочеустойчивый малопенящийся	0,2-0,3
Пеногаситель	0-0,3
Метасиликат натрия или	3
силикат натрия (удельный вес 1,44)	3
Н2О2 (30 %)	8-10
Каустик 100 % или сода 2 %	1-1,5
Оптический отбеливатель	0-0,2
Промывка: уксусная кислота (98 %)	0,3-0,5
Режим	Т °C	Время, мин
Наполнение машины водой, нагревание	10-40	10
Заправка полотна, введение смачивателя	40	15
Введение химматериалов последовательно: метасиликат натрия, Н2О2, каустика	40	15
Обработка	40	5
Беление при нагревании	40-100	35
Беление	100	25
Введение оптического отбеливателя	100	5
Беление	100	60
Косвенное охлаждение	100-70	30
Промывка	70-10	60
Нагревание	10-40	20
Введение уксусной кислоты, обработка	40	15
Выгрузка		10

Предварительная расшлихтовка перед одностадийным белением позволяет сократить концентрации основных белящих реагентов и длительность запаривания.

В таблице 4.11 приведен технологический режим одностадийного беления тканей.

Таблица 4.11 - Технологический режим одностадийного беления смесовых хлопкополиэфирных, вискозно-штапельных, хлопковискозных, многокомпонентных целлюлозосодержащих тканей

Название операции	Одностадийный режим	Одностадийный режим с предварительной расшлихтовкой
Пропитка холодной водой при температуре, °C	20-25	-
Пропитка раствором амилаз:
- концентрация, г/л;	-	1,0
- температура, °C	-	40-50
Лежка без подогрева:
- время	-	60
Пропитка раствором, г/л:
- перекись водорода (100 %)	5,0-6,0	3,5-4,0
- едкий натр	1,8-2,0	1,6-1,8
- силикат натрия	8-10	6-8
- мочевина	0-5	0-3
- смачиватель	1-1,5	0,2-0,5
Запаривание при 98 °C - 100 °C	30-60	20-30
Промывка:
- горячей водой, °C	60-70	60-70
- холодной водой, °C	20-25	20-25

Типовой режим беления одностадийным способом хлопчатобумажных трикотажных полотен на линии беления заключается в пропитке полотна белящим раствором при температуре раствора 40 °C составом, г/л:

- Н₂О₂ 30 % - 15-30;

- метасиликат натрия - 20-25;

- NaOH (100 %) - 1-3;

- ООВ - 0-1;

- смачиватель - 1-2.

Далее следует отжим до содержания влаги в полотне 120 % и запаривание в течение 20-25 мин при температуре 98 °C - 100 °C и промывка на промывных машинах с сетчатыми барабанами. После промывки необходима заключительная конвективная сушка.

4.11 Технология непрерывной расшлихтовки и двухстадийного пероксидного беления льняных и льносодержащих тканей с заключительным кислованием

Данная технология является бесхлорной технологией беления и применяется в случаях, когда нежелательна отварка тканей и недопустимо применение высоких концентраций пероксида водорода. Технология нашла применение для льняных и полульняных тканей (в том числе с цветными нитями), может быть использована как альтернатива гипохлоритно-пероксидным технологиям беления. В отличие от последних степень белизны на 1 % - 5 % ниже, что является допустимой нормой для последующего крашения и грунтового печатания тканей. За счет исключения обработок хлорсодержащими веществами обеспечивается высокая экологизация процесса подготовки, снижение опасности производства в целом, упрощение организации в поставках химикатов.

Технология реализуется на действующем оборудовании производств, в том числе оборудовании рулонно-перемоточного типа, навойного, эжекторах и линиях.

Первая стадия предусматривает расшлихтовку по плюсовочно-накатному способу или в условиях термостатирования: щавелевой кислотой 2-5 г/л или в растворе ферментов амилаз 1-2 г/л (см. режим расшлихтовки ранее) с последующей промывкой в растворе щавелевой кислоты (1-2 г/л) при 60 °C. Далее следует промывка в двух ваннах теплой и холодной водой и пропитка белящим составом при температуре 40 °C: перекись водорода - 5,5-6,0 г/л, силикат натрия - 6,5-7 г/л, мочевина - 0-5 г/л, смачиватель - 0,2-0,5 г/л, сульфат магния - 0,1-0,2 г/л. Общая щелочность - не более 3,5-4,8 г/л. Запаривание при 85 °C - 95 °C в течение 30-60 мин в зависимости от типа запарной камеры или термостатирования. Далее следует промывка горячей и холодной водой на секциях промывной части линий или промывка со сливом раствора для иного оборудования.

Для тканей с цветными нитями и полульняных тканей данных операцией достаточной. Для льняных тканей следует повтор операций пероксидного беления и заключительная операция "промывка - кислование - промывка".

Раствор для повторного перекисного беления содержит меньшие концентрации: перекись водорода - 3-4 г/л (по активному кислороду), силикат натрия - 5-6, мочевина - 0-5, общая щелочность (каустическая сода) - до 3 г/л. Запаривание проводят при 85 °C - 95 °C в течение 20-60 мин.

4.12 Технология маломодульного нанесения рабочих растворов на текстильные материалы

Технология маломодульного нанесения рабочих растворов внедрена в ряде технологических процессов с целью:

- снижения расходов химматериалов;

- сокращения объемов стоков;

- повторного использования рабочих растворов.

1. Устройство в линии отварки и беления предназначено для нанесения на мокрое полотно высококонцентрированных растворов. Такой метод пропитки позволяет сократить расход химикатов на 10 % и обеспечить минимальное повреждение волокна. Ткань после промывки проходит высокопроизводительное отжимное устройство и выходит с остаточной влажностью 60 % - 70 %. После этого происходит дополнительное внесение раствора на ткань в клинообразном корыте, причем без обмена раствора ванны. В силу предельно незначительного объема раствора (12 л) и быстрого, постоянного его возобновления (в пределах долей секунды) при прохождении горячей ткани (поступающей с расшлихтовки) температура раствора в устройстве не повышается. Не наблюдается и снижение стабильности отбеливающего раствора.

На ткань дополнительно наносится около 80 % раствора, причем без смешения и опасения реакции обмена обеих жидкостей, т.е. происходит чистое наложение раствора на обе стороны влажной ткани.

Для дополнительного (аддитивного) внесения раствора требуется добавка раствора с концентрацией в 1,5 раза выше, чем при обычном способе пропитки. Колебания концентрации раствора на ткани исключаются, так как в этот момент никакого обмена раствора не происходит (производить титрование щелочного и отбеливающего раствора не требуется).

Затем ткань поступает в запарную камеру с общим количеством раствора (60  70) % + 80 % = (140  150) %. Благодаря большому количеству влаги в ткани реакции в запарной машине улучшаются, достигается лучший вид и качество ткани.

Опыт внедрения одноступенчатого метода подготовки тканей на линии с установкой вышеуказанного устройства подтвердил преимущества такого способа, а именно:

- мягкий одностадийный способ с исключением операции щелочной отварки и благодаря этому весьма незначительное повреждение волокна;

- равномерная, аддитивная выборка раствора без обмена ванны, благодаря чему обеспечивается постоянная концентрация химикатов в растворе;

- равномерный эффект отбеливания;

- хорошая воспроизводимость результатов;

- меньшее образование отложений на роликах в запарной машине;

- равномерное распределение отбеливающего раствора;

- способ более благоприятный для окружающей среды, так как сокращается расход химикатов на 10 % (по сравнению с обычной отваркой) и намного уменьшается количество остатка раствора, спускаемого из ванны;

- метод является экономичным (требует меньше машин, снижен расход энергии, более простое обслуживание).

2. В оборудовании для расшлихтовки суровых тканей маломодульная пропитка позволяет повысить степень регенерации и концентрации шлихты в регенерате. Поточная линия для расшлихтовки ткани содержит узел предварительной пропитки ткани в виде маломодульной ванны, воздушный зрельник с устройством создания местного разрежения в верхней части зрельника, накопитель ткани со средством укладки ее в накопитель и соединенные по схеме противотока промывные ванны. Маломодульная ванна и первая из промывных ванн соединены между собой. Техническое решение позволяет получить регенерат, пригодный для повторного использования на стадии шлихтования основных нитей.

На рисунке 4.4 представлена схема линии для расшлихтовки ткани.

Поточная линия для расшлихтовки ткани содержит последовательно установленные ванны 1-3 с отжимами 4-6, соединенные между собой по схеме противотока. Дополнительно в линии установлена маломодульная ванна 7, представляющая собой узкую Ч-образную щель, достаточную только для прохода ткани, соединенная с первой ванной 1 посредством трубопровода 8 с обратным клапаном 9, пропускающим только раствор из ванны 1 к ванне 7.

Рисунок 4.4 - Схема линии для расшлихтовки ткани

Над ванной 7 установлен воздушный зрельник 10, представляющий собой камеру, в которой ткань 11 проходит по роликам 12 в среде воздуха. В верхней части зрельника 10 устройством 13 поддерживается разрежение (уменьшенное по отношению к атмосферному давлению) воздуха. Между ванной 7 и зрельником 10 стоит двустороннее ракельное устройство 14 в виде двух изогнутых стальных уголков. На выходе из зрельника 10 имеется формирователь 15 стопы ткани и накопитель 16.

Линия работает следующим образом: ткань 11, основа которой ошлихтована водорастворимой синтетической шлихтой, например, поливинилспиртовой, проходит ванну 7, где замачивается горячим (до 80 °C) регенератом шлихты, поступающим через трубопровод 8 из ванны 1. Благодаря высокой температуре набухание шлихты на ткани начинается быстро, но ткани необходимо вылежаться, чтобы процесс прошел до конца и ванны смогли бы легко смыть шлихту с ткани. Укладывать горячую ткань нельзя, так как на ней образуются належки, заломы, неустраняемый брак. Чтобы этого не было, ткань на выходе из ванны 7 раклируется, с нее снимается поверхностный слой шлихты, масса шлихты на ткани уменьшается, снижается и температура ошлихтованной ткани. После этого ткань проходит в воздушный зрельник 10, где устройством 13 разрежения усиливается испарение влаги с ткани, в результате чего с ткани удаляется часть воды в виде пара, шлихта густеет, а температура ткани уменьшается до 30 °C.

После выхода из зрельника ткань складывается формирователем 15 в стопу и укладывается в накопитель 16, в котором ткань вылеживается. После вылеживания ткань легко отмывается от шлихты в ваннах 1-3, причем полученный регенерат имеет значительную концентрацию. Регенерат отбирается от первой ванны 1 и направляется в ткацкий цех на повторное использование в шлихтовании основы будущей ткани. Обратный клапан 9 препятствует осушению ванны 7 во время отбора регенерата из ванны 1.

Использование предлагаемой линии при расшлихтовке ткани позволяет получить более концентрированный регенерат, пригодный для повторного использования в процессах шлихтования, что делает технологию водо- и энергосберегающей.

4.13 Крашение хлопчатобумажных тканей активными красителями в аппаратах периодического действия

В процессах крашения текстильных материалов, как это уже отмечено ранее, основная проблема состоит в поступлении в стоки незафиксированных на волокне красителей (от 10 % до 40 %). К таким красителям относятся прямые, сернистые, некоторые марки активных красителей (см. таблицу 4.12).

Таблица 4.12 - Остаточное содержание красителя в стоках

Класс красителя	Вид волокна	Остаточное содержание красителя, %
Сернистые	Хлопок	Около 20
Кубовые	Хлопок	Около 5
Прямые	Хлопок	15-20
Азокрасители	Хлопок	5
Активные	Хлопок	20-25
Пигменты	Все виды волокон	Около 1
кислотные	Шерсть, полиамид	Около 5

Удаление красителей из сточных вод производится извлечением их остаточных количеств и повторным использованием их в красильных ваннах.

В режиме периодического крашения, когда значительная часть незафиксированного красителя остается в ванне, целесообразно осуществлять рециркуляционное крашение с многократным использованием красильных растворов с обеспечением их компенсационного концентрационного подкрепления красителями и ТВВ.

Проведение операций подготовки и крашения без промежуточной сушки является экономически выгодным, рациональным и эффективным с точки зрения получения гладкокрашеных полотен высокого качества. Технология применима для оборудования полунепрерывного действия навойного типа и эжекторов.

В таблице 4.13 приведен пример режима отварки и крашения активными красителями в эжекторной машине.

Таблица 4.13 - Пример режима отварки и крашения активными красителями в эжекторной машине

N	Наименование операций	Температура, °C	Продолжительность, мин
1	Наполнение воды, нагрев ванны, введение химикатов, загрузка полотна	40  2	25
2	Нагрев ванны	40-90	25
3	Отварка	90  2	20
4	Косвенное охлаждение	90-80	15
5	Промывка на "проход"		5
6	Слив ванны, введение соли, наполнение водой, нагрев, введение химикатов, обход	50  2	50
7	Введение красителя, крашение	50  2	20
8	Введение соды, крашение	50  2	20
9	Введение гидроксида натрия	50  2	20
10	Слив ванны, наполнение водой, промывка	20  2	20
11	Слив ванны, наполнение водой, промывка	20  2	20
12	Слив ванны, наполнение водой, нагрев, введение химикатов	40  2	25
13	Нагрев	40-90	25
14	Мыловка	90  2	20
15	Косвенное охлаждение	90-80	15
16	Промывка "на проход"		5
17	Слив ванны, наполнение водой, нагрев, введение химикатов	40  2	20
18	Нагрев, промывка	40-60	20
19	Слив ванны, наполнение водой, промывка	20  2	20
20	Слив ванны, наполнение водой, промывка	2  2	20
21	Слив ванны, наполнение водой, нагрев, введение химикатов	40  2	20
22	Нагрев, закрепление	60  2	25
23	Слив ванны, наполнение водой, нагрев, введение химикатов	40  2	20
24	Аппретирование	40  2	15
25	Выгрузка полотна, слив	40  2	15

Продолжительность режима - 535 мин.

4.14 "Холодное" крашение активными красителями по плюсовочно-накатной технологии расправленным полотном

Холодное крашение высокореактивными активными красителями с высокой степенью фиксации на волокне рассматривается как рациональный, энергосберегающий процесс получения гладкокрашеных льняных, полульняных, хлопчатобумажных и котонинсодержащих многокомпонентных тканей и трикотажных полотен, реализуется на специализированных малогабаритных линиях, оснащенных плюсовкой с усиленным отжимом, накатной системой и промывной линией. Процесс требует организации станции вылеживания тканей после пропитки красителем.

На рисунке 4.5 приведена линия для полунепрерывного холодного способа крашения.

Рисунок 4.5 - Линия для полунепрерывного холодного способа крашения

Состав линии крашения по плюсовочно-запарному способу включает устройство ввода ткани с двумя тянульными валами и тканенакопителем; плюсовку; промывные машины с односторонней заправкой ткани; промывную машину с 6-8 промывными ваннами, работающими на противоток; машину сушильную барабанную или конвективную; устройство накатки ткани в ролик.

4.15 Система автоматического дозирования химреактивов и красителей в технологиях отделки тканей

Автоматизация системы подготовки растворов и их дозирования и автоматические красковарки для печатных машин применяются на многих текстильных фабриках. Микропроцессорные системы дозирования автоматически регистрируют химические вещества в соответствии с различным назначением.

При изготовлении печатной краски вручную операторы обычно производят больше пасты, чем это необходимо, так как производство вручную может не дать требуемого оттенка. Это приводит к массовому перепроизводству печатной пасты. Если не существует специального программного обеспечения, возникает проблема при расчете общего количества требуемой пасты. Специальное программное обеспечение позволяет осуществлять автоматическое управление цветом и оттенками, возвратом красителя в емкости. Оставшаяся печатная краска из партии, которая не была полностью использована, вводится в программу с номером партии и веса. Программа укажет, когда в запланированной партии остатки краски могут быть использованы.

Автоматические системы дозирования при приготовлении загущенных композиций и печатных красок имеют значительные преимущества:

- сокращается расход химических веществ и красителей;

- снижаются затраты, связанные с контролем качества и количеством обслуживающего персонала;

- улучшается воспроизводимость окрасок и объемы производства;

- уменьшается количество сточных вод.

В современных автоматизированных системах дозируется и вода, используемая для мытья емкостей для приготовления и подающих труб, когда рассчитывается количество готового раствора.

В некоторых случаях используют отдельные трубопроводы для каждого реагента, что исключает процесс постоянной промывки трубопровода и насосов перед следующим этапом работы и экономит химические вещества, а также воду.

Такой подход характерен для непрерывных технологических процессов подготовки и крашения.

Основные достижения в области охраны окружающей среды

Во-первых, жесткий контроль над процессом сводит к минимуму корректирующие меры, такие как переделка, а соответственно, мытье емкостей и корректировку оттенков.

Во-вторых, автоматизированные системы с одновременной подачей компонентов красильных и белящих растворов и отдельным распределением различных химических веществ (т.е. без предварительного смешивания) позволяют значительно снизить загрязнение сточных вод и экономить химикаты благодаря минимизации/предотвращению остатков раствора, который необходимо сливать в конце процесса. Это особенно важно при непрерывной и полунепрерывной обработке.

В-третьих, снижается контакт работников производства с химическими веществами, что создает более здоровую атмосферу рабочей среды.

Эксплуатационные данные

Автоматизированной системой, характеризующейся высокой точностью дозировки красителей, что особенно важно для порошковых выпускных форм, обычно управляет один человек. Современные автоматизированные дозирующие системы могут дозировать красители с точностью до 0,2 г.

Автоматизированные системы дозирования растворов и автоматические красковарки применяют пока не на всех отделочных предприятиях, их можно использовать как при эксплуатации старого, так и нового оборудования.

В автоматизированных системах с раздельным распределением различных химических веществ экологические преимущества особенно заметны, где химикаты и вспомогательные вещества используются в больших количествах на непрерывных линиях. Когда различные химикаты не смешиваются перед процессом, их можно легко повторно использовать для следующего запуска. Отдельное дозирование каждого красителя - процесс дорогой, но особенно выгодный там, где используются триады основных красителей/пигментов, а извлеченные объемы достаточно высоки, чтобы оправдать инвестиции.

Предпосылки для внедрения

Основными предпосылками являются повышенная воспроизводимость и производительность наряду с требованиями охраны здоровья и безопасности, установленными законодательством.

4.16 Крашение целлюлозных материалов (пряжи, льняных, хлопчатобумажных тканей и изделий) кубовыми красителями в аппаратах периодического действия

Кубовые красители используются для крашения хлопка, вискозы и льна в тех случаях, когда требуется особенно высокая устойчивость окраски к свету и мокрым обработкам (полотенца, столовое белье, военная униформа и др.) (см. 2.2.2.4). Эти красители представляют собой наиболее сложные в производстве и дорогие химические продукты, есть трудности также в их применении, они дают большой объем сточных вод. Поэтому кубовые красители применяются прежде всего для крашения текстильных материалов, к которым предъявляются высокие требования по устойчивости окраски к мокрым обработкам. Это ткани и изделия медицинского назначения, пряжи для выработки пестротканых материалов, швейных ниток.

Экологические преимущества:

- высокая степень фиксации красителя на волокнистом субстрате;

- снижение сбросов красителя в сточные воды за счет использования автоматической системы дозирования.

Недостатки технологии:

- возможное использование в качестве окислителя бихромата калия.

4.17 Использование высокотемпературного метода крашения полиэфирных текстильных материалов дисперсными красителями на оборудовании периодического действия

Крашение полиэфирных текстильных материалов, как было описано ранее (раздел 2, 2.2.5.2), при температурах до 100 °C затруднено в связи с высокой температурой стеклования полиэтилентерефталата - 80 °C. Поэтому крашение проводят либо в присутствии переносчиков при 95 °C - 100 °C, либо при температуре 130 °C и избыточном давлении.

Переносчики способствуют набуханию волокна, в результате чего увеличивается скорость диффузии красителей в волокнистый субстрат. При крашении и промывке значительное количество переносчиков сбрасывается в сточные воды. Часть остается на волокне и может выделяться в воздух при последующей сушке, нагревании и глажении.

К веществам, используемым в качестве переносчиков, относятся ароматические соединения (см. 2.2.5.2), для которых характерны высокая летучесть, интенсивный запах, а также токсичность для человека. В результате использования переносчиков происходит загрязнение воды, воздуха, а также по некоторым источникам у потребителей могут быть проблемы со здоровьем при использовании текстильных изделий, обработанных 1,2.4-трихлорбензолом и другими переносчиками, содержащими галогены.

Использование высокотемпературных способов крашения позволяет исключить переносчики из технологического процесса. Высокотемпературные способы крашения полиэфирных текстильных материалов широко применяются в производстве.

Экологические преимущества

При высокотемпературном крашении сточные воды и отходящие газы не содержат переносчиков. Уменьшается количество сбросов и выбросов вредных для окружающей среды веществ.

Недостатки технологии:

- миграция олигомеров к поверхности волокна;

- крашение при высокой температуре требует большого расхода энергии.

4.18 Технология крашения ПА-пряжи, нитей и трикотажных полотен в аппаратах периодического действия дисперсными красителями

Полиамидные волокна можно окрашивать всеми видами дисперсных красителей, но специально для этих волокон выделена группа дисперсных полиамидных, обладающих высокой диффузионной способностью (см. 2.2.5.1). Эти красители проникают глубоко в структуру полиамидных волокон и не выявляют их сырьевую неравномерность. Химической связи эти красители с полиамидным волокном не образуют, поэтому при промывке выше температуры стеклования легко удаляются из набухшего волокна. Крашение чаще всего проводят по периодической технологии, как текстильных материалов, так и трикотажных полотен. Технологию используют для получения окрасок средних тонов.

Экологические преимущества:

- крашение осуществляется без переносчиков;

- исключение из состава красящего раствора выравнивателей.

Недостатки:

- невозможность получения темных тонов окрасок.

4.19 Технология крашения шерстяного волокна, топса, ленты, пряжи, ткани, сукна кислотными металлокомплексными (1:2) красителями

Шерстяные материалы способны окрашиваться многими классами красителей. Выбор класса красителей определяется назначением материала, а также видом отделки, которой подвергается текстильный материал.

Самые высокие показатели устойчивости окрасок шерстяных материалов, как показано в таблице достигаются при использовании кислотных металлокомплексных красителей состава 1:2.

В таблице 4.14 приведены характеристики окрасок, получаемых на шерсти различными классами красителей.

Таблица 4.14 - Характеристики окрасок, получаемых на шерсти различными классами красителей

Класс красителей	Колористические характеристики			Среднее значение устойчивости окрасок, балл, к			Воздействие на шерстяное волокно
	Гамма	Яркость	Интенсивность	стирке N 1	трению	свету
Кислотные	От желтых до фиолетовых	Высокая	От светлых до темных	Азокрасители			Частичное повреждение серной кислотой
				4	3-4	3-5
				Антрахиноновые			Нет повреждения
	От пурпурных до зеленых			4-5	4	5-6
Кислотные металлокоплексные 1:1	Главным образом теплые цвета	Неяркие	От средних до темных	5	5	6-7	Повреждение в сильнокислой среде
Кислотные металлокоплексные 1:2	Теплые	Яркие	От светлых до темных	4	4-5	5-7	Нет повреждения
	Холодные	Неяркие
Хромовые	Полная	Средние	От средних до темных	4-5	4	5-6	Заметные повреждения кислотой
Активные	От желтых до темно-синих	Яркие	От светлых до средних	Азокрасители			Нет повреждений
				4-5	4	4-5
				Антрахиноновые, металлокоплексные, фталоцианиновые
	Синие Коричневые Фиолетовые Бирюзовые			4-5	4	5-7
Кубовые	Полная	Яркие	Светлые и средние	4-5	3-4	6-7
Прямые	Полная	Средняя	Светлые и средние	3-4	4	3-5	Нет
Катионные (основные)	Полная	Самые яркие	Светлые и средние	3-4	4	2-3	Нет

Окрашивают шерстяные текстильные материалы данным классом красителей в основном по периодической технологии. Технология проста в использовании, позволяет получать окраски от светлых до темных цветов, универсальна. По периодическому способу кислотными металлокомплексными красителями 1:2 можно окрашивать любые шерстяные текстильные материалы; пряжу, топс, ленту ткани, в том числе сукно, и т.д. Выравниватели рекомендуют использовать только в случае получения светлых окрасок, например, выравниватель А. Крашение ведут в умеренно кислой среде с рН 4,5-5,0, что соответствует изоэлектрической точке и обеспечивает минимальное повреждение шерстяного волокна.

Экологические преимущества:

- минимизация концентраций или полное исключение выравнивателей из технологического процесса;

- высокая степень полезного использования красителей;

- снижение содержания красителей в сточных водах.

Недостатки:

- наличие сбросов в стоки органических соединений, содержащих хром или кобальт;

- менее яркие цвета (тупые оттенки) по сравнению с кислотными красителями.

4.20 Технология крашения целлюлозных материалов, шелка, шерстяного волокна, топса, ленты, пряжи активными красителями с высокой степенью фиксации

В процессах крашения текстильных материалов, как это уже отмечено ранее, основная проблема состоит в поступлении в стоки незафиксированных на волокне красителей (от 10 % до 40 %). К таким красителям относятся прямые, сернистые, некоторые марки активных красителей.

Удаление красителей из сточных вод производится извлечением их остаточных количеств и повторным использованием их в красильных ваннах.

В режиме периодического крашения, когда значительная часть незафиксированного красителя остается в ванне, целесообразно осуществлять рециркуляционное крашение с многократным использованием красильных растворов с обеспечением их компенсационного концентрационного подкрепления красителями и ТВВ. Другим методом повышение степени полезного использования красителей является применение бифункциональных активных красителей.

Бифункциональные (полифункциональные) реактивные красители, содержащие две подобные или разные реакционноспособные системы, обеспечивают очень высокий уровень фиксации на текстильных материалах. Благодаря двум реакционноспособным группам бифункциональные реакционноспособные красители повышают вероятность химической реакции с целлюлозными волокнами по сравнению с монофункциональными красителями с одной реакционноспособной группой. Если одна из реакционноспособных групп гидролизуется во время процесса крашения, другая может химически взаимодействовать с гидроксильными группами целлюлозы. Более того, объединение двух реактивных систем в одном и том же красителе обеспечивает преимущества двух отдельных групп (например, высокая степень фиксации с высокими уровнями устойчивости к стирке).

Последующая промывка окрашенных материалов может быть выполнена быстро и требует сравнительно небольшого количества энергии и воды. Это объясняется следствием высокой фиксации новых бифункциональных красителей (нужно смыть только небольшое количество незафиксированного красителя). Однако более важным является тот факт, что некоторые новые активные красители имеют молекулы, специально предназначенные для того, чтобы проявлять пониженное сродство к волокнам, когда краситель находится в гидролизованной форме, а это означает, что они легко удаляются в процессе промывки.

Для колорирования шерстяных текстильных материалов наиболее применимы бифункциональные активные красители, содержащие реакционноспособные группы бромоакриламида или винилсульфона. Их использование может обеспечить высокие уровни прочностных показателей окраски материалов, сравнимые с достигаемыми с помощью хромовых красителей даже для темных оттенков.

Экологические преимущества: применение бифункциональных красителей обеспечивает почти 100 %-ную (92 % - 96 %) фиксацию на субстрате при сведении к минимуму их гидролиза, повышение эффективности промывки и снижение загрязнения окружающей среды.

Переход к активному крашению шерстяных текстильных материалов позволяет избежать использования хромовых красителей, а следовательно, отсутствие в сточных водах ионов хрома, особенно шестивалентного, который является канцерогеном.

Экономия воды, электроэнергии и химических веществ.

Недостатки технологии: недостаточно широкий спектр выпускаемых бифункциональных красителей.

Область применения: бифункциональные активные красители можно применять во всех типах красящих машин, но они обладают особым преимуществом на самых современных красильных машинах с низким модулем крашения, оснащенных многоцелевыми контроллерами, где могут быть использованы дополнительные преимущества с точки зрения снижения потребления энергии и воды.

Бифункциональные активные красители могут быть использованы для крашения и печати белковых и целлюлозных волокон, а также для крашения полиамида.

Факторы реализации: высокая степень фиксации полифункциональных красителей, экономия воды, электроэнергии обеспечивают эфициентность данной технологии.

4.21 Технология крашения смесовых шерсть-полиэфирных материалов с применением активных и дисперсных красителей

Как показано в 2.2.6.2, крашение текстильных материалов, состоящих из смесей шерстяных и полиэфирных волокон, возможно по двум технологическим схемам: однованным для получения окрасок светлых и средних тонов и двухванным для достижения средних и темных тонов окраски. С этой целью можно использовать для колорирования шерстяной составляющей как кислотные, кислотные металлокомплексные, так и активные красители. Экологические аспекты применения кислотных и кислотных металлокомплексных красителей были описаны ранее (см. раздел 4). Наиболее перспективной технологией является крашение таких смешанных текстильных материалов смесью дисперсных и активных красителей на оборудовании периодического действия.

Экологические преимущества:

- отсутствие сбросов органических соединений, имеющих в своем составе хром, кобальт;

- снижение количества красящих веществ в стоках за счет высокой степени фиксации красителей на ткани.

Недостатки технологии:

- необходим подбор специальных активных красителей для шерсти.

4.22 Колорирование текстильных материалов и трикотажных полотен (целлюлозных, шерстяных, шелковых) активными красителями

Активные красители являются наиболее прогрессивным классом, используемым для печати текстильных материалов на машинах с сетчатыми шаблонами. При использовании монофункциональных активных красителей степень фиксации составляет до 75 % - 80 %, а для бифункциональных - до 95 % - 98 %.

Важным компонентом печатных красок является мочевина, содержание которой достигает 150-200 г/кг для целлюлозных текстильных материалов, в зависимости от используемого красителя при термофиксационном способе фиксации. Мочевина необходима для повышения растворимости красителей на стадии приготовления печатной краски, а в процессе термической обработки она плавится и создает среду для диффузии красителя в волокна.

Избежать использования высоких концентраций мочевины в составе печатной краски можно увеличением влажности, например, при распылении влаги. Технологически на отечественных отделочных фабриках реализуется при использовании паровой среды для фиксации активных красителей. В этом случае содержание мочевины в составе печатной композиции можно снизить до 50-100 г/кг для целлюлозных тканей.

Экологические преимущества:

- снижение количества красителей в сточных водах;

- снижение количества мочевины в печатной краске позволяет значительно уменьшить содержание NH⁴⁺.

4.23 Печать текстильных материалов различного волокнистого состава пигментами на машинах с сетчатыми шаблонами

Традиционная схема печатания текстильных материалов различными классами красителей включает следующие операции (см. 2.3.2, 2.3.3): печатание, сушку, обработку в зрельнике. Процесс печати связан с расходами воды и электроэнергии, а также сбросами пигментных печатных композиций при промывке прутков, шаблонов и ушатов на станции приготовления красок в сточные воды. Поэтому в мировой практике более 50 % текстильных материалов и изделий оформляется методами пигментной печати. При этом существенно сокращаются расходы воды за счет исключения операции промывки и сточных вод, требующих очистки. Снижается расход тепловой энергии. Состав печатной краски содержит связующее, загуститель, пигментный краситель и может дополнительно содержать мягчитель, сшивающий агент и пеногаситель. В качестве загустителя используются соли полиакриловой кислоты и ее сополимеров, например, соли аммония. При сушке и термообработке аммиак улетучивается и на ткани остается полиакриловая кислота или ее сополимер. Полиакриловая кислота вместе с другой кислой солью обеспечивает кислую среду, требуемую для взаимодействия связующих и сшивающих агентов.

В качестве связующих чаще всего используют сополимеры (мет)акриловых мономеров и стирола, а также полиуретаны. В качестве сшивающих агентов рекомендуется использовать малоформальдегидные или полностью бесформальдегидные ПТРС (отечественных Отексид Д2, Флир, Тексоклен МФ, Отексид БФ и др.). Данные соединения представляют собой метиловые эфиры N-гидроксиметильных соединений, а также производные гликолей, многоатомных спиртов и т.д.

Недостатки технологии: при проведении процесса в условиях сушки и термообработки происходит выделение летучих веществ из компонентов печатной краски, а именно из акриловых связующих могут выделяться мономеры (бутилакрилат, акрилонитрил), пропан-2,N-метилпирролидон (что не должно быть в выпускной форме связующих и идентифицируется при входном контроле).

Перспективным решением в пигментной печати является внедрение потенциальнореактивных связующих, которые могут выполнять роль и сшивающих препаратов. Как правило, такие препараты содержат в своем составе помимо традиционно применяемых акрилонитрила, бутилацетата, стирола, метилметакриловой и акриловой кислот, акриламида, винилацетата и др. еще и 2-этилгексилакрилат, глицедилметакрилат. Такой состав позволяет получить на ткани более прочные окраски и исключить дополнительное введение в состав предконденсат, катализатор, мягчитель. Тем самым решается задача снижения расходов химматериалов, проблема получения прочных окрасок, выделения формальдегида и др.

Экологические преимущества:

- снижение энергопотребления;

- снижение или исключение выделения формальдегида в рабочую зону машин;

- минимизация количества сточных вод;

- снижение в стоках загрязняющих веществ (ЗВ).

Все перечисленные достоинства применения пигментов относятся и к процессу пигментного крашения, при котором в состав красильного раствора входят пигмент, акриловое связующее и вода. Иногда в качестве антимигранта дополнительно вводится небольшое количество акрилового загустителя.

4.24 Сублимационная переводная печать по синтетическим тканям дисперсными красителями

Сублимационная термопечать является экологичным способом колорирования текстильных материалов, практически исключающим образование сточных вод и снижающим энергозатраты. Технология термопечати предусматривает обеспечение термического воздействия на контактирующие ткань и специальную бумагу с нанесенным рисунком. Последующая промывка и сушка исключаются. В настоящее время методом сублистатик в мире печатается около 2 % текстильных материалов.

Недостатки технологии:

- необходимость утилизации отработанной бумаги с оставшимися на ней следами красителей;

- ассортимент дисперсных красителей ограничен их способностью сублимировать достаточно полно при температурах 180 °C - 210 °C.

4.25 Цифровая прямая печать текстильных материалов пигментами на принтерах

Появление на рынке пигментов, специально предназначенных для широкоформатных струйных принтеров (например, таких, которые выпускают швейцарский химический концерн Ciba, немецкая ведущая фирма Basf и др.), явилось основой для новой технологии прямой полноцветной цифровой печати на тканях. Эти красители полностью соответствуют российским санитарно-гигиеническим нормам. Пигмент не проникает в волокна, а закрепляется на поверхности ткани связующим веществом.

Процесс печатания пигментом прост, так как по его окончании не требуется промывки ткани. А использование связующих полимеров нового поколения при печатании пигментом, которые позволяют достичь желаемого грифа (мягкость, гибкость), увеличило популярность пигментного колорирования.

После нанесения изображения для его фиксации требуется лишь прогрев носителя в течение 1-3 мин при температуре 160 °C - 200 °C в термопрессе, зрельнике или с помощью ИК-нагрева. Двусторонняя фиксация обеспечивается протягиванием ткани сквозь инфракрасную камеру с верхним излучателем и нижним отражателем. Устройство оснащено удобным механизмом загрузки ткани.

Скорость фиксации до одного погонного метра в минуту позволяет обслуживать не менее трех текстильных плоттеров.

Преимущества такой печати заключаются в высоком качестве колорирования, в стойкости окрасок к физико-химическим воздействиям, гигиенической безопасности, простоте производства, низкой себестоимости продукции, высокой рентабельности производства. Главное экологическое преимущество - практически полное отсутствие сточных вод.

4.26 Технология заключительной отделки текстильных материалов с помощью малоформальдегидных и бесформальдегидных отделочных препаратов

Одним из вариантов снижения содержания свободного формальдегида на тканях и в рабочей зоне машин является модификация структуры формальдегидных отделочных препаратов путем полного устранения из них метилольных -CH₂OH групп, являющихся источником выделения формальдегида при отделке и хранении текстильных материалов, или путем алкилирования этих групп с превращением их в группы -CH₂CH₃. У алкилированных метилольных групп склонность к гидролитическому отщеплению существенно снижена, так что возможность выделения формальдегида уменьшается. Препараты первого типа получили название бесформальдегидных, второго типа - малоформальдегидных.

Экологические преимущества:

- снижение содержания свободного формальдегида в воздухе;

- снижение содержания свободного формальдегида в стоках;

- снижение содержания свободного формальдегида на текстильных материалах и изделиях.

Недостатки технологий: для успешного проведения технологических процессов с использованием подобных препаратов требуются более жесткие температурно-временные параметры или высокоактивные каталитические системы.

4.27 Технология заключительной отделки текстильных материалов на основе акриловых и полиуретановых препаратов нового поколения

В последнее время отмечена тенденция применения водных дисперсий пленкообразующих полимеров акриловой и уретановой природы для получения на тканях различных эффектов:

- для хлопчатотобумажных тканей бытового назначения (бязь, ситец, мадаполам);

- для модификации текстильных материалов, для повышения интенсивности и прочности окрасок гладкокрашеных тканей;

- для использования в композициях аппретов для водоотталкивающей отделки тиков, для серебристо-шелковистой отделки сатинов, для малосминаемой отделки тканей плательно-костюмного назначения, для малоусадочной отделки хлопкосодержащих тканей и др.

Применение полимеров нового поколения позволяет значительно упростить технологии отделок за счет исключения промывки, снижения количества компонентов в составе отделочной композиции. Выпускаемые отечественными производителями полимерные препараты доступны и конкурентоспособны.

Экологические преимущества:

- снижение содержания свободного формальдегида в воздухе;

- снижение содержания свободного формальдегида в стоках;

- снижение содержания свободного формальдегида на текстильных материалах и изделиях.

Недостатки технологий:

Тщательность соблюдения технологических регламентов использования.