Раздел 2. Описание технологических процессов, используемых в настоящее время в рассматриваемой отрасли промышленности

Отделка ткани - это совокупность химической, механической, термической обработки суровых тканей в процессах отделочного производства в специализированных участках или цехах изолированно или в системе комбинатов, обеспечивающих подготовку и крашение волокон и полупродуктов (ровницы, ленты, пряжи) и получение отбеленных, гладкокрашеных или набивных тканей, трикотажных полотен или изделий на их основе.

В отличие от прядильного и ткацкого производства, где волокна подвергаются только механическим воздействиям, при отделке применяются различные химические и биохимические вещества. Отделка ткани в глубоком смысле этого понятия заключается в процессах отбеливания, крашения или печатания и заключительных операциях, позволяющих достигнуть облагораживание тканей.

Химическая технология волокнистых материалов (ХТВМ) представляет собой совокупность научных знаний и технологических методов, обеспечивающих разнообразную обработку текстильных материалов на последнем этапе их пути к потребителю. Ткань или какой-либо другой текстильный материал (трикотажное полотно, пряжа и т.д., чулочно-носочные изделия и т.д.) поступает в красильно-отделочное производство в суровом виде и, последовательно подвергаясь процедурам подготовки, крашения или печатания и заключительной отделки, приобретает готовый товарный вид. Именно на этой стадии текстильным материалам придаются различные свойства, во многом определяющие их эксплуатационные качества.

Красильно-отделочные производства текстильной промышленности могут быть либо самостоятельными предприятиями, либо составной частью текстильного концерна, комбината, фабрики. Красильно-отделочное производство может также быть заключительным звеном производства при реализации современной идеи кастомизации, способного выполнять разовые заказы по индивидуальным характеристикам и малыми партиями, т.е. выпускать штучную эксклюзивную продукцию (ткань, трикотаж, изделия с печатным рисунком и т.д.).

Под технологической цепочкой (блок-схема) отделочного производства подразумевается последовательность стадий и операций с указанием оборудования, на котором они осуществляются. Технологический режим представляет собой совокупность стадий или операций, проводимых в строго определенных условиях техники, с указанием параметров (концентрации веществ, степени отжима, длительности, составов рабочих растворов, температур, расхода воды, пара, электроэнергии и т.д.) процессов и операций.

В суровом виде все ткани содержат технологические загрязнения (шлихту и замасливатели), а ткани, выработанные из натуральных волокон, еще и многочисленные естественные примеси. Для полного удаления технологических загрязнений и сопутствующих веществ требуется целый комплекс сложных взаимосвязанных физико-механических и химических обработок. Они реализуются в процессах подготовки тканей и трикотажных полотен к крашению и печатанию. Важнейшей задачей подготовки тканей является максимальное сохранение исходных позитивных свойств волокон, формирующих ценные потребительские качества и технические характеристики продукции. Поскольку текстильные материалы имеют неодинаковое химическое строение и свойства, а ткани из них содержат различные по природе примеси, то технологии облагораживания волокон и полупродуктов, а также отделки формируются дифференцированно, в соответствии с природой волокна, входящего в состав суровой ткани, поверхностной плотностью, назначением продукции и способами колорирования.

2.1 Подготовка тканей

Подготовка - это совокупность процессов, обеспечивающих удаление из суровых тканей и трикотажных полотен технологических загрязнений и (или) неволокнистых примесей с целью придания способности быстрого и равномерного смачивания водой, устойчивой белизны при сохранении требуемых и достаточных прочностных свойств.

К веществам, подлежащим удалению, относятся природные примеси, которые сопутствуют натуральным волокнам, и химические материалы, нанесенные на волокно и пряжу в процессах их изготовления и переработки. Для тканей из растительных волокон к таким веществам относятся естественные спутники целлюлозы, замасливатели и шлихта; для тканей из шерсти - это остатки жировых и потовых веществ, целлюлозных примесей (растительные загрязнения), замасливатели и в ряде случаев шлихта; для тканей из натурального шелка - серицин, воскообразные вещества, жировые эмульсии и мыла, нанесенные перед кручением и ткачеством; для тканей из химических волокон - шлихта, замасливатель и антистатические препараты; для тканей из природных и химических волокон - загрязнения, возникающие при переработке, смазочные масла, металлическая пыль и др. Для джинсовых изделий необходимо удаление шлихты и частичное деколорирование, для чулочно-носочных изделий в зависимости от сырьевого состава - удаление примесей и технологических загрязнений.

Технологические процессы и оборудование для химической очистки волокнистых материалов определяются характером примесей (природные, искусственные) и прочностью связи их с волокном, химическим, физико-химическим строением последнего и его свойствами, формой материала, а также теми качествами, которые желательно придать текстильному изделию.

Суровые ткани, содержащие указанные примеси, плохо смачиваются водой, на них практически невозможно получить яркие, равномерные, насыщенные и прочные окраски. В процессе подготовки текстильных материалов к крашению и печатанию необходимо освободить поверхность и поры волокнистого материала для последующего взаимодействия с красителем и вспомогательными материалами, снять внутренние напряжения, вызывающие неравномерность свойств, при этом обязательно должны быть сохранены физико-механические и химические свойства волокон. Указанные задачи определяют выбор химических материалов, используемых при подготовке к крашению и печатанию тканей из различных волокон.

Поступающую из ткацкого производства суровую ткань или трикотажное полотно подвергают разбраковке, подбирают в партии по артикулу и способу обработки.

Мокрая обработка или процессы отделки включают основные процессы подготовки ткани, а именно расшлихтовку, отбеливание, мерсеризацию, крашение, печатание и прочие виды специальной обработки. На этих стадиях ткани обрабатываются в химических растворах и отделочных ваннах, причем зачастую необходимо использовать несколько этапов мойки, полоскания и сушки, в результате чего образуются значительные объемы сточных вод.

2.1.1 Вспомогательные участки (станция водоподготовки)

Обработку текстильных материалов проводят в основном в водной среде, поэтому в процессе химической обработки вода занимает особое место. Она используется для растворения химических веществ, для удаления образовавшихся соединений или компонентов, не вступивших в химическую реакцию.

В красильно-отделочном производстве многие процессы, в том числе и подготовки текстильных материалов, проводятся в водных растворах. Пригодность воды определяется по прозрачности, цветности, жесткости, окисляемости. Прозрачность оценивается по высоте слоя воды, через который видны стандартные по размеру и начертанию краст или шрифт (соответственно, прозрачность "по кресту" или "по шрифту"). Цветность определяется по оптической плотности растворов с помощью специальных приборов. Жесткость воды определяется общим содержанием солей кальция и магния и выражается в миллиграмм-эквивалентах на 1 л. Содержание солей кальция 20,02 мг/л или магния 12,14 мг/л соответствует жесткости, равной 1 мг-экв/л. Цвет воды и ее жесткость имеют большое влияние на качество продукции, расход мыла, красителей и других материалов. Содержание в воде солей железа, кальция, магния, марганца вызывает неровноту крашения, способствует образованию пятен, снижает прочность окраски, делает волокно жестким.

Существует условная классификация воды по жесткости, мг-экв/л: очень мягкая - 0-1,5; мягкая - 1,5-3; средней жесткости - 3-6; жесткая - 6-10; очень жесткая - свыше 10. Для разных процессов отделочного производства требуется вода различной жесткости, она не должна содержать большое количество легкоокисляемых веществ, должна быть прозрачна и иметь рН в пределах 7-8,5; содержание солей железа допускается не более 0,1 мг/л.

Для приготовления растворов мыла, красителей, кислот и щелочей можно использовать воду, жесткость которой не более 0,5 м-экв/л. В других процессах возможно применение воды средней жесткости. Чтобы уменьшить жесткость воды, в отделочном производстве прибегают к химическим способам умягчения, основанным на осаждении солей жесткости и удалении их путем реакций обмена катионов кальция, магния и железа на катионы натрия или в результате образования комплексных растворимых солей, связывающих кальций и магний.

Современные текстильные комбинаты средней мощности (500-700 тыс. м ткани в сутки) расходуют около 25 тыс. м³ свежей воды и более 80 % сбрасывают в канализацию.

Система подготовки воды для технологических процессов отделочных производств текстильной промышленности включает осветление, обесцвечивание и умягчение исходной воды и стабилизацию ее состава. При этом степень воды по показателям прозрачности, цветности, минерализации, активной реакции, отсутствию токсичных веществ и синтетических ПАВ практически одинакова со степенью очистки воды для хозяйственно-питьевых целей.

Качество воды хозяйственно-питьевого назначения регламентируется ГОСТ Р 51232-98. К качеству воды, применяемой для технологических нужд отделочного производства, в ряде случаев предъявляются повышенные требования, обусловленные характером технологического процесса:

- общая жесткость умягченной воды - не более 0,5 мг-экв/л (общая жесткость воды для приготовления растворов пероксида водорода - не менее 3 мг-экв/л);

- цветность;

- мутность;

- интенсивность запаха;

- содержание сульфатов;

- содержание хлоридов;

- содержание железа.

Способы очистки воды выбирают согласно результатам физико-химических, санитарно-бактериологических и технологических анализов с учетом требований потребителей к качеству воды. Природные воды содержат растворенные, коллоидные и грубодисперсные примеси, биологические загрязнения. Физико-химические свойства воды подвержены сезонным колебаниям и резко изменяются по территориальным зонам.

Качество подготовки в значительной степени зависит от вида и количества применяемых химических материалов и типа оборудования. Химические вещества, используемые в процессах подготовки, подразделяются на несколько основных групп: химические вещества, необходимые для получения требуемого эффекта обработки, вспомогательные вещества, необходимые для получения требуемого эффекта обработки, и вспомогательные вещества, выполняющие роль активаторов, стабилизаторов белящих растворов и ингибиторов повреждения волокнистого материала в процессах окислительных обработок. Имеются вещества комбинированного действия.

Контроль технологических процессов подготовки проходит по этапам:

1) Определение общей щелочности и содержания гидроксида натрия. Для этого в коническую колбу помещают 10 мл анализируемого раствора, 20 мл дистиллированной воды и титруют 0,1 н. раствором серной или соляной кислоты, сначала с фенолфталеином, а затем с метиловым оранжевым.

2) Определение содержания кислоты. Точно отмеренные пипеткой 10 мл анализируемого раствора помещают в коническую колбу, добавляют несколько капель раствора фенолфталеина и титруют раствором гидроксида натрия до появления слаборозовой окраски.

3) Определение содержания пероксида водорода в щелочно-перекисных растворах. Для контроля изменения содержания пероксида водорода в рабочих растворах в ходе технологического процесса используют йодометрический метод. Для анализа 5 мл испытуемого раствора помещают в коническую колбу, добавляют 10 мл 20 %-ного раствора серной кислоты и 10 мл 10 %-ного йодистого калия. Колбу покрывают часовым стеклом, выдерживают 5 мин и титруют 0,1 н. раствором тиосульфата в присутствии 1-3 капель крахмала до полного обесцвечивания синей окраски раствора.

4) Определение содержания активного хлора в растворах, содержащих гипохлориты, хлорит натрия, хлорамин, хлоризоцианураты. В коническую колбу вместимостью 250 м, содержащую 10 мл 0,1 н. раствора серной кислоты, 10 мл 5 %-ного раствора йодистого калия, вносят 10 мл испытуемого раствора. Выделившийся йод оттитровывают 0,1 н. раствором тиосульфата натрия, до слабо-желтой окраски, затем добавляют 1 мл 0,5 %-ного раствора крахмала и продолжают титровать до исчезновения синей окраски.

5) Определение амилолитической активности ферментов. Навеску препарата фермента в количестве 1 мг растворяют в дистиллированной воде и разбавляют раствор в 50 раз, а в случае высокой активности - в 100 раз. В пробирку с 0,5 см³ 1 %-ного раствора крахмала, предварительно выдержанную в термостате при 37 °C в течение 3 мин, вносят подготовленный ферментный препарат и засекают время реакции. Параллельно делают контрольную пробу, в которую вместо фермента добавляют дистиллированную воду. Через 3 мин в обе пробирки добавляют по 1 см³ 0,03 н. раствора йода. В результате образуется цветное окрашивание от бледно-голубого до фиолетового. Чем выше активность фермента, тем меньше интенсивность окраски раствора в пробирке с ферментом в сравнении с контрольным раствором. Пробирки выдерживают в течение 5 мин при температуре 90 °C - 100 °C, охлаждают и разбавляют 10 мл дистиллированной воды. Измеряют оптическую плотность растворов при длине волны 540 нм.

6) Определение содержания бисульфита, сульфита натрия. Для анализа 10 мл анализируемого раствора помещают в коническую колбу, содержащую 25 мл дистиллированной воды, 10 мл 0,1 н. раствора йода 10 мл 20 %-ного раствора серной кислоты. Избыток йода оттитровывают 0,1 н. раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала (0,5 %-ный раствор).

7) Определение содержания химических материалов на ткани. В целях контроля технологического процесса возникает необходимость определения содержания реагентов непосредственно на ткани. Для этого из обработанного полотна ткани вырезают образец размером 5 х 5 см. Для определения содержания активного хлора и кислорода в коническую колбу вместимостью 250 мл, содержащую 50 мл дистиллированной воды, помещают образец ткани, добавляют 20 мл 20 %-ной серной кислоты и 10 мл 10 %-ной раствора йодистого калия. Оставляют колбу в темном месте на 5 мин. Выделившийся йод титруют 0,1 н. раствором тиосульфата натрия до слабожелтой окраски, затем добавляют 1 мл 0,5 %-ного раствора крахмала и продолжают титровать пробу до исчезновения синей окраски образца ткани.

Станция ХВО предназначена для предварительной очистки поверхностных вод перед подачей ее на оборудование участка широких тканей. В состав станции ХВО входит около 10 фильтров ФОС для получения осветленной воды, наполнитель - кварцевый песок фракции 1-3 мм и 0,8-1,2 мм на высоту 1 м, 6 фильтров ФУМ для получения умягченной воды (наполнитель - натрий-катионит) и 2 фильтра ФУОП для получения опресненной воды (наполнитель - катионит/анионит).

Процесс очистки воды от грубодисперсных и коллоидных примесей называют коагуляцией. В качестве реагента для коагуляции используется сернокислый алюминий Al₂(SO₄)₃). Коагулянт подается в смеситель (t воды = 30 °C), включается насос-дозатор, который автоматически поддерживает дозу 1,25-1,3 мг-экв/л (разница между общей щелочностью в воде и общей щелочностью после ФОС).

Осветление воды в процессе фильтрования достигается вследствие механического осаждения взвешенных веществ на поверхности фильтрующего слоя.

Удаление загрязнения проводится на линии осветленной воды. Скорость воды в фильтре должна быть достаточной для вымывания загрязнений. Поэтому регулируется давление в фильтре не более 2 атм., а подача воздуха осуществляется таким образом, чтобы давление воздуха было выше давления воды на 0,5 кг/см². Если интенсивность промывки слишком велика, то возможен вынос фильтрующего материала водой в канализацию, при низкой интенсивности промывки фильтр будет промыт неудовлетворительно. Продолжительность взрыхления - 15-25 мин, до полного осветления сливных вод.

Расход воды для фильтров диаметра 1 м составляет 15-20 м³/ч, а диаметром 2 м - 30-40 м³/ч. Первые мутные потоки воды удаляются в канализацию. При достижении прозрачности более 30-40 см по "шрифту" отмывка заканчивается. Время спуска первого фильтрата - 5-10 мин.

Фильтры умягчения воды ФУМ представляют собой натрий-катионитовую установку и служат для полного удаления из воды катионов кальция и магния с заменой их ионами натрия. При работе ФУМов осветленная вода проходит через слой катионита, загруженного в фильтр. При этом происходит обмен между катионами кальция и магния, растворенными в воде и фильтрующим слоем. Истощаясь при работе, фильтрующий слой постепенно заряжается ионами кальция и магния, поэтому возникает необходимость в регенерации фильтра, что достигается путем пропускания через истощенный катионит раствора электролита, содержащего ионы натрия (раствор поваренной соли), в результате чего происходит вытеснение и замена ионов кальция и магния ионами натрия.

После регенерации перед пуском в работу фильтр промывают осветленной водой для удаления продуктов регенерации.

Полный цикл работы фильтра ФУМ заключается в осуществлении операций: взрыхление регенерация отмывка умягчение.

Взрыхление необходимо для удаления из фильтра занесенных загрязнений и мелких частиц катионита, которые образовались в результате измельчения рабочего слоя. Взрыхление производится потоком осветленной воды снизу вверх для устранения уплотнения катионита и обеспечения свободного доступа раствора к зернам катионита. Давление воды в фильтре - не менее 2 атм. Продолжительность взрыхления - 20-30 мин, взрыхление производят до прозрачности воды, выходящей из фильтра.

Состав оборудования для регенерации:

1) Сектор приготовления соляного раствора.

Включает в себя 2 емкости по 5 м³ каждая, разделенные на 2 емкости, совмещенные между собой.

2) Сектор фильтрации и приготовления соляного раствора.

Включает в себя систему закачки (2 насоса), соляной фильтр и емкость для приготовления соляного раствора необходимой концентрации.

Приготовление раствора поваренной соли

1) Питающий раствор.

Оборудование: бетонная емкость со вставленными внутри перегородками из нержавеющей стали и состоящая из двух растворных и одной чистовой ячейки.

В растворные ячейки бетонной емкости загружается по 1000-2000 кг поваренной соли, затем ячейки заполняются умягченной водой до полного объема. Через 30-40 мин раствор перекачивают из грязевых ячеек в чистую часть. Включают гидроперемешивание. После достижения крепости раствора 15 % - 25 % (< 1 = 1,109-1,189 г/см³) гидроперемешивание выключают.

2) Подача раствора соли (15 % - 25 %) в бак-мерник (V = 5 м³).

3) Приготовление регенерационного раствора.

Разбавление регенерационного раствора хлорида натрия до 7 % - 8 % (d = 1,05-1,06 г/см²) путем подачи химочищенной воды в бак-мерник и включения насоса перемешивания.

Во время регенерации фильтра включается насос подачи раствора соли на регенерацию. Раствор соли проходит сверху вниз. Скорость прохождения раствора соли небольшая (3-4 м/ч). Давление в фильтре - 0,4 МПа. Температура регенерационного раствора - 10 °C - 20 °C. Продолжительность пропуска солевого раствора через фильтр - 10 мин.

Отмывка производится потоком осветленной воды сверху вниз. Скорость воды - 6-8 м/ч. Продолжительность отмывки - 8 ч. Отмывка фильтра идет до необходимой жесткости. При достижении отмывочной воды 0,5 мг-экв/л, положительного анализа на хлорид-ионы отмывку заканчивают. Производительность фильтра - 8 м³/ч. Количество ФУМов - 6 шт.

Обработка воды основывается на применении катионита в натрий-форме и анионита в хлор-форме при регенерации обоих ионитов раствором поваренной соли. Оборудование установки состоит из двух фильтров диаметром 1,0 м, загруженных на высоту 1 м катионитом (Леватит S1467), а затем анионитом на высоту 1,0 м.

После регенерации и отмывки от остатков соли приступают к отмывке в канализацию. Задача этой стадии очистки фильтра - удалить из фильтра продукты регенерации. Для этого потоком осветленной воды промывают катионит сверху вниз, скорость воды - 6-8 м/ч, продолжительность отмывки - 8 ч. Отмывка фильтра идет до достижения необходимой жесткости отмывочной воды (0,5 мг-экв/л). В этом случае отмывка заканчивается и фильтр пускается в работу. Производительность фильтра - 8 м³/ч, ФУОПов - 2 шт., время работы фильтра - до 1 нед.

В таблице 2.1 приведены требования к технологической воде по санитарно-гигиеническим исследованиям.

Таблица 2.1 - Требования к технологической воде по санитарно-гигиеническим исследованиям

Наименование загрязняющего вещества	Единица измерения	Методика	Номер пробы 456 д
Водородный показатель pH	ед. pH	ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97	7,68
Аммоний-ион	мг/дм³	ПНД Ф 14.1.1-95	0,36
Нитраты	мг/дм³	ПНД Ф 14.1:2.4-95	2,0
Нитриты	мг/дм³	ПНД Ф 14.1:2.3-97	0,038
Сульфаты	мг/дм³	ПНД Ф 14.1:2.159-2000 РД 52.24.483-95	26,0
Хлориды	мг/дм³	ПНД Ф 14.1:2.96-97	11,0
Фосфаты (по фосфору)	мг/дм³	ПНД Ф 14.1:2.112-97	0,08
ХПК	мг/дм³	ПНД Ф 14.1:2.100-97	26,0
БПК₅	мг/дм³	ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97	1,80
Взвешенные вещества	мг/дм³	ПНД Ф 14.1:2.110-97	2,00
Сухой остаток	мг/дм³	ПНД Ф 14.1:2.114-97	210
Нефтепродукты	мг/дм³	ПНД Ф 14.1:2.5-95	< 0,04
СПАВ анион.	мг/дм	ПНД Ф 14.1.15-95	0,038
Запах при 20 °C	баллы	ГОСТ 3351-74	2
Запах при 60 °C	баллы	ГОСТ 3351-74	2
Цветность	град.	ПНД Ф 14.1:2:4.207-04	20
Мутность	мг/л	ПНД Ф 14.1:2:4.213-05	1,5
Окисляемость перманганатная	мг/л	ПНД Ф 14.1:2:4.121-97	5,0
Жесткость общая	мгэкв/л	ГОСТ 31954-2012	7,0

Водоснабжение фабрики осуществляется чаще всего из реки через водозаборное сооружение с расположенными на дне реки бетонными оголовками. Через него вода самотеком поступает в смотровые колодцы, откуда насосом подается к оборудованию. Оголовок должен быть оборудован мусорозащитной сеткой. От попадания рыб водозаборное устройство оборудовано воздушно-пузырьковой рыбозащитой. Мощность сооружения - от 5000 до 8000 м³/сут.

2.1.2 Опаливание

Подготовка волокнистых материалов к крашению и печатанию представляет сложный процесс и включает большое число операций. Одной из первых после разбраковки считается опаливание. Опаливание проводят для удаления с поверхности суровой ткани выступающих кончиков волоконец путем их сжигания. Данную операцию проводят практически для всех хлопчатобумажных тканей, за исключением марли, полотенечных, махровых, ворсовых (бумазея, байка, фланель), жаккардовых и пестротканых материалов. Неопаленная окрашенная ткань имеет белесоватую окраску, обусловленную рассеянием света от окрашенных выступающих кончиков волокон, т.е. эффект седоватости, если печатать по такой ткани, то возникает эффект "щелчки", непрокрас.

Опаливание ткани проводят в расправленном натянутом состоянии на газоопаливающих агрегатах с различным числом горелок. Ткань проносится над факелом пламени, чтобы сгорали только ворсинки, а ткань оставалась невредимой. Благодаря кратковременному воздействию на ткань высокой температуры (до 1000 °C - 1200 °C) поверхность ее не успевает нагреться свыше 150 °С, т.е. до температуры, при которой начинается термическое разложение растительных волокон.

Некоторые артикулы тканей (например, сатин) вместо опаливания перед печатанием подвергаются стрижке на стригальных машинах. Процессы опаливания могут затруднять удаление шлихы в процессе расшлихтовки и диффузию варочных и белящих растворов на стадии подготовки.

Газоопаливающая машина предназначена для одностороннего и двустороннего опаливания тканей (см. рисунок 2.1). Она включает в себя заправочное устройство 1, обеспечивающее натяжение и расправление тканей, пухоочистительную камеру 2, предназначенную для удаления пуха и поднятия ворса, горелки 3 для опаливания, искрогаситель 4 - коробку, в которую подается влажный пар, предупреждающую воспламенение, или замачивающее устройство. Основным рабочим органом газоопаливающей машины являются газовые горелки, которые делятся на три типа: с открытым пламенем, с прикрытой камерой горения и, наиболее эффективные, радиационные. В тканеопаливающей машине (ТОМ) может быть 2-4 горелки.

Рисунок 2.1 - Универсальная двухсторонняя тканеопаливающая машина с совмещением плюсования ферментным расшлихтовывающим раствором

В таблице 2.2 приведены усредненные технические характеристики газоопальной машины с пропиточной ванной.

Таблица 2.2 - Техническая характеристика тканеопаливающей машины

Наименование показателя	Усредненное значение показателя
Рабочая ширина (ширина ткани), мм	1800
Ширина валов, мм	2000
Диапазон регулирования электропривода, м/мин	10-100
Электрическая мощность, кВт	25
Расход на 1000 м ткани: воды, м³/пара, кг	0,14/12 (с расшлитовкой)

2.1.3 Стрижка

Стрижке не подвергаются жаккардовые, ворсовые и фактурные ткани. Операция стрижки предназначена для очистки поверхности тканей от выступающих кончиков волокон, нитей, узелков, а также для подстрижки ворса в целях его выравнивания по высоте. Основными рабочими органами стригальных машин являются стригальные механизмы, состоящие из стригальных цилиндров (спиральных ножей) и плоских ножей, взаимодействующих друг с другом подобно ножницам. Стригальные машины могут быть горизонтальные и вертикальные.

По способу стрижки стригальные машины подразделяются на машины с нижней стрижкой, у которых стригальные цилиндры расположены под горизонтально движущейся тканью; машины с верхней стрижкой с расположением стригальных цилиндров над горизонтально движущейся тканью; машины с вертикальной заправкой ткани в зоне стрижки, у которых стригальные цилиндры расположены по обе стороны движущейся ткани со скоростью от 25-50 м/мин для тяжелых и 50-80 м/мин для легких тканей.

Рисунок 2.2 - Схема универсальной стригально-очистильной машины

В таблице 2.3 приведены основные технические параметры стригальной машины. Скорость оборотов вращающегося винтового резца ступенчатая. Скорость ткани регулируется бесступенчатым преобразователем скорости с пиковым обратным напряжением. Для стрижки поверхности велюра (вельвета), полотенец, плюша для стрижки поверхности шерстяной ткани применяется, например, стригальная машина с наличием винтового ножа, скоростью движения, управляемой частотным преобразователем, пневматическим подъемом резца, автоматической смазкой стригального цилиндра (резца). Основные усредненные технические параметры машины приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Техническая характеристика стригальной машины

Наименование параметра	Значение параметра
Скорость ткани, м/мин	7-35 (плавное регулирование)	7-35 (плавное регулирование)
Мощность электромотора, кВт	13,7	13,7
Мощность всасывания пыли, кВт	11,0	11,0
Давление вакуума, Па

2.1.4 Ворсование

Ворсованию подвергаются ткани определенной ассортиментной группы: байка, бумазея, фланель, бязи с эффектом "персик". Ворсование проводится перед расшлихтовкой на игловорсовальных машинах. Главным рабочим органом этих машин является ворсовальный барабан, на поверхности которого расположены ворсовальные и противоворсовальные валики. В результате их последовательного движения на поверхности ткани создается ровный, плотный ворс, который состоит из концов волокон, вытянутых из уточной пряжи. Возможно ворсование с лицевой стороны или с обеих сторон. В зависимости от ассортимента ткань пропускают через ворсовальную машину от 3-4 (бумазея) до 12-16 раз (байка). В случае создания легкого эффекта "персик" применяется однократная или двукратная подворсовка.

2.1.5 Расшлихтовка

Расшлихтовка - процесс подготовки тканей, который представляет собой удаление из тканей шлихты и водорастворимых примесей. Если шлихта водорастворима (изготовлена на основе синтетических полимеров), то ее можно удалить, обработав ткани горячей водой (60 °C - 80 °C), в результате чего шлихта набухает и, растворяясь, вымывается. Если шлихта в основе своей содержит крахмал, нерастворимый в воде, то необходимо подвергнуть его деструкции с целью перевода в растворимое состояние с последующим вымыванием. При этом частично удаляются спутники целлюлозы (пектиновые, азотистые, зольные вещества), что облегчает последующую обработку ткани. Крахмал по строению и свойствам близок к целлюлозе. Технологический режим, обеспечивающий расшлихтовку тканей, не должен вызывать деструкцию волокна.

Придание растворимости крахмалу может быть достигнуто путем воздействия на него кислот, окислителей, щелочей и ферментов. Использование двух первых реагентов при несоблюдении технологического режима может привести к воздействию их не только на крахмал, но и на целлюлозу, в результате чего механическая прочность ткани уменьшится.

Расшлихтовка с применением воды, растворов серной кислоты (3-5 г/л при 20 °С - 30 °C) или щавелевой кислоты (1-5 г/л при 50 °С - 60 °C), гидроксида натрия (3-5 г/л при 50 °С - 60 °C) сводится к тому, что ткань, пропитанную соответствующим раствором, после отжима 80 % - 100 % выдерживают без дополнительного подогрева от 1 до 12 ч, затем промывают. Длительность выдерживания зависит от плотности ткани, количества шлихты и способа расшлихтовки. Во время вылеживания крахмал набухает и частично гидролизуется, а затем удаляется при промывке.

Расшлихтовка с применением раствором гипохлорита натрия, содержащим 11,5 г/л активного хлора (при температуре 25 °C - 30 °C), используется только в льняном производстве и в настоящее время исключается из технологических режимов с заменой на ферментативную расшлихтовку.

Возможно проведение окислительной расшлихтовки, заключающейся в обработке при температуре 40 °C - 50 °C раствором, содержащим перекись водорода (2-3 г/л), гидроксид натрия (1-5 г/л), силикат натрия (7 г/л) и ПАВ (1 г/л), с последующим запариванием при температуре 95 °C - 100 °C в течение 3-7 мин и промывкой. Данный режим представляет собой одностадийное беление, совмещенное с расшлихтовкой, которое применяется для облегченных хлопчатобумажных и смесовых тканей с поверхностной плотностью до 130 г/л.

В качестве окислителей при расшлихтовке возможно использование персульфата натрия, пероксодифосфата, монопероксогидратмочевины (3-5 г/л) и препаратов на их основе, но на практике данные способы не нашли широкого применения.

На шелковых отделочных производствах для материалов на основе синтетических и искусственных волокон для расшлихтовки широко применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ), обладающие целым комплексом свойств (моющими, диспергирующими, смачивающими и эмульгирующими).

ПАВ по химическим свойствам разделяют на две группы - ионогенные (анионактивные и катионактивные) и неионогенные. Первые способны диссоциировать в водных растворах на поверхностно-активный анион (катион) и компенсирующие ионы. Вторые проявляют свои свойства в недиссоциированном состоянии. При подготовке волокнистых материалов к крашению и печатанию применяют главным образом анионактивные и неионогенные ПАВ. Наиболее часто из анионактивных веществ используют смесь нафтеновых сульфокислот (так называемый контакт), натриевые соли сульфатов высших спиртов (препарат ТМС), натриевые соли алкилбензолсульфокислот (сульфонолы), натриевую соль олеиновой кислоты (олеиновое мыло) и др.; из неионогенных ПАВ - полигликолевые эфиры высших жирных спиртов или кислот или продукты конденсации алкилфенола с молекулами окисиэтилена. Последние трудно поддаются биохимическому разрушению при очистке сточных вод, и поэтому их производство и применение сокращается.

Наиболее экологичная организация процесса удаления шлихты на основе крахмала основана на использовании ферментов амилаз. Ферменты - это биохимические катализаторы, которые биологически селективно разрушают крахмал и не оказывают влияния на структурообразующий полимер (целлюлозу, шерсть, лен, шелк, синтетические волокна). Ферменты расщепляют крахмал до водорастворимого декстрина, так как они являются эффективными катализаторами его гидролитической деструкции: разрыва внутримолекулярной -глюкозидной связи. При этом расшлихтовку можно проводить в мягких условиях, так как большинство амилаз проявляют свою активность при температуре 20 °C - 60 °C и рН, близкой к нейтральной (5-8,5). Концентрация ферментативных препаратов составляет не более 0,5-2 г/л в зависимости от каталитической активности.

Различные -амилазы при длительном воздействии на крахмал расщепляют его на смесь олигосахаридов с преобладанием характерных сахаров. Чаще всего основными продуктами гидролиза являются мальтоза, глюкоза, мальтотриоза.

На рисунке 2.3 приведены преимущества ферментативной расшлихтовки.

Рисунок 2.3 - Преимущества ферментативной расшлихтовки

Некоторые препараты на основе амилаз работают при сравнительно низких температурах - от 20 °C до 60 °C, другие от 30 °C до 80 °C. Группа амилаз, активных при температурах более 80 °C, носит название термостойких. Технологическая схема расшлихтовки с использованием амилаз заключается в пропитке расправленного полотна или ткани в растворе препарата (0,1-12 г/л) при оптимальной температуре, отжиме до 80 % - 100 % остаточной влажности и выдерживании без подогрева на устройстве, обеспечивающем вращение рулона, обернутого полиэтиленом для предотвращения испарения. На практике отделочных производств РФ широко реализованы эти плюсовочно-накатные технологии ферментативной расшлихтовки.

Полунепрерывный процесс ферментативной расшлихтовки по плюсовочно-накатной технологии с плюсованием при 40 °С - 50 °С, отжимом до 80 %, вылеживанием 2-16 ч и промывкой ПАВ приведен в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Показатели расшлихтовки

Химикаты	Расход г/кг текстильного субстрата	Примечание
Ферменты	1-5
Комплексообразователи	0-1
ПАВ	1-8	Модуль 1:20-30
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	4-6

При выполнении операций по расшлихтовке могут образовываться сточные воды со значительным содержанием органических веществ и твердых частиц. Некоторые загрязняющие вещества, образующиеся на данном этапе, могут возникать в результате удаления применявшихся на предыдущих стадиях обработки химических веществ и остатков сельскохозяйственного производства. Сточные воды могут содержать металлы, органические вещества и фосфор, которые входят в состав поверхностно-активных веществ и моющих средств, продукты гидролитического распада или окислительной деструкции компонентов шлихты. Значения БПК₅ и ХПК в сточных водах от расшлихтовки могут быть достаточно высокими (составляя 35 % - 50 % от суммарного показателя); при этом концентрация ХПК может достигать 20 000 мг/л. Наряду с прочими рекомендуется использовать следующие методы предотвращения загрязнений и борьбы с ними:

- выбор сырья, для обработки которого не требуется использовать большое количество дополнительных методов (таких как предварительное увлажнение пряжи основы);

- выбор шлихтующих агентов, в большей степени поддающихся биологическому разрушению (например, модифицированных крахмалов, определенных галактоманнанов, поливинилового спирта и некоторых полиакрилатов);

- применение ферментативной или окислительной расшлихтовки с использованием шлихтующих агентов из крахмала и модифицированного крахмала и последующей мойки на установках;

- осуществление расшлихтовки/мойки и отбеливания в рамках одного этапа в целях уменьшения объема сточных вод (например, повторное использование промывной воды, применявшейся в процессе отбеливания при расшлихтовке);

- извлечение из стоков и повторное использование отдельных водорастворимых синтетических шлихтующих агентов (например, ПВС, полиакрилатов карбоксиметилцеллюлозы) с помощью ультрафильтрации.

2.1.6 Щелочная отварка

Щелочная отварка применяется для хлопчатобумажных тканей, смесовых хлопкополиэфирных и полульняных тканей. Процесс отварки производят периодическим способом в жгуте (котлы, эжекторы), полунепрерывным (джиггеры) и непрерывным способами (линии). Цель отварки - придание тканям капиллярных свойств в результате удаления остатков шлихты и естественных примесей целлюлозы. В процессе отварки удаляются не только сопутствующие вещества, но и происходит изменение надмолекулярной структуры целлюлозы хлопка.

Для отварки обычно используют варочную жидкость, содержащую гидроксид натрия (NaOH), поверхностно-активное вещество (ПАВ), силикат натрия или метасиликат натрия и восстановители (бисульфит натрия). В последнее время в состав варочного раствора вводят комплексообразующие вещества.

Гидроксид натрия способствует набуханию волокна, частичному разрушению первичной стенки и образованию трещин, что облегчает диффузию примесей из волокна в жидкость. Также вызывает щелочной гидролиз белковой части азотсодержащих и пектиновых веществ, омыление около 40 % жирных кислот, входящих в состав воскообразных веществ с образованием натриевых солей жирных кислот и перевод нерастворимого пектата кальция в пектат натрия, часть неорганических примесей около 0,5 % переходит в растворимое состояние. Расход щелочи составляет около 3 % от массы волокна при периодических процессах отварки, концентрация гидроксида натрия в непрерывных процессах варьируется в зависимости от загрязненности и плотности тканей от 8 до 80 г/л.

В горячих щелочных растворах сложные эфиры воскообразных веществ частично гидролизуются, белковые вещества гидролизуются, пектиновые вещества растворяются, лигниносодержащие примеси набухают и частично разрушаются, минеральные вещества при взаимодействии со щелочью образуют гидраты, растворимые в воде.

Воскообразные вещества представляют собой сложные смеси, в состав которых входят высшие одноатомные спирты жирного ряда и их эфиры, кислоты жирного ряда, а также твердые углеводы. Образующиеся при этом жирные кислоты (пальмитиновая С₁₅Н₃₁СООН, олеиновая С₁₇Н₃₃СООН, стеариновая С₁₇Н₃₅СООН), а также жирные кислоты, находящиеся в свободном состоянии в хлопковом волокне (попадают в волокно в результате раздавливания семечек при отделении их от волокна в процессах первичной обработки хлопка), в щелочных растворах легко омыляются и переходят в растворимые в воде мыла, которые обладают высокой поверхностной активностью и эмульгирующей способностью.

С₁₇Н₃₅СООН + NaOН С₁₇Н₃₅СООNa + H₂O

Азотосодержащие вещества в хлопковом волокне сосредоточены в его канале в виде остатков протоплазмы. Примерно на 60 % азотосодержащие вещества состоят из белковых веществ, остальная часть приходится на различные соли азотной и азотистой кислот. Последние растворяются в воде и удаляются из волокна при промывке горячей водой. Белковая часть извлекается из волокна только после разрушения азотосодержащих веществ путем воздействия горячего раствора щелочи. Схема протекающих реакций:

...-HN-HCR-CONH-HCR₁-CONH-HCR₂-CO-... + nNaOН H₂N-HCR-COОNa + H₂N-HCR₁-COОNa + H₂N-HCR₂-COОNa + ...

Образующиеся в результате обработки натриевые соли аминокислот легко растворяются в воде и легко удаляются из хлопкового волокна при промывке.

Большая часть пектиновых веществ растворяется при действии слабых растворов щелочей и кислот за счет гидролитической деструкции глюкозидных и эфирных связей.

Присутствие на ткани лигниносодержащих примесей определяет скорость и условия отварки ткани. Высокий эффект очистки ткани от лигниносодержащих примесей достигается при одновременном введении в варочный раствор восстановителей и гидротропных веществ. При непрерывном процессе отваривания ткани в качестве восстановителя рекомендуют использовать ронгалит, диоксид тиомочевины, тиомочевину, сульфит натрия, бисульфит натрия. Действие восстановителя направлено на связывание свободного кислорода воздуха в варочном растворе, тем самым он защищает целлюлозу от каталитического окисления активным кислородом.

2NaНSO₃ + О₂ 2NaНSO₄

2NaНSO₄ + О₂ 2Na₂SO₄

Присутствие в варочном растворе восстановителя способствует распаду -эфирных связей в макромолекуле лигнина, что способствует образованию низкомолекулярных соединений. Расщепление связей в макромолекуле лигнина в щелочной среде происходит под воздействием нуклеофильных реагентов (ионов ОН-).

При скоростных непрерывных режимах отварки с кратковременным воздействием реагентов на ткань стадия проникновения компонентов варочного раствора в примеси хлопкового волокна является лимитирующей. В этих условиях высока роль высокоэффективных вспомогательных веществ, способствующих переводу труднорастворимых примесей в растворимую в воде и щелочах форму.

Вспомогательные вещества, вводимые в варочный раствор, являются активаторами и интенсификаторами процесса деструкции сопутствующих примесей материалов и технологических загрязнений.

Антрахинон и его производные являются медиаторами электронов. Антрахинон легко переходит из восстановленной формы в окисленную и наоборот, способствует ускорению процесса в 1,5-2 раза.

Комплексообразующие вещества - ЭДТА, ОЭДФ экстрагируют ионы Са²⁺, что способствует большей открытости волокна, переводят в растворимое состояние примеси волокна, обладают, стабилизирующим действием по отношению к окислительным процессам, способствуют диспергированию и суспендированию загрязнения.

Силикат натрия () в процессе отварки образует кремневую кислоту в виде геля, который имеет развитую поверхность. Он является хорошим сорбентом и адсорбирует продукты разрушения естественных примесей хлопкового волокна, осадков оксидов и солей тяжелых металлов, а также окислов железа (ржавчину), переводя оксид в гидрат и тем самым препятствуя осаждению этих продуктов на волокне. Иногда вместо силиката натрия используют комплексообразующие вещества (например, трилон Б, полифосфаты).

Расход комплексообразователей, органических и неорганических (силикатных) стабилизаторов колеблется от 0 до 20 г/кг.

В зависимости от ткани и целесообразности производства процесс отварки проводится при температуре от 80 °C до 130 °C в расправленном состоянии или жгутом по непрерывной или периодической технологии.

Для периодического способа обработки ткани в жгуте применяют варочные котлы или эжекторы. Данный способ в основном используется для отварки трикотажных полотен на основе хлопка, а также для марли и миткалей. Отварку волокна, пряжи, ровницы и тканей, имеющих подвижную структуру, осуществляют в аппаратах периодического действия (котлы).

Для непрерывного плюсовочно-запарного способа отварки материалов расправленным полотном или в жгуте используют линии, различающиеся конструкцией запарных камер (роликовые, конвейнерные, комбинированные роликово-конвейнерные) с организацией процесса кислования и промывки. Длительность процесса отварки в этом случае составляет от 20-40 мин до 1-2 ч. Линии обработки материалов в жгуте, несмотря на высокую производительность и высокие скорости работы (до 200 м/мин), морально устаревают, активно демонтируются и в настоящий момент сохранены только на льняных производствах. На хлопчатобумажных и шелковых предприятиях установлены линии для непрерывной отварки и пероксидного беления с промежуточным и без промежуточного кислования.

Непрерывные способы обработки по сравнению с оборудованием обработки периодическим способом позволяют повысить производительность труда и оборудования, снизить расход химических материалов, воды, электроэнергии и сократить время технологического процесса.

Современное периодическое оборудование (джиггеры, эжекторы) практически полностью исключают браки, способствуют повышению качества продукции, однако менее производительны и используются преимущественно на предприятиях малой мощности.

Под отваркой в технологиях шелкового производства подразумевается процесс промывки или обработки в растворах ПАВ (концентрацией 0,1-2 г/л) или смесей ПАВ при температуре 60 °C - 80 °C. Технология отварки включает: пропитку ткани отварочным раствором, содержащим: едкий натр, смачиватель, комплексон, восстановитель - бисульфит натрия; запаривание ткани в запарной камере в среде насыщенного водяного пара в течение 30 мин; промывку ткани горячей и холодной водой.

При непрерывных способах отварки концентрации реагентов в 2-3 раза выше, чем при периодическом. Однако более низкий модуль при отварке по непрерывным схемам (М = 1,1) по сравнению с котловым способом (М = 3,5) способствует незначительному увеличению их расхода.

Совершенствование технологического процесса отварки ткани привело к новым непрерывным способам отварки ткани с использованием растворов щелочи высоких концентрацией - до 180-200 г/л, т.е. процессам, совмещенным с мерсеризацией (см раздел 4).

После отварки в классических технологиях подготовки по периодическому способу (для котлов) и непрерывному (например, для линии ЛОБ) предусмотрено кислование. Согласно данной вспомогательной операции ткань обрабатывают раствором серной кислоты (2-6 г/л для хлопчатобумажного производства) или органическими кислотами (для льняного производства). Кислота растворяет осадки гидроокиси кальция, образующиеся на ткани в результате взаимодействия гидроксида натрия с солями жесткости. Эти осадки могут вызывать появление пятен при крашении. Кислота способствует также удалению пятен желтовато-бурого цвета, образующихся на ткани, если в технической воде присутствуют соли или взвеси железа, а также других тяжелых металлов. Кроме того, с ткани удаляются некоторые примеси, нерастворимые в щелочной среде. Обработку кислотой осуществляют при температуре 25 °C - 30 °C, затем ткань выдерживают в течение 15-20 мин и промывают холодной водой.

Современные технологии не предусматривают проведение кислования. Эта стадия также не проводится в случае замены щелочной отварки на биообработку.

Расход основных веществ в технологии щелочной отварки периодическим способом (для котлов и эжекторов) приведен в таблице 2.5, для непрерывной технологии щелочной отварки - в таблице 2.6, в таблице 2.7 приведен расход основных веществ при щелочной отварке-промывке хлопчатобумажных трикотажных полотен и деликатных легкодеформируемых тканей.

Таблица 2.5 - Расход основных веществ в технологии щелочной отварки периодическим способом, г/кг текстильного субстрата

Химикаты	Для эжекторов	Для котлов	Примечания
Комплексообразователи	1	3-15	В качестве комплексообразующих агентов применяются полиакрилаты и фосфонаты, но не EDTA или DTPA
ПАВ	1-3	4-20	В качестве ПАВ применяют смесь неионогенного (70 % - этоксилированные жирные спирты) и анионных ПАВ (30 % - алкилсульфонаты, алкилсульфаты, алкилбензолсульфонаты). Могут использоваться сульфаты алкильных эфиров и алкилэтоксифосфорные сложные эфиры. Часто составы ПАВ содержат пеногасители (0,1-1 г/кг). Обычно используют полисилоксаны (очень низкие дозы) и в незначительной степени углеводороды (более высокие дозы) и сложные эфиры триалкилфосфорной кислоты
Сода	0-3	0-3	-
			-
NaOH (100 %)	0-2	0-2	-
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	4-6 или 8-12	Около 50	4-6 л/кг для многоразового использования воды, в противном случае 8-12 л/кг. В непрерывных процессах промывка водой от отбеливания и/или чистки используется для обессоливания

Таблица 2.6 - Расход основных веществ при непрерывной технологии щелочной отварки, г/кг текстильных субстратов

Химикаты	Для непрерывных линий	Для джиггеров	Примечания
NaOH (100 %)	20-70	30-80	Количество зависит как от процента хлопка в смесях, так и от применяемых процессов
Комплексообразователи	0,1-6	3-30	Некоторые поставщики комплексообразующих агентов не рекомендуют более 2 г/кг для непрерывных процессов. Необходимо применение комплексообразователей или смеси различных комплексообразователей, таких как фосфонаты, глюконаты, полифосфаты, полиакрилаты (в некоторых случаях все еще используются ЭДТА)
ПАВ	5-6	5-30	2-4 г/кг материала для непрерывных процессов
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	8-10	Около 50	Для непрерывных процессов. Потребление может быть ниже, если практикуется водная переработка и рециклинг (возврат промывных вод. повторное использование)

Таблица 2.7 - Расход основных веществ при щелочной отварке-промывке хлопчатобумажных трикотажных полотен и деликатных легкодеформируемых тканей

Химикаты	г/кг текстиля	Примечания
Сода или NaOH (100 %)	50/50
ПАВ	0,1-3
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	-	То же что для щелочной отварки хлопчатобумажных тканей

В сточные воды после процессов щелочной отварки попадают продукты щелочного гидролиза технологических загрязнений и сопутствующих примесей, непрореагировавшие вещества. Процесс сопровождается значительным количеством тепловыделений и выделений веществ с запахом в атмосферу.

2.1.7 Биоотварка льняных, полульняных, хлопчатобумажных и целлюлозосодержащих материалов

Задачей операции биоотварки в технологическом режиме подготовки целлюлозосодержащих текстильных материалов (хлопчатобумажных, льняных и полульняных) является удаление части сопутствующих примесей и придание гидрофильности за счет нарушения связей между примесями волокна и непосредственно целлюлозой. Ферменты, разрушающие пектиновые вещества, называются пектинолитическими, они относятся к классам гидролаз и лиаз.

Под действием пектиназ происходит гидролитическое расщепление пектиновых веществ. Кутикула хлопкового волокна, содержащая до 9 % пектиновых веществ и до 14 % воскообразных веществ, под действием ферментов разрушается, что при последующих промывках при температуре 70 °C - 85 °C обеспечивает частичное удаление воскообразных веществ и повышение гидрофильных свойств волокон. Ферментативная обработка хлопчатобумажных тканей с использованием кислой пектиназы или щелочной пектиназы позволяет удалить более 70 % пектиновых веществ и, как следствие, обеспечить капиллярность хлопчатобумажных тканей на уровне 50-100 мм/ч.

В процессе биоотварки льняных и полульняных тканей обеспечивается частичное удаление нецеллюлозных примесей (пектинов и гемицеллюлоз) и делигнификация. Для льняных и полульняных тканей с включением пряжи, выработанной на основе вареной ровницы, операция биоотварки может быть самостоятельной стадией отделки в сочетании с кислованием в растворах щавелевой кислоты (1-5 г/л) и промывкой.

Ферментативные технологии в процессах подготовки хлопчатобумажных тканей могут быть совмещены с ферментативной расшлихтовкой амилазами. Пропитка ферментным раствором может быть осуществлена в пропиточных (охлаждающих) ваннах газоопаливающих машин. Оптимальная температура процесса термообработки - 60 °C. На практике реализованы плюсовочно-запарные технологии и технологии применительно к джиггерам и эжекторам.

Технология биоотварки для ограниченного ассортимента является альтернативой процесса щелочной отварки. Хлопчатобумажные ткани типа бязи, миткали, сорочечных хлопчатобумажных и хлопкополиэфирных облегченных тканей можно обрабатывать по этой технологии перед щелочно-пероксидным белением. Для тяжелых тканей типа саржи, диагонали эта стадия может предшествовать стадии щелочной отварки или щелочной отварки, совмещенной с мерсеризацией. Проведение биоотварки, так же как и ферментативной расшлихтовки амилазами, обеспечивает улучшение экологии производства и стоков, способствуя снижению температуры и нормализации рН сточных вод, минимизации концентрации химических реагентов в процессе подготовки. Поскольку ферменты применяются в малых количествах и являются на 100 % биорасщепляемыми, они обеспечивают улучшение характеристик сточных вод.

2.1.8 Мерсеризация

В процессе облагораживания тканей, содержащих хлопковое волокно, важное место занимает процесс мерсеризации ткани. Процесс заключается в пропитке ткани концентрированным раствором едкого натра при температуре 15 °C - 20 °C, отжиме ткани до остаточной влажности 100 %, обработке ткани под натяжением и промывке ткани горячей и холодной водой. Однако на современных производствах этот процесс сохранился для отделки таких элитных тканей, как сатины, поплины. Для хлопчатобумажных и хлопкополиэфирных плотных и тяжелых тканей типа диагонали и саржи применяется так называемая горячая мерсеризация, т.е. совмещение отварки и мерсеризации. Цеха и участки мерсеризации предусматривают организацию установки выпаривания щелочных растворов для их рециклинга и возврат для повторного использования.

Химическое взаимодействие едкого натра с целлюлозой происходит как экзотермическая реакция. В результате воздействия на целлюлозу концентрированных растворов едкого натра и последующей промывки водой происходит последовательное превращение целлюлозы в щелочную целлюлозу, а затем в гидрат целлюлозу:

[С₆Н₇О₂(ОН)₃] n + nNaОН [С₆Н₇О₂(ОН)₂ОNa] n + n Н₂О

[С₆Н₇О₂(ОН)₃] n + nNaОН [С₆Н₇О₂(ОН)₂ОН х NaОН] n

[С₆Н₇О₂(ОН)₂ОNa] n + n Н₂О [С₆Н₇О₂(ОН)₃] + n NaОН

Мерсеризованные хлопчатобумажные ткани приобретают блеск и шелковистость, повышаются их гигроскопичность, прочность, сорбционная способность и накрашиваемость. Важным свойством мерсеризованного материала является его повышенная реакционная (сорбционная) способность по отношению к красителям. Наблюдается экономия красителя при крашении в различные тона на 10 % - 30 %, кроме того, достигается чистота и яркость окраски, какую невозможно получить на немерсеризованном хлопковом волокне. Окраски у мерсеризованных тканей более прочные, поскольку краситель легче проникает вглубь хлопкового волокна.

При мерсеризации суровых тканей щелочи расходуется больше, так как она взаимодействует с примесями целлюлозы; щелочной раствор засоряется и его повторное использование практически невозможно, причем ткань может быть мерсеризована неравномерно из-за плохого смачивания ее раствором щелочи. Мерсеризация отбеленных тканей может вызывать некоторое снижение степени белизны. Поэтому мерсеризуют как суровые, так и отбеленные ткани, причем при выборе места мерсеризации в технологическом процессе руководствуются ассортиментом, назначением и экономическими соображениями.

В технологической практике иногда применяют полумерсеризацию или натровку для улучшения накрашиваемости волокнистых материалов. Например, тяжелые одежные ткани обрабатывают в растворах щелочи (125-145 г/л) при температуре 20 °C - 25 °C. Ткани мерсеризуют на цепных и валковых машинах непрерывного действия. В процессе нейтрализации ткань промывается холодной водой, в двух ваннах обрабатывается раствором серной кислоты (3-10 г/л) при температуре 20 °C - 25 °C, для нейтрализации остатков щелочи промывается в пяти ваннах. Затем отжимается до 95 % - 100 %-ной влажности, высушивается на сушильной барабанной машине.

Из оборудования применяются цепные мерсеризационные машины, бесцепные (валковые) машины, а также линии комбинированного типа (см. таблицу 2.8 и рисунки 2.4 и 2.5).

Таблица 2.8 - Техническая характеристика универсальной комбинированной линии для холодной мерсеризации

Элемент характеристики	Значение
Рабочая ширина, мм	1800
Ширина обрабатываемой ткани, мм	До 3400
Масса обрабатываемой ткани, г/м²	До 300
Скорость движения ткани, м/мин	20-120
Установленная мощность электродвигателей, кВт	90
Рабочий объем щелочной ванны, м³	0,3
Расход пара, кг/1000 м	315
Расход воды, м³/1000 м	1,9

Совмещенный технологический процесс отварки и мерсеризации - горячая мерсеризация применяется для тяжелых хлопчатобумажных тканей поверхностной плотностью до 250-400 г/м², выработанных из крученой пряжи или пряжи, содержащей хлопковое волокно в смеси с синтетическими (лавсан).

Технологический процесс осуществляется в расправленном состоянии, где ткань пропитывается последовательно в двух пропиточных машинах раствором, содержащим, г/л: гидроксид натрия - 180-250, ПАВ - 5-10, гидросульфит натрия - 5. Ткань отжимается до 100 % и запаривается в камере длительного запаривания при температуре 100 °C - 102 °C в течение 60-90 мин. При этом водный раствор гидроксида натрия на ткани находится в кипящем состоянии, температура поддерживается на уровне 105 °C - 107 °C (температура кипения раствора гидроксида натрия концентрацией 200-250 г/л), что защищает волокно от деструкции кислородом воздуха.

После запаривания ткань направляется в выщелачиватель, включающий две ванны, далее - в нейтрализационную часть машины, состоящую из семи ванн, где сначала обрабатывается слабым раствором серной кислоты, а затем промывается водой.

Рисунок 2.4 - Схема комбинированной мерсеризационной линии

Рисунок 2.5 - Схема мерсеризационной валковой машины

После этого ткань высушивается на сушильной барабанной машине. Скорость движения ткани - до 100 м/мин. При совмещенном способе мерсеризации и отварки сокращаются затраты труда, расход воды, потребление электроэнергии. Такой процесс подготовки используют преимущественно для плотных хлопчатобумажных тканей (репсы, поплины, диагональ, корсетная ткань и т.д.).

В таблице 2.9 приведена техническая характеристика мерсеризационной машины для проведения горячей мерсеризации тяжелых хлопчатобумажных и смесовых хлопкополиэфирных тканей.

Таблица 2.9 - Техническая характеристика мерсеризационной машины для проведения горячей мерсеризации тяжелых хлопчатобумажных и смесовых хлопкополиэфирных тканей

Наименование параметра	Значение параметра
Скорость обработки, м/мин	40-150
Вес обрабатываемой ткани, г/м²	100-270
Установленная мощность, кВт	320
Количество потребляемой электроэнергии на 1 кг ткани,	67,8
Максимальный расход:
- воды, м³/ч	47,2
- пара, тн/ч	2,2
- сжатого воздуха, м³/ч	11
- Рабочее давление, кг/см²:
- воды	2-5
- пара	7
- сжатого воздуха	3-4

На трикотажных предприятиях для мерсеризации применяют машину "Стабилофлоу", компактную, удобную при обслуживании, обеспечивающую высокое качество обработки полотна при условии его обязательной дополнительной промывки в другом оборудовании до полного удаления следов щелочи.

Дополнительная промывка предшествует белению или крашению и проводится в той же машине, в которой полотно отбеливается или окрашивается.

В таблицах 2.10-2.12 приведен расход веществ для режимов мерсеризации и беления с мерсеризацией.

Таблица 2.10 - Расход веществ для режима мерсеризации хлопчатобумажных тканей

Химикаты	г/кг текстильных субстратов	Примечания
NaOH (100 %)	200-300
Смачиватели	0-10	Алкилсульфаты
Комплексообразователи	2

Таблица 2.11 - Усредненный расход веществ для технологии мерсеризации и беления тяжелых (саржа, диагональ) хлопчатобумажных и смешанных тканей на линии непрерывной обработки расправленным полотном

Технологическая операция, состав раствора, параметры	Хлопчатобумажные ткани; хлопкополиэфирные ткани
Опаливание на газоопаливающей машине	1
Пропитка сухой суровой ткани в пропиточной машине МП-140-14 раствором, содержащим, г/л гидроксид натрия	200-210
Ронгалит	7
Смачиватель (синтамид 5)	7
Температура пропитки, °C	70-75
Запаривание в запарной камере роликово-сапожкового типа при температуре, °C	100 2
Время, мин	10-15
Промывка в ваннах башенного типа при температуре, °C
1 ванна	70-80
2 ванна	40-50
3 ванна	25-30
Кислование при концентрации серной кислоты, г/л	5-6
Промывка в машине водой при температуре, °C	20-25
Пропитка белящим раствором, содержащим пероксид водорода 100 %-ный, г/л	5-6
Гидроксид натрия 100 %-ный	3-5
Силикат натрия	15
Смачиватель	1
Запаривание при температуре, C	100 2
Время, мин	10-20
Промывка горячей водой при температуре, °C
1 ванна	75-80
2 ванна	75-80
3 ванна	50-60

Таблица 2.12 - Усредненный расход веществ для технологии беления с мерсеризацией хлопчатобумажных тканей

Химикаты	г/кг текстильных субстратов		Примечания
Химикаты	Непрерывный процесс	Периодический процесс	Примечания
H₂O₂ (100 %)	5-15	5-15	Органические стабилизаторы
NaOH (100 %)	4-10	4-30
Серная кислота	2-5	1-2
Комплексообразователи	0-2	0-1	Для комплексообразования ионов кальция и тяжелых металлов используется сульфат магния
Органические стабилизаторы	0-10	0-20	Для стабилизации H₂O₂ применяются комплексообразующие агенты для ионов кальция и тяжелых металлов, такие как глюконат, НТА/ЭДТА/ДТПА, полиакрилаты и фосфонаты
ПАВ	2-10	2-5	Те же самые соединения (см. таблицы ранее)
Силикат натрия	8-20	1-5	Силикат натрия действует как буфер pH, поставщик щелочи, антикатализатор и стабилизатор
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	6-20	30-50	Промывка

Сточные воды процесса мерсеризации являются сильно щелочными, поскольку они содержат гидроксид натрия. Рекомендуемый метод предотвращения загрязнений и борьбы с ними предусматривает выделение и повторное использование щелочи из сточных вод процесса мерсеризации, организацию выпарных станций. Данная технология практически исключена для хлопчатобумажных тканей широкого потребления (бязь, сатин, поплин) и применяется в исключительных случаях для выпуска тканей с высокой надбавленной стоимостью и качества.

2.1.9 Беление текстильных материалов

Беление - это процесс обработки тканей окислителями с целью разрушения окрашенных примесей для придания материалам устойчивой белизны. Основными качественными показателями отбеленной ткани являются равномерность и устойчивость белизны при сохранении механической прочности. Белизна служит одним из важнейших показателей качества различных волокнистых материалов. Качество беления определяет качество последующих стадий и этапов отделки (крашения или печатания). Белизна характеризуется коэффициентом отражения, который для нормально отбеленной хлопчатобумажной ткани равен 83 %, для сорочечных тканей - 87 % - 88 %.

В отечественной практике в качестве отбеливателей применяют главным образом окислители: пероксид водорода, гипохлориты натрия и кальция, реже надкислоты. Следует подчеркнуть, что отбеливающее действие оказывают не сами окислители, а продукты их превращения. Практически исключено использование хлорита натрия и завершается процесс исключения гипохлорита натрия из технологических регламентов беления льняных и полульняных тканей. Существенно сокращено использование гипохлорита натрия в льняном производстве за счет оптимизации поэтапных технологий пероксидного беления.

Пероксид водорода - слабая кислота, константа диссоциации которой (на Н⁺ и НО^2-) при температуре 25 °C равна 2,4-12. В настоящее время он используется для отбеливания более 90 % текстильных материалов. Пероксид водорода диссоциирует по уравнению:

Н₂О₂ + НО- НО_2- + Н₂О.

Пергидроксил-ионы являются белящими агентами и разрушают окрашенные примеси. В растворе всегда присутствует некоторое количество свободных радикалов: Свободный радикал НО^- также окисляет окрашенные примеси. Ион сравнительно неустойчив и может распадаться с выделением молекулярного кислорода: Разложение пероксида водорода с выделением кислорода - каталитический процесс, который ускоряется под действием ионов металлов (меди, железа, никеля и др.).

Применяемая в текстильной промышленности вода содержит соли жесткости - гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды и само природное волокно, соли кальция и магния (пектиновые соли). Хлопок машинного сбора уже может содержать 1000-2500 мг/кг ионов кальция, что может служить причиной повышенной жесткости хлопчатобумажной ткани. Поэтому в белящую систему требуется введение стабилизаторов. Силикат натрия является активным поглотителем солей жесткости за счет обменной реакции иона Na⁺ в полимерных коллоидных системах на ионы Ca²⁺ и Mg²⁺. Однако наряду с несомненными достоинствами силикат натрия имеет и существенные недостатки. Получаемые с кальцием и магнием коллоиды имеют склонность к постепенному отложению на деталях оборудования, особенно в теплообменниках, а также на тканях. Удалить также силикатные осадки удается в настоящее время лишь механическим способом.

Как показала практика, наиболее эффективным способом предупреждения образования осадка кремниевой кислоты является замена жидкого силиката метасиликатом натрия. Метасиликат Na₂SiO₃ - это кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. В нем содержится: SiO₂ % - 27 % - 29 %, Na₂O - 28 % - 30,5 %, Fe - 0,05 %, = 1,44 г/см³, силикатный модуль 1.

В настоящее время предлагаются бессиликатные технологии беления. Известны стабилизаторы на основе модифицированного силиката натрия, снижающего склонность к осаждению осадков. Предлагается использовать о-силикат калия, который получают смешением гидроксида калия и силиката натрия при соотношении компонентов 4:1. Этот стабилизатор не образует осадков на ткани и оборудовании и легче отмывается. Использование в качестве стабилизатора вольфрамата калия позволяет полностью исключить силикат натрия при перекисном белении.

Значительной интенсификации процесса перекисного беления достигают при использовании в качестве активирующих добавок амидов карбоновых кислот (карбамид или мочевина). При введении в перекисную ванну амидов карбоновых кислот, в частности мочевины, достигается значительная интенсификация перекисного беления. При этом процесс проводят при рН 7,5-10,5. Содержание силиката и гидроксида натрия в данном случае снижается в 3 раза.

Технологический режим беления включает следующие операции. Сначала суровую ткань отваривают по ускоренному режиму при концентрации едкого натра в варочном составе 40-60 г/л, промывают и пропитывают перекисным раствором, содержащим 17-18 г/л 30 %-ного пероксида водорода, 15 г/л карбамида и 10 г/л силиката натрия. Продолжительность запаривания - 25-30 мин. Оптимальное содержание амида в белящем составе составляет 2 % - 3 %. При выборе технологического режима необходимо учитывать возможное загрязнение сточных вод амидами.

Особую группу стабилизаторов составляют комплексообразователи. Наибольшее распространение в этом случае имеют органофосфаты, которые более устойчивы в перекисных растворах, обеспечивают более высокую белизну, лучше диспергируют загрязнения и предупреждают образование осадков силиката натрия. Кроме них, используют также диэтилентриаминпентаметилфосфоновую, аминотриметилфосфоновую, оксиэтилендифосфоновую, этилендифосфоновую кислоты. Комплексообразующие вещества обычно включают в состав стабилизирующих композиций, одновременно содержащих аминокарбоновые кислоты, соли магния, ПАВ и иногда оптические отбеливающие вещества.

Другим достижением в области перекисного беления является применение твердых перекисных соединений - монопероксигидрата мочевины, персульфатов натрия и калия. Пероксосиликаты - активные кислородсодержащие окислители. Избыточное их образование в белящей ванне вызывает опасность деструктивных процессов. Однако доказано, что в обычных условиях проведения процесса беления с использованием технической воды, содержащей соли жесткости (Са²⁺ и Mg²⁺), стабилизирующее действие силиката натрия увеличивается. Стабилизирующее действие солей магния на процесс разложения пероксида водорода заключается в снижении активности пероксосиликатов. В результате скорость реакции, вызывающей разрушение волокна, снижается, а отбеливающее действие пероксида водорода усиливается. Образуется смесь продуктов с различной степенью полимеризации, которая вместе с примесями органических веществ и солями жесткости воды образует труднорастворимые осадки на ткани и оборудовании.

С целью снижения возможности образования силикатных осадков в качестве стабилизаторов рекомендуется применять различные формы деполимеризованного жидкого стекла, которое получают при взаимодействии силиката натрия с щелочами в различном соотношении: метасиликат натрия (Nа₂О:SiO₂= 1:1), ортосиликат калия и натрия (Na₂О:SiO₂= 2:1). По сравнению с силикатом эти препараты легко отмываются с ткани и не образуют осадка на оборудовании. Для усиления стабилизирующего действия силикатных стабилизаторов в отбеливающий состав добавляют соли магния, хлористый аммоний и вольфрамат калия.

Наибольшее распространение получил триполифосфат натрия. При низких концентрациях (до 4 г/л) триполифосфат действует как активатор. Полифосфаты в отличие от силикатов обладают ограниченной буферной емкостью, поэтому используются при низкой щелочности перекисных растворов и находят практическое применение при белении льна и гидратцеллюлозных волокон.

Широкое распространение получили комплексы на основе производных фосфоновой кислоты: нитрилотриметилфосфоновая кислота и фосфоноуксусные комплексоны, этилендиаминфосфоноуксусная кислота и фосфоноуксусные комплексоны, этилендиаминфосфоноуксусная кислота.

Комплексообразующие вещества обычно включают и стабилизирующие композиции, которые одновременно содержат аминокарбоновые кислоты, соли магния, органофосфонаты, например, смесь нитрилуксусной кислоты, водорастворимой соли магния и 1-оксиэтилендифосфоновой кислоты. Использование такой композиции в количестве 0,1 % - 5 % гарантирует получение белизны 90 % при полном исключении силиката натрия из раствора.

В настоящее время все большее значение приобретает активация пероксида водорода путем взаимодействия с различными веществами, образующими с ним соединения более высокой активности. Это вызвано увеличением производства тканей, содержащих синтетические волокна, чувствительные к щелочным агентам, а также необходимостью полного исключения силикатных стабилизаторов при белении материалов со структурированной поверхностью (трикотажное полотно, махровые ткани, корд, вельвет и др.), производство которых неуклонно растет.

Существует целый ряд веществ, способных к реакциям ацилирования с пероксидом водорода. В результате образуются моно- и диалкилолпероксиды, которые являются активными промежуточными продуктами, обладающими белящими свойствами.

Еще одно из интересных направлений - это введение полимерных цепных молекул (ПЦМ) в раствор пероксида водорода, что приводит к изменению равновесия между ассоциированной и неассоциированной формами пероксида водорода в растворе - преимущественному образованию неассоциированной формы пероксида водорода:

Неассоциированные молекулы пероксида водорода (образованные в результате введения цепных молекул) обладают меньшей реакционной способностью к распаду по сравнению с обычными, ассоциированными формами пероксида водорода в растворе. Поэтому добавки полимерных цепных молекул приводят к существенному снижению скорости распада пероксида водорода в условиях его транспортировки, хранения и получения в соответствующих технологических процессах. Стабилизация пероксида водорода, проведенная в реальных условиях его хранения (например, на текстильных предприятиях), позволяет на 2 % - 4 % снизить его непроизводственные потери. В реальных условиях хранения пероксида водорода на промышленных предприятиях (около 20 °C, следы катионов железа) без использования ПЦМ в качестве стабилизатора концентрация пероксида водорода через 20 сут снизилась с 32 масс. % до 27 масс. % (потери около 5 %). В то же время с использованием добавок ПЦМ потери пероксида водорода составили в тех же условиях 1 % - 2 %.

Использование данной технологии позволяет исключить образование труднорастворимых осадков на технологическом оборудовании (силикатов); исключить образование натиров на ткани; обеспечить высокие показатели качества ткани (капиллярность, белизна); сократить в ряде случаев время обработки ткани в запарном аппарате (ЗВА) с 3 до 2,5 ч и, как следствие, снизить количество потребляемого пара на 15 % - 17 %; сократить в ряде случаев количество ванн для отбеливания с 3 (базовый вариант) до 2 единиц.

Для эффективного отбеливающего действия пероксида водорода считается достаточной жесткость воды 1,8-3,6 , есть указания и на меньшую жесткость - 0,7-1,8 . Таким образом, беление не рекомендуется проводить в умягченной воде, а для удаления осадков необходимо предложить другие эффективные методы.

Разработаны бессиликатные стабилизирующие системы для пероксидного отбеливания тканей на основе антрахинона и его производных (сульфоантрахинон I, сульфоантрахинон II и этилантрахинон). Наиболее распространенными промышленно-используемыми активаторами, применяющимися в СМС для отбеливания, в настоящее время являются TAED (tetra acetyl etilen diammine), нонаноилнатрияоксибензосульфонат (sodium nonanoyl oxy benzene sulfonate (NOBS)), тетраацетил гликолурил (tetraacetyl glycoluril (TAGU)), пентаацетил глюкоза (pentaacetyl glucose (PAG)). Эти активаторы позволяют снизить рабочую температуру процесса беления до 40 °C - 60 °C, тем самым снизить энергопотребление и температуру сточных вод.

2.1.10 Типовые схемы и оборудование для отварки и беления текстильных материалов

Выбор технологии беления основывается на технических возможностях предприятия, особенностях ассортиментной политики, сырьевом составе обрабатываемых тканей и технологических ограничениях, связанных со структурой тканей и полотен, склонностью их к деформации в процессе мокрых обработок. К настоящему времени можно выделить несколько практических технологий беления:

Основные этапы процесса подготовки, включающие пероксидное беление, показаны на рисунке 2.6. Для беления волокон в ватном производстве, пряжи и ровницы, а также некоторых артикулов хлопчатобумажных тканей применяются пряжекрасильные аппараты под давлением. Процессы проводятся при температурах от и выше 100 °C, при нормальном и повышенных статических давлениях, исключающих закипание рабочего раствора на всасывающей линии циркуляционного насоса и предупреждающих кавитацию (см. рисунок 2.7).

1 - стандартная схема подготовки; 2 - двухстадийная схема подготовки без операции отварки; 3 - схема подготовки под крашения в темные цвета; 4 - схема холодного пероксидного беления

Рисунок 2.6 - Технологическая схема способов подготовки целлюлозосодержащих тканей

Рисунок 2.7 - Схема организации участка с оборудованием (автоклава) для подготовки и крашения волокна, ровницы, пряжи или беления тканей

В таблице 2.13 приведены усредненные технические характеристики оборудования периодического действия.

Таблица 2.13 - Усредненные технические характеристики оборудования периодического действия (котлов) для волокон, пряжи, ровницы и тканей

Номинальная загрузка, кг	Диаметр, мм	Вес паковки волокна, кг	Расход свежего пара, бар/г	Установленная электрическая мощность, кВт
Хлопок, 400-500	1490/500	233	1200-1400	30-35
Полиэфир, 600-700		350
Акрил, 800-850		420
Хлопок, 600-700	1490/500	233	1900-2100	50-55
Полиэстер, 1000-1100		350
Акрил, 1200		420
Хлопок, 1400	1490/500	233	4000-4500	70-80
Полиэстер, 2100		350
Акрил, 2000-2500		420
Хлопок, 800-000	1725/600	333	2000-3000	50-60
Полиэфир, 1400-1500		500
Акрил, 1800		600

Линии для непрерывного беления тканей расправленным полотном обычно комплектуются из пропиточных и промывных роликовых машин для полотна и запарных машин для обработки тканей врасправку (роликовыми, конвейнерными или устройствами комбинированного типа). На линиях поэтапно возможно проводить процесс щелочной отварки, кислования, серию промывок и перекисного беления. Особенно перспективны линии, оснащенные системой пропитки и промывки с двойной системой роликов по принципу петля в петле (экстракта) или системой спрысков (флеп-снип).

Техническая характеристика линии для щелочной отварки, кислования и пероксидного беления приведена в таблице 2.4.

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "таблице 2.4" следует читать "таблице 2.14"

Таблица 2.14 - Техническая характеристика линии для щелочной отварки, кислования и пероксидного беления

Элемент характеристики	Значение
Линейная скорость, м/мин	25-120
Мощность электродвигателя, кВт	240
Диаметр рулона ткани, мм	Не более 1000
Производительность, м/ч	1800-2500
КПВ	0,82-0,85
Технологическое потребление:
- пара, кг/ч	5800/5000*
- воды, м³/ч	23-26/18-20
- электроэнергии, кВт ч	90/85
Удельный расход на 1000 м ткани:
- пара, кг	1930
- воды, м³	8,8
- электроэнергии, кВт ч	26
* В знаменателе дроби значения для линий без кислования.

На рисунках 2.8-2.13 приведены линии обработки тканей.

Рисунок 2.8 - Линия для отварки и беления ЛОБ с промежуточным кислованием

Особенно перспективны линии, комплектуемые по заказу и под определенную технологию. Односекционные линии пригодны для одностадийного беления: или только для отварки, или только для биообработки. Двухсекционные - для двухстадийных технологий отварки и беления или биоотварки и беления. Трехсекционные линии применимы для двухстадийной подготовки с предварительной расшлихтовкой или биообработкой. Можно составить линию, не только отвечающую специфическим потребностям предприятия, но и такую, которую можно в будущем легко модернизировать.

Рисунок 2.9 - Линия для расшлихтовки и энзиматической обработки по плюсовочно-накатной технологии с промывкой (а), для "холодного" беления тканей расправленным полотном (б)

Рисунок 2.10 - Линия подготовки тканей на основе искусственных и синтетических волокон, смесовых легкодеформируемых тканей и эластичных тканей и трикотажных полотен с промывными машинами, оснащенными перфорированными барабанами и системой спрысков (Германия)

Рисунок 2.11 - Линия комбинированной подготовки тканей: 1-я секция - "холодное" беление или энзимная обработка по плюсовочно-накатной технологии; 2-я секция - плюсовочно-запарной способ доотварки или перекисного беления с промывкой на машинах роликового типа

Рисунок 2.12 - Одностадийная линия опаливания, расшлихтовки, отварки (без кислования)/беления расправленным полотном (Германия)

Рисунок 2.13 - Линия расшлихтовки, отварки (без промежуточного кислования), беления по плюсовочно-запарной технологии расправленным полотном

Технические характеристики отбельных линий приведены в таблицах 2.15 и 2.16.

Таблица 2.15 - Техническая характеристика односекционной отбельной линии

Наименование показателя	Значение показателя
Скорость движения ткани, м/мин	10-120
Объем ванны, м³	0,8
Удельный расход на 1000 м ткани:
- пара, кг	676
- воды, м³	1,5-2
Габаритные размеры, мм	48 000 х 4500 х 4500

Таблица 2.16 - Техническая характеристика двухсекционной отбельной линии без кислования

Наименование показателя	Значение показателя
Расход на 100 кг ткани:
- воды, м³	1,1
- пара, кг	160
Габаритные размеры, мм	70 555 х 4100 х 5000

Широкая возможность комбинирования сырьевого состава тканей ставит на повестку дня вопрос о проведении универсализации текстильных предприятий по видам продукции. Размывание границ между производством по отраслевому признаку: хлопчатобумажные, шелковые, льняные, шерстяные, на основе химических волокон и их смесей с натуральными - должно решаться путем закупки современного и/или модернизации действующего оборудования, а также корректировки - унификации технологических режимов с учетом возможного варьирования сырьевого состава тканей, сезонности поставок и стоимости сырья, покупательской активности, изменения модных тенденций. Таким образом, универсализация и унификация технологических режимов современного оборудования позволяют производству стать более экономичным, экологичным и гибким.

К оборудованию универсального типа можно отнести эжекторы (см. рисунок 2.14) и джиггеры (см. рисунок 2.15). На одной единице оборудования можно проводить процесс подготовки, крашения и пропитки аппретом тканей различного сырьевого состава и поверхностной плотности. Данное оборудование может быть использовано и для биохимических технологий подготовки с применением ферментных препаратов.

Использование эжекторов исключает многие виды брака, минимизирует расход химикатов и красителей более чем на 10 % - 15 %, обеспечивает высокое качество обработки по всему объему полотен. В эжекторах можно обрабатывать различные по объему материалы, загрузка может составлять от 5 до 1000 кг.

Джиггеры относятся к универсальному оборудованию. Они позволяют производить различные процессы на тканях поверхностной плотности в широком диапазоне и сырьевым составом от натуральных до многокомпонентных (см. таблицы 2.17-2.20). Джиггер предназначен для расшлихтовки, отварки, беления, крашения различными классами красителей и промывки тканей шириной до 1650 мм и поверхностной плотностью не более 600 г/м².

Рисунок 2.14 - Эжекторная машина для крашения в жгуте

Таблица 2.17 - Усредненные расходные нормы для эжекторных машин

Расход, не более		Хлопок/темные тона	Полиэстер	Хлопок/ светлые тона	Вискоза
Вода (25 °C)	Модуль, л/кг	60/35*	27/16	46/27	34/20
Пар (8 атм)	кг пара/кг ткани	5/3-4	2,5/1,5	3,5/2,2	2/1,3
Мощность	кВт/кг ткани	0,3/0,3	0,3/0,2	0,3/0,25	0,2/0,18
Длительность	Мин	440/385	275/240	368/320	299/260
* В числителе - для базовых модей#, в знаменателе - для современных.

Рисунок 2.15 - Схема машины рулонно-перемоточного типа (джиггера)

Таблица 2.18 - Техническая характеристика джиггера

Наименование параметров	Параметры
Производительность, кг/ч	85-95
Давление сжатого воздуха на входе, кг/см²	6
Расход воздуха на систему управления, м³/ч	4,5
Избыточное давление пара на входе в аппарат, кг/см²	6
Расход пара за цикл кг н.п/цикл	3495
Расход воды, кг/см², не менее	2
Расход воды за цикл, м³/цикл	20
Расход сжатого воздуха за цикл, м³/цикл	200-280
Расход электроэнергии за цикл кВт ч/цикл	600-700
Производительность циркуляционного насоса м³/ч	10

2.1.10.1 Типовые технологии подготовки хлопчатобумажных и смесовых тканей с содержанием хлопка более 50 %

Существуют следующие способы реализации процесса подготовки:

- беление в жидкой среде при 100 °C по периодическому способу; практически не используется на предприятиях большой мощности, за исключением обработки ассортимента с легкоповреждаемой структурой ткани; аппаратурное оформление - котлы либо эжекторные машины; применяется для подготовки небольших партий;

- непрерывный высокотемпературный способ подготовки расправленным полотном при низком модуле в паровой среде для производств с производительностью более 200 тыс. м/сут;

- полунепрерывный способ в джиггере;

- полунепрерывный пэд-рол-способ с запариванием;

- полунепрерывный низкотемпературный способ беления ткани расправленным полотном с намоткой в ролик и длительным вылеживанием (от нескольких часов до нескольких суток.

Интенсификация отдельных операций хотя и снижает расход энергии и повышает производительность оборудования, но сохраняет повторяющиеся энергоемкие операции промывки и запаривания. Совмещение операций сокращает расход энергии в 2 раза. Примером совмещения двух самостоятельных процессов мерсеризации и отварки в одностадийный процесс является создание способа горячей мерсеризации хлопчатобумажных тканей. Суммарный эффект мерсеризации и очистки ткани от примесей достигается за счет повышения концентрации гидроксида натрия и температуры обработки.

Совмещенный способ отварки и беления (окислительная варка) нашел широкое распространение как одна из стадий технологического процесса подготовки льняной ровницы, которая перед окислительной варкой подвергается предварительному кислованию, хлоритному белению, антихлорированию и промывке. Таким образом, для окислительной варки используется частично очищенное льняное волокно.

Окислительная варка осуществляется при температуре 96 °C - 98 °C в течение 60 мин в растворе следующего состава, г/л: пероксид водорода 100 %-ный - 2-2,2, сернокислый магний - 0,1-0,2, каустическая сода - 1,9-2, триполифосфат натрия - 0,4-0,5, карбонат натрия - 22,5-23, силикат натрия - 14-15. Далее следуют промывка и кислование. Способ обеспечивает получение льняной ровницы с белизной 75 % - 80 % и удельной вязкостью медно-аммиачных растворов целлюлозы 1,2-1,4.

Перспективны одностадийные процессы беления тканей, предусматривающие совмещение трех операций процесса подготовки: расшлихтовки, отварки и беления. В данном случае можно достичь максимального сокращения расхода энергии. В настоящее время одностадийные процессы получили распространение для беления облегченных хлопчатобумажных тканей (миткаль) и тканей из смеси хлопка и химических волокон в жгуте. Процессу беления предшествует обработка серной кислотой при концентрации 3-5 г/л и температуре 40 °C - 50 °C. После кислования ткань промывают и пропитывают перекисным раствором следующего состава, г/л: пероксид водорода 100 %-ный - 6-8, гидроксид натрия - 4,5-5, силикат натрия - 15-20, триполифосфат - 1-2, ПАВ - 3-5. Далее следуют запаривание при температуре 100 °C в течение 60 мин, промывка горячей и холодной водой. Недостатком способа является повышенный расход химических материалов и неполное удаление шлихты, "галочек" и восков. На ткани остается до 15 % шлихты от первоначального ее содержания. Капиллярность составляет 110-120 мм/ч. Для получения необходимых показателей применяют усиленные предварительные кислующие обработки с применением ПАВ и последующие обработки высококонцентрированными растворами ПАВ.

Внедрение сокращенных одностадийных технологических режимов беления способствует снижению расхода химических материалов, технологической воды, энергоресурсов, высвобождению производственных площадей, повышению производительности труда и оборудования. Анализ применяемых в промышленности способов подготовки тканей показал, что расход энергии на 1 т обрабатываемых тканей составляет 25-30 ГДж.

Таблица 2.19 - Типовой режим расшлихтовки с использованием окислителей (одностадийное беление)

Химикаты	г/кг текстильного субстрата		Примечания
Химикаты	Непрерывная технология	Периодический процесс	Примечания
NaOH (100 %)	8-20	5-12	Применяют в виде 40 %-ного раствора
H₂O₂ (100 %)	10-25	8-20	Применяют в виде 33 %-ного или 50 %-ного раствора
ПАВ	1,5-2	0,5-2	Применяют смесь неионных (около 70 %, например, этоксилированного жирного спирта) и анионных ПАВ (около 30 % алкилсульфонатов, или алкилсульфатов, или алкилбензолсульфонатов)
Комплексообразователи	1-5		Применяют полиакрилаты и фосфонаты
Mg₂SO₄ (100 %)	0,15-0,3		Применяют в виде 40 %-ного раствора
Силикат натрия (100 %)	5-8		Применяют в виде 40 %-ного раствора
Na-пероксодисульфат (100 %)	3-6		применяют в виде 20 %-ного раствора
Потребление воды л/кг текстиля	4-6 до 8-15		4-6 л/кг в случае многократного использования воды или высокоэффективных промывных отсеков

Основные направления совершенствования одностадийных процессов беления заключаются в интенсификации процесса пропитки главным образом путем предварительного прогрева или запаривания, использовании эффективных стабилизирующих систем и интенсификаторов процесса.

Операция горячей промывки (температура выше 80 °C) является обязательной после запаривания, поскольку во время промывки с волокна удаляются водонерастворимые вещества, которые во время запаривания превращаются в эмульсии. Отсутствие горячей промывки после запаривания может привести к значительному ухудшению гигроскопических свойств подготовленной ткани, так как при холодной промывке расплавленные воскообразные вещества кристаллизуются и частично остаются на поверхности волокон. Промывка после расшлихтовки проводится горячей водой, а при удалении водорастворимых полимеров - горячей водой с ПАВ.

Несмотря на значительные преимущества по исключению различных браков, наиболее энергозатратным является способ подготовки врасправку - энергозатраты в 2 раза больше, чем при обработке в жгуте. В свою очередь, совмещенный процесс отварки и беления непрерывным способом и полунепрерывный в джейбоксе примерно равны по энергозатратам.

При низкотемпературном способе подготовки основным источником расхода энергии является операция промывки, причем двухкратное увеличение температуры с 40 °C до 85 °C приводит к трехкратному увеличению расхода энергии. При полном отказе от горячей промывки расход энергии определяется операцией сушки, а при возможности дальнейшей обработки в мокроотжатом виде может быть сведена лишь к расходу энергии электродвигателями пропиточных, укладочной и промывных машин.

Таблица 2.20 - Усредненные энергозатраты при различных способах подготовки тканей

Способ обработки	Операция	Энергозатраты, ГДж/т
Расправленным полотном непрерывным способом	Отварка с запариванием	6
	Горячая промывка (85 °C - 90 °C)	5,5
	Беление с запариванием (врасправку)	6
	Горячая промывка (85 °C - 90 °C)	6
	Сушка	2
Всего:		25
Жгутом непрерывным способом	Отварка, беление в жгуте с запариванием, горячая промывка (85 °C - 90 °C)	7
Жгутом непрерывным способом	Сушка	3
Всего:		10
Полунепрерывный в джейбоксе	Отварка, беление в жгуте с запариванием, горячая промывка (85 °C - 90 °C)	8
Полунепрерывный в джейбоксе	Сушка	2
Всего:		10
Низкотемпературный способ подготовки (холодное беление)	Горячая промывка	7
Низкотемпературный способ подготовки (холодное беление)	Сушка	1,9
Всего:		8,9
Одностадийный плюсовочно-запарной способ подготовки (холодное беление)	Отварка и беление (плюсование - запаривание)	6,2
	Промывка и сушка	7,5
Всего:		13,5

Холодное одностадийное пероксидное беление осуществляется при очень низком расходе электроэнергии за счет ликвидации всех тепловых операций, за исключением опаливания, промывки и сушки. В этом случае расход энергии на подготовку составляет всего 6 МДж/кг.

Низкотемпературный способ отбеливания является наиболее дешевым процессом подготовки текстильных материалов. Используется он для беления тканей для рабочей одежды, для постельного и столового белья, декоративных тканей, тканей, подвергаемых печатанию, поплинов, а также корда и махровых тканей. Недостаток технологии заключается в значительном увеличении расхода технологической воды, снижении качества тканей и характеристик сточных вод.

Одностадийные холодные технологии беления применимы только для малозасоренных и облегченных тканей с поверхностной плотностью до 120 г/м². Большая часть шлихты удаляется при белении, что является существенным преимуществом этого способа подготовки. Однако это не дает возможности сокращения объема сточных вод, по сравнению с плюсовочно-запарными способами одностадийного беления, так как высок расход их при промывке.

Для подготовки под крашение ткань должна обязательно подвергаться отбеливанию по горячим технологиям, так как только они обеспечивают высокие капиллярные свойства тканей в отличие от холодных технологий беления. Технология обработки при этом может включать расшлихтовку и отварку либо ограничиваться только белением.

Для беления больших партий материала, нечувствительного к заломам и заминам, целесообразно использовать обработку в эжекторах, а для производств в большой мощности более рационально использование линий подготовки.

2.1.10.1.1 Двухстадийный непрерывный плюсовочно-запарной щелочно-перекисный способ подготовки текстильных материалов

Способ используется для широкого ассортимента хлопчатобумажных тканей поверхностной плотностью от 90 до 500 г/м² (миткаль, бязь, поплин, сатины, полотенечные ткани, а также "тяжелые" ткани типа саржи и диагонали.)

При двухстадийном способе беления ткань пропитывают щелочным варочным раствором при 60 °C - 70 °C, отжимают до 100 % - 110 %-ной влажности, запаривают в течение 1-2 ч в запарной машине и промывают горячей, холодной водой, разбавленным раствором H₂SO₄ и водой. На этом процесс отварки заканчивается. Далее ткань пропитывается белящим перекисным раствором, обрабатывается в запарной машине насыщенным водяным паром в течение 30-40 мин и промывается горячей и холодной водой.

Классическая технология непрерывной подготовки целлюлозосодержащих текстильных материалов объединяет в себе расшлихтовку, отварку и беление. Среди недостатков данной технологии необходимо отметить значительное энергопотребление и использование большого количества пара.

Нормы расхода основных химических материалов для подготовки текстильных материалов приведены в таблице 2.21.

Таблица 2.21 - Нормы расхода основных химических материалов для подготовки текстильных материалов, % от массы материала

Химические материалы	Периодические способы			Непрерывные способы
Химические материалы	Хлопковое волокно	Хлопчатобумажная пряжа	Хлопчатобумажные ткани	Обработка ткани в жгуте	Обработка ткани расправленным полотном	Одностадийное перекисное беление
Гидроксид натрия	2,5-3,5	1,2-1,7	3,5-4	4,0-4,5	4,5-5	1-1,5
Силикат натрия	-	1,3-1,5	6-8	8-9	9-10	10-12
Пероксид водорода 30%-ный		1,2-1,5	3-4	3,5-4	4-4,2	4,5-5
Серная кислота	1,2-1,5	1,2-1,5	2-3	2-3	3,5-3,7	3,5-4,2
Метасиликат натрия	-	-	5-6	5-6	6-8	6-8
Гипохлорит натрия	1,2-1,5	-	2-2,2	4-5	-	-
Бисульфит натрия	-	0,2-0,3	0,2-0,3	0,3-0,5	0,5-0,7	-
Антрахинон	0,01-0,015	0,01-0,02	0,01-0,02	0,1-0,2	0,1-0,2	-
Смачиватель	0,2-0,3	0,3	0,2-0,3	0,3-0,5	0,5-0,7	0,5-0,7
Оптический отбеливатель	-	0,03-0,05	-	0,05-0,1	0,05-0,1	0,1-0,15
Ронгалит	-	-	-	0,7-0,9	1,2-1,3	-

2.1.10.2 Беление хлопчатобумажного трикотажного полотна

Технология подготовки трикотажного хлопчатобумажного полотна включает: отварку в растворе гидроксида натрия или соды; нейтральную промывку, например, препаратами на основе ПАВ, гипохлоритное отбеливание или отбеливание перекисью водорода.

Щелочной отваркой (или промывкой при 8 °C), например, достигается наилучшая впитывающая способность, но гриф трикотажа вследствие омыления натуральных жиров и восков становится заметно жестче.

Отварку проводят как самостоятельную операцию для пестровязаных полотен. Для сильно загрязненных и замасленных полотен отварка является предварительной операцией перед белением или крашением. Существуют совмещенные технологии отварки и беления или крашения. Отварку проводят в жгутовых барках и ЭК-машинах или на оборудовании обработкой расправленным полотном в нейтральной или щелочной среде с неионогенными или анионактивными ПАВ.

При недостаточном удалении масляных пятен с полотен, кроме смачивателя, в раствор вводят уайт-спирит в количестве 2 % от массы полотна. Отварку или промывку шерстяных или полушерстяных полотен для удаления замасливающих и жировых веществ следует проводить в барках в неионогенном или анионактивном растворе при температуре не более 80 °C. Полотна из хлопчатобумажной, хлопковискозной пряжи в сочетании с синтетическими окрашенными нитями рекомендуется умягчать.

Для отбеливания трикотажа используют способы с большим (периодические способы) и с малым модулем ванны (плюсование).

Отбеливание в ванне с малым модулем обеспечивает высокую производительность, низкие расходы на химические препараты и воду, однако не исключена опасность повреждений целлюлозы от каталитических реакций и перетяжки. Так как трикотаж обрабатывается под натяжением, не достигается обычная объемистость, а гриф материала становится жестче.

Для полотен из химических нитей, имеющих хорошую степень белизны, можно использовать только оптические отбеливатели. В качестве стабилизаторов при белении периодическим способом применяют силикат или метасиликат натрия, в непрерывном белении - органические стабилизаторы. Для создания необходимого значения pH необходимо использовать кальцинированную соду, нашатырный спирт или гидроксид натрия. Химические материалы - силикат натрия и едкий натр вводят предварительно разведенными в холодной воде в соотношении 1:1. Промывка полотен после беления должна проводиться для устранения следов щелочи на полотне и с целью мягчения.

Беление периодическим способом проводят в котлах, эжекторных машинах, полунепрерывным - на джиггерах. Непрерывное беление осуществляют на отбельных линиях, подбирают полотна одинакового диаметра и вида переплетения, сырьевого состава, без эффектов "дыры". Полотно раскатывают из рулона в "книжку" на раскатных машинах со скоростью 70-80 м/мин. Перед белением куски полотна сшивают в непрерывную ленту строго по торцевым отметкам. В процессе беления трикотажных полотен на установках с системой обработки под уровнем жидкости при температуре 98 °C - 100 °C, необходимо применять смачиватель-пеногаситель и высококачественный стабилизатор. Это связано с тем, что белящий раствор не возобновляется в течение 8-12 ч. Рекомендуется использовать белящие составы, включающие как силикат натрия от 3 до 5 мл/л раствора, органический стабилизатор 3-4 мл/л раствора, так и сульфат магния 0,1-0,2 г/кг полотна.

Одностадийное или одноступенчатое перекисное отбеливание в ванне с большим модулем (периодический способ) обеспечивает требуемую степень белизны, однако недостатки проявляются при крашении. Невымытые пектины осаждаются на различных местах поверхности волокна, и, как следствие, получается пятнистое окрашивание. Чтобы предотвратить этот брак, необходимо проводить тщательную промывку (экстракцию).

На рисунке 2.16 приведены типы машинного оборудования для подготовки трикотажного полотна.

Рисунок 2.16 - Типы машинного оборудования для подготовки трикотажного полотна

В технологиях "холодного" беления, где предусмотрены высокие концентрации гидроксида натрия, силикат натрия не используется. Наиболее распространенным является безсиликатное отбеливание, в этом случае исключается увеличение жесткости грифа. Универсальная рецептура белящего безсиликатного раствора для беления холодным способом или плюсовочно-запарным при запаривании от 3 до 20 мин при 100 °C состоит из следующих компонентов: органический стабилизатор - 8-12 мл/кг, смачиватель - 0,2-2 мл/кг, гидроксид натрия - 7-10 г/кг, перекись водорода 35 %-ная - 15-35 мл/кг, сульфат магния - 0,3-0,2 г/л.

Для "холодного" беления более эффективно применение персульфата, который гарантирует получение высокой гигроскопичности полотна. Примерный состав белящего раствора для "холодного" беления: органический стабилизатор - 8-12 мл/кг, гидроксид натрия - 30-55 г/кг, смачиватель - 4-8 г/л, персульфат натрия - 2-5 г/кг, перекись водорода 35 %-ная - 30-60 мл/кг. Температура пропитки составляет 20 °C - 30 °C, отжим - 80 % - 100 %, выдерживание при температуре цеха без подогрева в рулоне в течение 20-72 ч. Промывку проводят на линии типа ЛРП-220Т с обязательной операцией нейтрализации в третьей ванне.

Трикотаж перед швейной переработкой обрабатывается мягчителем, но при этом исходный гриф не восстанавливается. При обработке мягчителем изделие хотя и кажется мягче, но на самом деле оно стало только более гладким. Наилучший гриф достигается только тогда, когда полотно полностью не обезжиривается. Сильные катионоактивные мягчители хотя и дают лучший умягчающий эффект, но их использование ведет к заметному пожелтению полотен. Если необходимо получить мягкий гриф и высокую степень белизны, следует применять только слабо катионоактивные мягчители. Мягкий гриф достигается тогда, когда при перекисном отбеливании применяется неионогенный мягчитель, который хорошо компенсирует вызванное омылением жиров и восков в процессе отбеливания увеличение жесткости грифа. Использование силиконовых неионогенных мягчителей позволяет исключить пожелтение полотен, подверженных оптическому отбеливанию, и гриф в этом случае соответствует полученному при применении катионоактивных мягчителей.

На рисунке 2.17 приведены типовые схемы совмещенного способа отварки и беления полотен.

Рисунок 2.17 - Типовой совмещенный способ отварки и беления хлопчатобумажного полотна и смесовых хлопкополиэфирных полотен (поверхностной плотностью не более 150 г/м²)

В таблице 2.22 приведены данные по технологии отварки-кислования-промывки хлопчатобумажного трикотажа под крашение в темные тона для эжекторных машин.

Таблица 2.22 - Технология отварки-кислования-промывки хлопчатобумажного трикотажа под крашение в темные тона для эжекторных машин

Химикаты	г/кг текстильных субстратов	Примечания
Неорганическая или органическая кислота	0-2
Комплексообразователи	1-3	Те же самые химикаты, что и для хлопчатобумажных тканей
ПАВ	0,5-3
NaOH (100 %)	1-5
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	5-10

В таблице 2.23 приведен усредненный расход химикатов в типовом режиме одностадийного перекисного беления хлопчатобумажных трикотажных полотен.

Таблица 2.23 - Усредненный расход химикатов в типовом режиме одностадийного перекисного беления хлопчатобумажных трикотажных полотен

Химикаты	г/кг текстильных субстратов		Примечания
Химикаты	Непрерывный процесс	Периодический процесс для эжекторов	Примечания
Н₂О₂ (100 %)	3-6	Около 5-10	Используется на предприятиях
NaOH (100 %)	1-3	1-5
ПАВ	2-5	2-4
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	5-10	4-8

2.1.10.3 Подготовка шерстяных материалов

Суровые ткани, поступающие на отделку, содержат много различных загрязняющих примесей (жировые вещества, введенные в процессах замасливания волокнистой смеси, остатки овечьего жира, пыль, грязь и пр.). Наличие этих загрязнений затрудняет процессы отделки, ухудшает внешний вид готовой ткани, делает ее негигиеничной, поэтому необходимо удалить их при промывке. При промывке тканей применяют различные химические вещества, обладающие моющей способностью.

Далее ткань подвергаются процессу уплотнения (валки) под действием многократно повторяющегося давления, вызывающего массовое перемещение одних волокон относительно других в условиях определенных температуры и влажности. Валку проводят на сукновальных машинах.

Заварку проводят для устранения внутренних напряжений, возникающих в волокнах в предыдущих процессах, а также для закрепления волокон в ткани и придания им однородных свойств. Для заварки тканей применяют заварные аппараты (непрерывного и периодического действия).

Декатировка (обработка ткани, накатанной на цилиндр или врасправку, паром, горячей и холодной водой) является подготовительным процессом перед крашением тканей, обеспечивающим получение более глубокой интенсивной и яркой окраски тканей.

Чистошерстяные ткани, поступающие в отделку, содержат растительные примеси в виде случайно попавших на ткань растительных волокон, частиц репья и пр. Чтобы чистошерстяная ткань, окрашиваемая в полотне, имела высокое качество, ее подвергают карбонизации - удалению из ткани растительных примесей путем обработки ее раствором серной кислоты. После карбонизации ткань промывается для удаления кислоты.

Цель процесса ворсования - придание ткани мягкости, добротности на ощупь, улучшение гигиенических свойств и получение своеобразного внешнего вида, а также повышение теплоизолирующей способности. Ворсованию подвергаются главным образом такие ткани как драп, бобрик, байка, а также платки, одеяла и др.

Шерстяные ткани могут быть крашенными в полотне, пестроткаными, однотонными, крашенными в волокне и меланжевыми. Для крашения ткани, волокна и пряжи применяют различные органические красители, позволяющие получать разнообразную окраску и расцветку готовых изделий в соответствии с запросами потребителей. Основное требование, которое предъявляют к окраске - прочность (стойкость к действию света и погоды, стирке, поту, трению сухому и мокрому, действию химических веществ, применяемых при чистке, к глажению и др.). Ткань, прошедшая мокрую обработку, после удаления из нее избытка влаги на специальных центробежных отжимных машинах или отсасывающих машинах подвергается высушиванию на сушильно-ширильных машинах.

Высушенную ткань просматривают, после чего направляют на специальные столы для шарки и чистки. После шарки ткань поступает на щеточные машины для чистки, которая производится до и после стрижки ткани. Стрижку шерстяных тканей производят на стригальных машинах. После стрижки и чистки шерстяные ткани подвергаются прессованию.

После прессования ткань поступает на заключительную декатировку. Некоторые ткани для придания им несминаемости, водонепроницаемости, увеличения драпирующей способности, повышения прочности во влажном состоянии подвергают специальным обработкам. В особенности необходимы такие обработки для тканей из смесей, включающих химические штапельные волокна. Заключительная декатировка является последней стадией отделки ткани. Окончательно отделанную ткань после просмотра и проверки качества промеривают, сдваивают, накатывают, маркируют и упаковывают. Упакованная ткань отправляется на склад готовой продукции.

Процесс химической очистки шерстяных тканей включает промывку, карбонизацию и иногда беление. Промывка проводится с целью удаления остатков жировых и потовых веществ, замасливателей и шлихты с целью улучшения смачиваемости тканей, сообщения им мягкости. При промывке, в основном, извлекаются воскообразные природные примеси и жировые вещества. Для этого используют способы экстрагирования жирорастворителями, а также омыления и эмульгирования жировых веществ. Первый способ предусматривает растворение жиров в органических растворителях (трихлорэтилен, перхлорэтилен и др.).

Преимущества: органические растворители не повреждают волокно; возможно улавливание и повторное использование растворителей; в 2-3 раза сокращается время удаления жиров; снижаются расход воды и затраты тепла на сушку; возможна регенерация жиров и выделение ланолина.

Недостатки: требуется специальное герметичное оборудование, оснащенное системой рекуперации токсичного и пожароопасного растворителя. Ткань становится жесткой, и требуется обработка специальными мягчителями на основе ПАВ.

Наибольшее распространение имеет способ, при котором для промывки шерстяных и шерстьсодержащих материалов используют раствор моющего вещества (ПАВ) и карбонат натрия. Большая часть жировых веществ эмульгируется и удаляется. Карбонат натрия умягчает воду, взаимодействуя с солями кальция и магния, повышает набухание волокна, способствующее освобождению от примесей, нейтрализует находящиеся на ткани жирные кислоты, образуя при этом мыла. Если ткани содержат водорастворимую шлихту, то она удаляется в процессе промывки.

При наличии на ткани крахмальной шлихты проводят расшлихтовку ферментами следующим образом: ткань пропитывают при температуре 40 °C раствором амилаз (0,5-1 г/л) и хлорида натрия (2 г/л) и уксусной кислоты (0-1 г/л до рН 5,5-6,5), отжимают и выдерживают в компенсаторе в течение 15-20 мин при температуре 40 °C. Крахмал растворяется. Затем ткань обрабатывают при температуре 40 °C - 60 °C последовательно в нескольких ваннах раствором карбоната натрия 0,3-0,5 г/л и моющего препарата (ПАВ) 1-3 г/л, промывают теплой и холодной водой в течение 30-40 мин, в растворе, содержащем (%): ПАВ 0,5-3, карбонат натрия 1-4 и затем водой, продолжительность 2-4 ч.

Промывка непрерывным способом широко используется на предприятиях шерстяной промышленности, особенно для тканей платьевого и костюмного ассортимента. Оборудование непрерывного действия для промывки ткани жгутом в отечественной промышленности представлено агрегатом ЛПЖ-220Ш (линия для промывки жгута). Главными составными частями агрегата являются: плюсовка, шесть или семь промывных жгутовых машин, лотковый компенсатор. В линию включают жгуторасправитель стационарного действия.

На оборудовании непрерывного действия для промывки ткани врасправку обрабатывают легкие ткани, склонные к образованию заломов и засечек. В этих целях используют многоящичные проходные промывные аппараты отечественного и зарубежного производства, агрегированные с плюсовками, машинами для удаления влаги и др.

1 - заправочное устройство; 2 - плюсовка; 3 - компенсатор; 4 - многоящечный проходной промывной агрегат; 5 - самоклад

Рисунок 2.18 - Схема заправки ткани в агрегат для промывки камвольной ткани врасправку

После промывки шерстяные ткани со светлой природной окраской имеют кремовый цвет и обычно дальше не отбеливаются. Для получения белой ткани применяется в качестве отбеливателя пероксид водорода. Процесс проводят в кислой или слабощелочной среде. По этому способу волокнистый материал обрабатывают при температуре 80 °C в растворе, содержащем (г/л): пероксид водорода (35 %-ный) 20, тетрапирофосфата натрия (стабилизатор) 1,5, аммиака (25 %-ного для создания слабощелочной среды рН 8-9) 1,5, смачивателя 1, выдерживают при этой температуре 30-40 мин. После этого процесс продолжают на остывающей ванне в течение 2 ч при циркуляции раствора, затем следует промывка, нейтрализация и снова промывка. Окрашенную в темные (темно-серый, черный, коричневый) тона шерсть не отбеливают, поскольку придающие эту окраску природные пигменты являются химически инертными и располагаются глубоко в структуре волокна. Без заметного повреждения шерсти их разрушить невозможно.

Карбонизация - обработка шерстяных тканей раствором серной кислоты с последующей термообработкой с целью удаления целлюлозных примесей, ухудшающих внешний вид тканей (репей, остатки корма, затканные нити из целлюлозных волокон).

Этот процесс основан на различной устойчивости шерсти и целлюлозы к действию кислоты с последующей тепловой обработкой, в условиях которой волокна шерсти не претерпевают никаких изменений, а целлюлоза превращается в хрупкую гидроцеллюлозу. Процесс карбонизации состоит из следующих стадий: обработка ткани 3-6 %-ным раствором серной кислоты при температуре 20 °C - 25 °C, удаление избытка кислоты, отжим 70-100 %-ный, высушивание при температуре до 80 °C и термообработка при температуре 110 °C - 115 °C в течение 5 мин. После карбонизации на ткани остается значительное количество кислоты, которая может быть причиной неравномерного окрашивания и разрушения волокон шерсти при дальнейшем ее хранении, поэтому ткань сначала промывают холодной водой, а затем обрабатывают в 1 %-ном растворе карбоната натрия или растворе аммиака для нейтрализации несмытой кислоты.

Технологическая схема карбонизационно-нейтрализационной линии состоит из пропиточной части I, сушильно-термической камеры II, нейтрализационной части III, сушильной машины IV. Пропиточная часть включает заправочное устройство 1, малую пропиточную плюсовку с парой отжимных валов 2, пропиточную ванну 3 с системой нижних и верхних роликов с промежуточным отжимом, компенсатор 4, в котором ткань, уложенная складками, находится в свободном состоянии, отжимное устройство 5 для получения равномерного отжима ткани и удаления избытка раствора кислоты.

Рисунок 2.19 - Схема карбонизационно-нейтрализационной линии отделки шерстяных и шерстьсодержащих тканей

Карбонизацию можно проводить после промывки перед валкой, после валки и после крашения. Наибольшее распространение получила карбонизация после крашения, при которой исключается неравномерность окраски, появляющаяся при крашении карбонизованной ткани.

Заварка - обработка ткани в кипящей воде в расправленном состоянии под натяжением с последующим охлаждением для придания тканям устойчивых линейных размеров. Заварке подвергают чистошерстяные и полушерстяные гребенные ткани, платьевые и костюмные. В процессах гребнечесания, прядения и ткачества в шерстяных волокнах возникают напряжения, которые неоднородны в суровой ткани.

Для заварки тканей применяют машины периодического и непрерывного действия. Заварку легких шерстяных тканей осуществляют в коробках промывного аппарата линии ЛЗП-180-Ш при обработке ткани горячей водой (95 °C - 96 °C). Более современной является заварочная машина, на которой ткань обрабатывается при температуре 110 °C в течение 25-60 с (см. рисунок 2.20). Заварка шерстяных тканей может быть многократной.

Суконные ткани перед крашением подвергают валке, а иногда и ворсованию. Гребенные платьевые и костюмные ткани перед удалением примесей проходят опаливание на газоопаливающих машинах со скоростью движения 40-60 м/мин. Валка осуществляется по периодическому способу на сукновальной машине (см. рисунок 2.21).

Рисунок 2.20 - Схема заварочной машины

Рисунок 2.21 - Сукновальная машина

Замыливание суконной ткани на машине ЗМP-2 врасправку проводится при температуре 30 °C - 40 °C валочным раствором, г/л: активное моющее вещество (ПАВ) 1-1,5; сода кальцинированная - 1,5-2 (см. рисунок 2.22). Возможна взаимозаменяемость одного активного моющего вещества другим, с учетом активности препарата.

Более современная технология отделки ткани, учитывающая потребности рынка это валка-фулеровка. Это технологический процесс, при котором ткань несколько уплотняется (уменьшается длина и ширина ткани при увеличении толщины) без образования ворсового застила на поверхности, т.е. ткацкий рисунок остается явно выраженным. Уплотнение ткани с изменением ее линейных размеров, создание поверхностного застила и улучшение ее свойств (теплоизолирующих, легкости) проводятся на сукновальных машинах и ПЖ-220-Ш. Длительность процесса валки определяется артикулом ткани и изменяется от 20-40 мин для костюмных тканей (фулеровка) до 10 ч для технического сукна.

Рисунок 2.22 - Технологические стадии отделки суконных тканей

Задача фулеровки сводится к тому, чтобы сделать ткань более мягкой, улучшить теплоизоляционные свойства за счет повышения поверхностной плотности ткани, но провести эту операцию без исчезновения рисунка ткацкого переплетения. В этом отличие фулеровки от обычной валки суконных тканей. Примерная технология фулеровки чистошерстяной пальтовой ткани:

- замачивание ткани в растворе моющего средства с концентрацией 1-2 г/л при 40 °C в течение 15 мин, без давления на крышку валяльного клапана;

- обработка 30 мин при 40 °C с давлением на крышку клапана;

- промывка водой при Т = 30 °C в течение 50-55 мин;

- отжим, выгрузка.

На рисунке 2.23 приведена схема машины для промывки шерстяных тканей жгутом.

Рисунок 2.23 - Схема машины для промывки шерстяных тканей жгутом

Цель промывки - удалить жировые загрязнения, замасливатели и шлихту, нанесенные на волокна для улучшения прядомых свойств. Промывка ткани происходит врасправку с целью удаления загрязнений суровья, снятия внутренних напряжений с отдельных нитей - производится на линиях ЛПН-180-Ш.

Для механического обезвоживания ткани после промывки применяется сушильно-ширильная машина, в которой ткань подвергается сушке и ширению с целью придания ей определенных свойств. Ткань предварительно подвергается обработке в плюсовке сушильно-ширильной машины при температуре 25 °C - 35 °C с антистатическими препаратами концентрацией до 10 г/л.

Окрашенную в темные (темно-серый, черный, коричневый) тона шерсть не отбеливают, поскольку придающие эту окраску природные пигменты являются химически инертными и располагаются глубоко в структуре волокна. Без заметного повреждения шерсти их разрушить невозможно. После промывки шерстяные ткани, имеющие светлую природную окраску, имеют кремовый цвет и обычно дальше не отбеливаются.

Для получения белой ткани можно использовать в качестве отбеливателя пероксид водорода. Процесс проводят следующим образом. Волокнистый материал обрабатывают при температуре 80 °C в растворе, содержащем (г/л): пероксид водорода (35 %-ный) 20, тетрапирофосфата натрия (стабилизатора) 1,5, аммиака (25 %-ного для создания слабощелочной среды рН 8-9) 1,5, смачивателя 1, выдерживая его при указанной температуре в течение 30-40 мин. После этого процесс продолжают на остывающей ванне в течение 2 ч при циркуляции раствора, затем следует промывка, нейтрализация и снова промывка.

Типовые стадии процессов подготовки камвольных тканей:

1) приемка суровья и комплектование партий;

2) опаливание;

3) заварка;

4) промывка;

5) валка-фулеровка;

6) промывка;

7) заварка;

8) сушка;

9) термофикация;

10) специальная обработка тканей;

11) чистка засоренности;

12) стрижка;

13) прессование;

14) декатирование;

15) вылежка;

16) разбраковка;

17) промеривание, сдваивание и накатка;

18) маркировка и упаковка.

Заварка тканей в горячей воде врасправку под натяжением ликвидирует внутренние механические напряжения, полученные элементами конструкции тканей в процессе предыдущих механических обработок. Ткань приобретает повышенную формоустойчивость и очищается от некоторых растворимых в воде загрязнений.

Промывка камвольных тканей на линии типа ДПР-180-1 основана на использовании среды органических растворителей (перхлорэтилена для чистошерстяных и шерстяных смешанных тканей и с элементами синтетических волокон массой 1 м от 110 до 400 г). С целью удаления с них жиров, восков, замасливателей, требующих достаточно полного обезжиривания, для пропитки тканей аппретами в среде перхлорэтилена последний подается по трубопроводу насосом из приемной емкости. В состав линии ЛПР-180-1 входят: заправочное устройство, губчатый затвор, пропиточная ванна ВПР-180, камера запарная КЗОР-180, губчатый затвор, ванна промывная ВПР-180, отжим ОСР-180 и отжим ОС-180, выборочное устройство, вспомогательное оборудование (дистиллятор, адсорбер для очистки воздуха, адсорбер для очистки воды).

Питающая станция предназначена для питания линии ЛПP-180-1 чистым растворителем, а также для регенерации растворителя, загрязненного в процессе обработки ткани. Подача чистого растворителя к линии через станцию осуществляется в полуавтоматическом режиме. Очистка растворителя производится в двух дистилляторах, попеременно включаемых в рабочем режиме.

Очистка сточных вод от перхлорэтилена. Станция очистки стоков предназначена для извлечения органического растворителя из сточных вод, образующихся при промывке с растворителем и после разделения смеси конденсата и растворителя. Очистка стоков осуществляется методом адсорбции растворителя активированным углем попеременно в двух адсорберах. Станция очистки воздуха предназначена для отделения паров перхлорэтилена и растворителя из воздушной смеси методом адсорбции активированным углем.

Процесс очистки осуществляется попеременно в двух адсорберах. После насыщения растворителем слоя активированного угля вода, загрязненная растворителем, отправляется на станцию очистки стоков.

Процесс беления ткани из шерсти тонкорунных пород (не содержит природного пигмента и потому белая) проводят по периодическому окислительному способу беления и предусматривает использование таких окислителей как, перманганат калия, надуксусная кислота, перекись водорода.

Беление в щелочной среде во избежание повреждения шерсти проводят при рН = 8-9. При низких значениях рН не достигается требуемой степени белизны. В качестве щелочного реагента используют раствор аммиака или тетрапирофосфат натрия, который выступает в роли буфера и стабилизатора реакции, обеспечивающего постоянное значение рН.

Состав белящей ванны:

- перекись водорода 35 %-ная 20 мл/л;

- тетрапирофосфат натрия 1,5 г/л;

- аммиак 25 %-ный 1,5 г/л;

- ПАВ 1,0 г/л.

Шерсть в волокне или ткань обрабатывают в белящем растворе при температуре не выше 45 °C - 50 °C в течение 1 ч, после чего прекращают подогрев и продолжают беление в остывающей ванне в течение суток при постоянной циркуляции раствора. Остаточную ванну можно использовать повторно.

Грубая шерсть, интенсивно окрашенная, в большей степени противостоит воздействию щелочей и окислителей, и, следовательно, ее можно обрабатывать в более жестких условиях.

Технология отбеливания чистошерстяной ткани на оборудовании периодического действия заключается в обработке ткани в растворе, содержащем, г/л:

- перекись водорода (30 %-ная) 30;

- пирофосфорнокислый натрий 5-7;

- раствор аммиака (25 %-ный) до рН 8-8,5;

- неионогенный ПАВ 0,1-0,2.

Раствор постепенно нагревают с 18-20 °C до 65 °C в течение 20 мин, беление при этой температуре проводят в течение 120 мин. После слива раствора проводят промывку и кислование раствором уксусной кислоты в течение 10 мин и заключительную промывку. Общая длительность процесса составляет 245-260 мин.

После окончания беления волокнистый материал промывают теплой и холодной водой. При белении в щелочной среде растворами перекиси можно повысить белизну до 75 % (если коэффициент яркости до беления был не ниже 60 %).

Беление в кислых средах в меньшей степени угрожает нарушению кератина, и поэтому обработку ведут при высоких температурах, достигающих 85-90 °C, в течение 20-30 мин при рН = 5-6. В качестве кислот используют уксусную и муравьиную. В присутствии перекиси водорода уксусная кислота переходит в надуксусную СН₃СООН + Н₂О₂ = СН₃СОООН + Н₂O, которая обладает очень высоким окислительным потенциалом. Растворы, содержащие более 3 г/л надуксусной кислоты, разрушают кератин без подогрева.

При белении в уксуснокислой среде достигается относительно низкая степень белизны, коэффициент отражения не превышает 64 %. Замена уксусной кислоты на муравьиную не улучшает результатов. Под влиянием перекиси водорода на холоду в присутствии 1 % H₂SO₄ муравьиная кислота переходит в надмуравьиную НСООН + Н₂О₂= НСОООН + Н₂О, которая недостаточно устойчива и быстро разрушается. Строго соблюдая значение рН, проще проводить подкисление растворов перекиси водорода минеральными кислотами, поскольку они не дают надкислот, или их кислыми солями.

Состав белящей ванны:

- перекись водорода 35 %-ная 20 мл/л;

- тетрапирофосфат 1 г/л;

- кислый фосфат натрия 1 г/л;

- смачиватель 1 г/л.

Белизна по этому способу достигает 72 %, а растворимость в щелочах не превышает 14 % - 16 %. Белизна волокнистого материала, обработанного перекисью водорода в кислой среде, на 3 % - 5 % ниже, чем обработанного в щелочной среде. Это объясняется тем, что распад перекиси с образованием пергидроксил-иона, от содержания которого зависит степень белизны, увеличивается при увеличении рН среды. Высокая концентрация пергидроксил-ионов обеспечивается только в сильнощелочной среде.

Восстановительный способ беления основан на том, что пигменты шерсти, относящиеся к индолхиноновым производным, неустойчивы к воздействию восстановителей. В качестве восстановителей в этом случае используют сернистый газ, бисульфит натрия, гидросульфит.

Беление бисульфитом натрия проводят в 1,0-0,5 %-ном растворе при модуле ванны, равном 20, в течение суток при комнатной температуре. После обработки волокнистый материал отжимают и обрабатывают 15 мин в растворе, содержащем 5 % серной кислоты (от веса шерсти), а затем отмывают от кислоты водой. Беление гидросульфитом проводят при 50 °C в течение 5 ч.

Эффект восстановительного беления резко повышается, если предварительно провести беление по перекисному способу в кислой среде.

Оптически отбеливающие вещества (ООВ) находят применение для осветления поверхности шерсти. ООВ представляют собой сильнофлуоресцирующие продукты органического происхождения, имеющие много общего с красителями. В отличие от окрашенных тел, они поглощают ультрафиолетовые лучи в невидимой части спектра и преобразуют их энергию в видимое сине-фиолетовое излучение. Смешение сине-фиолетовых лучей с желтыми лучами, отражаемыми белой поверхностью волокнистого материала, приводит к значительному осветлению поверхности и обеспечивает повышение чистоты получаемого цветового тона.

Обработку ООВ белковых волокнистых материалов проводят в условиях крашения кислотными красителями, т.е. в кислой среде. Хорошо промытый волокнистый материал обрабатывают в ванне, содержащей (в процентах от веса шерсти): белофора 0,3-0,6, уксусной кислоты (в пересчете на 100 %) 1-3, при 80 °C в течение 30 мин, модуль ванны - 30. После оптического беления волокнистый материал промывают теплой, а затем холодной водой.

При комбинированном способе беления шерсть, предварительно отбеленную перекисью водорода в кислой среде, обрабатывают в ванне, содержащей ронгалита 2 г/л и оптического белителя 0,5 г/л, в течение 2 ч при температуре 60 °C с последующей промывкой. Степень белизны достигает 80 %, при этом растворимость в щелочах не превышает 20 %.

Наряду с применением периодических способов, беление шерсти стали проводить по непрерывному плюсовочно-запарному способу. Кратковременное воздействие окислителей при непрерывном способе беления оказывает меньшее деструктирующее воздействие на волокно и позволяет достичь более устойчивой белизны.

Для непрерывного способа беления используют раствор, содержащий:

- перекись водорода 35 %-ную 50-150 мл/л;

- стабилизатор С 15-20 г/л;

- смачиватель 2 г/л;

- NH₄OH до рН = 8.

Степень отжима - менее 100 %. Длительность пропитки волокнистого материала в камере зависит от температуры. При длительном запаривании происходит разрушение волокнистого материала и снижение эффекта беления.

Оптимальное время обработки при 100 °C составляет 4-5 мин, при 80 °C - 15-20 мин и при 60 °C - 90-100 мин. Беление заканчивают промывкой на проходном промывном аппарате.

Увеличение длительности обработки при снижении температуры привело к созданию полунепрерывного способа беления. При этом способе ткань пропитывают раствором, содержащим 100-200 мл/л 35 %-ной перекиси водорода, 20-50 г/л стабилизатора и 1-2 г/л смачивателя, отжимают до 100 %-ного содержания жидкости, после чего свертывают в рулон, закрывают синтетической пленкой и выдерживают при медленном вращении - 10-16 ч в помещении, затем промывают на проходном промывном аппарате. В связи с низкой температурой обработки шерсть практически не повреждается. Чтобы в процессе беления защитить кератин от разрушения, его предварительно обрабатывают в 5 %-ном водном растворе формальдегида (рН = 4,4) в течение 30 мин при температуре 50 °C. В этих условиях образуются поперечные мостики между аминогруппами боковых остатков аминокислот. Такое волокно меньше набухает и в большей степени сопротивляется разрушению под воздействием окислителей и восстановителей.

В таблицах 2.24-2.30 представлены усредненные расходы веществ предприятий ПОШ, камвольных и суконных производств.

Таблица 2.24 - Усредненные расходы веществ для промывки немытого шерстяного волокна на предприятиях ПОШ

Химикаты	Текстильные субстраты, г/кг	Примечания
ПАВ, липазы	0,5-1	Неионогенные ПАВ могут использоваться совместно с ферментами липатической активности в одной ванне или раздельно
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	Около 4

Таблица 2.25 - Усредненные расходы веществ при карбонизации шерстяного волокна

Химикаты	Текстильные субстраты, г/кг	Примечания
H₂SO₄ (100 %)	35-70	Альтернативный процесс - ферментативная карбонизация с целлюлазами (расход ферментов 1-5 г/кг) при снижении расхода воды до 0,5 л на кг
ПАВ	1-3
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	Около 3

Таблица 2.26 - Усредненные расходы веществ при промывке-валке шерстяных и шерстьсодержащих тканей (более 50 %)

Химикаты	Текстильные субстраты, г/кг	Примечания
Содово-мыльный раствор или	0-5	Альтернатива - промывка с протеазами (расход воды 2-3 л/кг)
аммиак (100 %)	Около 2.5
ПАВ	3-20
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	3-5

Таблица 2.27 - Усредненные расходы веществ при отбеливании шерстяных материалов (ленты, пряжи, ткани)

Химикаты	Текстильные субстраты, г/кг	Пояснения
H₂O₂ (100 %)	50-75	Проведение процесса по принципу охлаждающейся ванны
Комплексообразователи (стабилизаторы)	5-30
Аммиак (100 %)	0-20	РН 8-9 с буферной системой (обычно на основе триполифосфата натрия)
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	5-20

Таблица 2.28 - Усредненные расходы веществ при проведении процесса антисвойлачивания шерстяных материалов

Химикаты	Текстильные субстраты, г/кг
NaCl (в качестве активного хлора)	1-3
H₂SO₄ (100 %)	1-3
ПАВ	0,5-2
Сода	1-5
Na₂SO₃	1-3
Полиамидная смола	1
Смягчающий агент	1
NaHCO₃	1-5
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	5-10

Таблица 2.29 - Усредненные расходы веществ подготовки шерстяной и шерстьсодержащей ткани под печатание с использованием хлорсодержащих реагентов

Химикаты	Текстильные субстраты, г/кг	Примечания
Дихлоризоцианурат (1,2 % - 3,8 % активного хлора)	20-60
Муравьиная/уксусная/серная кислота	10-30
Дисульфиты натрия или дитионит	20-40
ПАВ	2-5
Полимеры (100 %)	10-30	В основном катионные продукты
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	До 10-20

Таблица 2.30 - Усредненные расходы веществ подготовки шерстяной и шерстьсодержащей ткани под печатание

Химикаты	Текстильные субстраты, г/кг	Примечания
Пероксомоносульфаты	20-60
Дисульфиты натрия или дитионит	20-60
ПАВ	2-5
Полимеры (100 %)	10-30	Катионные и анионные полимеры
Расход воды (л/кг текстильного субстрата)	До 10-20

Перспективными технологиями беления шерстяных и шерстьсодержащих материалов рассматриваются технологии с применением плазмы и ферментов протеаз и липаз.

2.1.10.4 Подготовка тканей и трикотажных полотен из синтетических волокон и нитей

Синтетические ткани обычно содержат водорастворимую шлихту, замасливатели и случайные загрязнения. Поскольку синтетические волокна и нити производятся в белом виде, то ткани из них обычно не отбеливают. Беление требуется в следующих случаях: при наличии на тканях красителей для маркировки; случайных загрязнений, не удаляемых промывкой; при необходимости получения тканей с очень высокой степенью белизны и выпускаемых в отбеленном виде.

Трикотажные полотна и ткани из синтетических волокон подготавливают в растворе анионактивных или неионогенных ПАВ (1-4 г/л) и кальцинированной соды или тринатрийфосфата (1-2 г/л) при температуре 60 °C - 100 °C (в зависимости от природы волокна) в течение 20-60 мин с последующей промывкой, используя периодический или непрерывный способ.

При подготовке синтетических материалов к крашению используются мыло и другие моющие средства. В ряде случаев вводят немного карбоната натрия. Отваривание проводится в мягких условиях. Трикотаж из синтетических волокон, за исключением особо белых полотен, не требует беления. Синтетическое волокно отбеливать труднее, чем хлопчатобумажное, и обычные отбеливатели, такие как гипохлорит натрия и пероксид водорода, не дают высокого отбеливающего эффекта. Беление хлоритом натрия эффективно, но хлорит натрия разрушает оборудование. Только применение стеклянных, керамических и некоторых пластмассовых (например, политетрафторэтиленовых) конструкционных материалов или особой стали (с присадками титана) исключает коррозию оборудования. При белении волокон хлоритом натрия из-за выделения вредного газообразного диоксида хлора следует соблюдать требования охраны труда. По этим причинам беление хлоритом натрия в трикотажном и шелковом производстве применяется редко.

Текстильные материалы из ПАН-волокон рекомендуется отваривать в нейтральной среде. Это связано с омылением нитрильных групп и пожелтением волокна в щелочной среде. Для беления тканей из полиамидного волокна наиболее безопасно применять мягко действующий хлорит натрия - из-за чувствительности этого волокна к окислению. Беление осуществляется в течение 40-60 мин при температуре 60 °C - 80 °C, при значении рН 3,5, полученном с помощью муравьиной кислоты в присутствии активатора (пирофосфата натрия). Кроме того, для беления тканей из этих волокон могут быть рекомендованы восстановители. В ряде случаев при очень мягких условиях допускается применение пероксида водорода.

Технология с применением пероксида водорода включает пропитку при температуре 60 °C - 65 °C в растворе, содержащем, г/л:

- пероксид водорода (30 %) 2;

- метасиликат натрия 1,5-2;

- смачиватель 0,5.

В случае появления желтоватого оттенка для беления применяется хлорит натрия, который в данном случае более эффективен, чем пероксид водорода и гипохлорит натрия. Текстильные материалы из этих волокон отбеливают в растворах, содержащих 3-5 г/л хлорита натрия, в течение 1-1,5 ч при температуре 90 °C - 95 °C, при рН 3,5. В последнее время хлорсодержащие реактивы исключаются из технологических процессов.

Трикотажные полотна из ПАН-волокна отваривают в анионактивных или неионогенных растворах ПАВ или их смеси (до 2 г/л) при температуре 80 °C - 90 °C. Полотна из этого волокна не обладают устойчивостью к щелочным средам при высокой температуре, поэтому добавлять кальцинированную соду и другие щелочные реагенты в моющий раствор не рекомендуется, так как обработка в этих условиях может привести к пожелтению волокна. Частично пожелтение можно устранить при обработке в слабых растворах кислот.

Белению подвергают небольшой объем полотен, предназначенных для печатания по белому фону. Некоторые виды ПАН-волокон неустойчивы к действию кислородсодержащих окислителей, поэтому беление лучше проводить восстановителями (гидросульфитом натрия) или хлорсодержащими отбеливателями. В случае необходимости беление проводится с помощью хлорита натрия. Хорошие результаты могут быть получены при использовании дихлоризоцианурата натрия (1-3 г/л активного хлора) при температуре 80 °C - 90 °C и рН 3,5-4,5 в течение 30-45 мин.

Типовой режим подготовки тканей и трикотажного полотна из полиэфирных волокон заключается в обработке в растворах ПАВ (1-2 г/л) (температура 80 °C - 90 °C) и обработке оптическим отбеливателем. Либо в отваривании при 65 °C в течение 20 мин с использованием моющих средств неионогенного типа, например, чистящемоющего препарата Неонол 9/10 БВ 1 % - 3 % от массы полотна при модуле ванны 1:30.

В случае необходимости рекомендуется использовать для беления хлорит натрия, но даже этот отбеливатель не всегда эффективен, а пероксид водорода и гипохлорит натрия белизну ПЭ материалов почти не повышают.

Технологические условия подготовки трикотажа, выработанного на основе нейлонового волокна, заключаются в обработке при температуре 60 °C в течение 20-30 мин при модуле ванны 1:15-20 в растворе мыла или моющего средства концентрацией 1-3 г/л. Если трикотаж сильно загрязнен, в варочный раствор можно ввести кальцинированную соду. Для получения изделий с особой степенью белизны проводят беление надуксусной кислотой или хлоритом натрия:

- хлорит натрия 0,5-1 г/л;

- рН 4-5;

- температура 70 °C - 80 °C;

- модуль ванны 1:20-30;

- продолжительность 30-60 мин.

Так как беление хлоритом натрия требует особого оборудования, то чаще применяют беление восстановителями в сочетании с ООВ однованным способом. Такой способ прост, но приводит к нестабильной белизне. Обработку проводят при температуре 100 °C, модуле ванны 1:30, в течение 40-60 мин составом, %:

- ООВ 1-1,5;

- отбеливающий препарат Т (смесь дитионита натрия с пирофосфатом натрия) 2;

- выравниватель 102-1.

Технология беления тканей и трикотажного полотна из смесей волокон (например, хлопковискозного, хлопковинилового, хлопкополиэфирного, хлопкокотонин-полиэфирного или из сочетания разных синтетических нитей (териленонитрил, териленонейлон, нитрилонейлон)) близка к технологии для однородных синтетических волокон.

Совершенно новыми являются трикотажные полотна из полиамида в сочетании с эластомерами, например, волокнами LYCRA от DuPont (США), DORLASTAN от Bayer AG (Германия), а также фирм Японии, Италии, Англии и США. Преимущества эластичных текстильных материалов: легкость в уходе, малая сминаемость, высокая формостойкость, высокая комфортность ношения одежды.

В смесях используется 3 % - 20 % эластомерных волокон. Удлинение эластомерных волокон составляет 5 % - 600 %. Наилучшие свойства эластичности сохраняются при температуре от 0 °C до 35 °C. Эластомерные волокна используются в различной форме в тканях, трикотажных и вязаных полотнах: в чистом виде, в обвитом виде, крученой, с пневмоперепутыванием.

Поверхность эластомерных волокон не является гладкой, поэтому следует наносить силиконовые замасливатели в количестве 2 % - 6 %, можно в сочетании с производными жирных кислот. Для восстановления (релаксации) трикотажных полотен, включающих эластомерные волокна, наиболее применяемым является фиксация горячим воздухом при температуре 190 °C - 195 °C в течение 25-60 с. Стабилизированный таким образом материал для сохранения эластичности на дальнейших стадиях обработки следует минимально натягивать, не подвергать мокрым обработкам при температуре более 100 °C, за исключением смесей с ПЭФ. Термофиксация может снизить эластичность до 20 %.

Чаще беление синтетических материалов сводится к обработке оптически отбеливающими веществами (ООВ), т.е. красителями, способными поглощать УФ-радиацию дневного света и излучать флюоресценцию, тем самым нивелировать желтизну текстильного материала. В таблице 2.31 представлены данные по нормам расхода ООВ в отделке текстиля в некоторых странах.

Таблица 2.31 - Характеристика и нормы расхода оптических отбеливающих веществ

Фирма-изготовитель, страна	Норма расхода, % от массы ткани	Строение	Применение
Россия	0,05-0,1	Производные стильбена	Для целлюлозных волокон в перекисной ванне
Россия	0,1-0,2	То же	Для лавсана и его смесей с хлопком
Россия	0,05-0,1	То же	Для целлюлозных волокон
Чехия	0,02-0,1 (периодический способ) 0,05-0,2 (непрерывный способ)	4,4-триазолилстильбен-2,2-дисульфонат натрия	Для целлюлозных волокон и их смесей с синтетическими волокнами
Польша	0,05-0,1	Производные стильбена	То же
Швейцария	0,05-0,1	Производные имидазола и стильбентриазина	Для целлюлозных, полиамидных и белковых волокон
Швейцария	0,05-0,1	То же	Для полиэфирных, ацетатных и полиакрилонитрильных волокон
Германия	0,05-0,2	Производные стильбентриазина и пиразолона	Для целлюлозных и полиамидных волокон
Германия	0,02-0,07	Производные стильбентриазина и пиразолона	Для целлюлозных и полиэфирных волокон

2.1.10.5 Беление тканей и трикотажных полотен на основе искусственных волокон

Целью подготовки шелковых тканей и трикотажных полотен является удаление замасливателей, водорастворимых красителей, которые используются для маркировки нитей, и случайных загрязнений. Замасливатели наносят на волокна нитей для уменьшения трения, сцепляемости, склеивания друг с другом и электризуемости. Замасливатели - это композиция, составленная из минерального масла, эмульгатора, антистатика и других вспомогательных веществ. Содержание замасливателей на волокнах и нитях достигает 3 % - 3,5 % от массы волокна, поэтому операция отделки полотен начинается с удаления замасливателей.

Особенностью искусственных полотен является то, что они не содержат трудноудаляемых примесей, поэтому их подготовка проводится в более мягких условиях, чем полотен и изделий из хлопка.

В процессе отваривания трикотажных полотен происходит выравнивание петельной структуры волокна, снятие внутренних напряжений, возникающих в нитях в процессе прядения и вязания. Если полотна изготовлены из окрашенных нитей или пряжи, то для них также проводится операция по удалению замасливателей. Для этих полотен процесс отварки называется термином "промывка-релаксация".

Построение технологического процесса строится с учетом того, что большинство полимеров, из которых изготовлены волокна, термопластичны. Обработка полотен в водной среде при повышенных температурах может приводить к образованию заломов и заминов, поэтому обработку проводят при минимальном напряжении, чаще в расправленном виде, а не в жгуте, при четком соблюдении температурных параметров обработки.

Оборудование может быть непрерывного и периодического действия. Линии непрерывной обработки установлены на предприятиях большой мощности от 8000 кг/сут (если предприятия производят и продают полотна в отбеленном или окрашенном виде). Из оборудования периодического действия, которое является более распространенным на предприятиях, используют эжекторы и линии, аппараты навойного типа АК-220-Т для обработки основовязаных и кругловязаных полотен в разрезном виде.

При подготовке тканей из гидратцеллюлозных волокон на основе нитей или волокна необходимо обеспечить равномерное поглощение красителей и выявление особенности структуры тканей.

Ткани из вискозных нитей содержат водорастворимые примеси, которые удаляются при обработке раствором ПАВ (1-2 г/л) и кальцинированной соды (0,5-0,8 г/л) при 85 °C - 90 °C в течение 45-60 мин с последующей промывкой теплой и холодной водой. При выпуске белых тканей проводят беление по запарному способу в слабощелочных растворах пероксида водорода (2-7 г/л), стабилизированных метасиликатом натрия, с последующим запариванием при 100 °C в течение 2-3 мин и промывкой.

Типовой режим подготовки тканей и трикотажных полотен из вискозных нитей заключается в отварке на оборудовании периодического действия при максимальной температуре 95 °C - 98 °C в течение 30-45 мин. Белящий раствор содержит, г/л: синтетическое моющее средство 1-2, кальцинированную соду или тринатрийфосфат 1-2.

Второй вариант беления предусматривает обработку при температуре 80 °C - 85 °C в течение 30-120 мин, при модуле ванны 1:30-40, в варочном растворе, содержащем карбонат натрия 2 г/л и мыло 2 г/л.

После отваривания трикотаж обладает сравнительно высокой степенью белизны, и дополнительно проводить беление обычно не требуется.

Для повышения степени белизны эти полотна при необходимости после отварки отбеливают в слабощелочных растворах пероксида водорода при температуре 80 °C - 90 °C в течение 30-60 мин. Белящий раствор обычно содержит, г/л: пероксид водорода (100 %) 1-2, кальцинированную соду 2, метасиликат натрия 2. Также используют при подготовке одностадийный способ отварки и беления. Если же нужно выпустить особо белое полотно, то применяют оптические отбеливатели и подсинивание.

Ткани и трикотажные полотна из ацетатных нитей выпускают обычно в отбеленном виде. На них присутствуют замасливатель, водорастворимая шлихта, красители для подцветки. Их подготовка сводится к обработке в растворах моющих веществ, но в условиях более мягких, чем для тканей из гидратцеллюлозных нитей. Поскольку ацетатное волокно легко омыляется в щелочной среде и теряет при этом свои свойства, необходимо тщательно соблюдать температуру обработки: не выше 70 °C - 80 °C при отварке в нейтральной среде и не выше 40 °C - 50 °C в присутствии соды. Отбеливание ацетатных тканей производится с помощью хлорита натрия в слабокислых растворах (рН 4,5) при температуре 60 °C - 70 °C (концентрация по активному хлору 1,5 г/л).

Триацетатные ткани подвергаются при подготовке тем же операциям, что и ткани из ацетатных нитей: отвариванию, промывке-релаксации и белению. Поскольку триацетатные волокна более устойчивы к действию разбавленных щелочей, беление тканей из них можно проводить в щелочной среде.

Подготовка трикотажного полотна из ацетатного и триацетатного волокна заключается в проведении отварки в растворах неионогенных ПАВ (1-2 г/л) при максимальной температуре ванны не выше 40 °C в течение 30-40 мин. В некоторых случаях одновременно с отваркой проводят операцию поверхностного омыления, называемую S-отделка. Цель омыления - снижение электризуемости и улучшение накрашиваемости. Для S-отделки в раствор синтетического моющего средства добавляют кальцинированную соду в количестве 10-13 г/л. Полотна из ацетатного волокна обычно не белят, а повышают степень белизны за счет обработки оптическими отбеливателями. Если беление требуется, то лучше отбеливать хлоритом натрия или восстановителями, например, дитионитом натрия.

При белении дитионитом натрия в ванну вводят ПАВ (1-2 г/л) и дитионит натрия (1,5-2 г/л). Ванну нагревают до температуры 70 °C, обрабатывают 45-60 мин и промывают полотно сначала теплой, потом холодной водой, т.е. беление можно совмещать с отваркой, а при белении хлоритом сначала проводят отварку для удаления замасливателей, а потом беление хлоритом натрия (в слабокислой среде pH = 4-4,5).

Полотна из триацетатного волокна более устойчивы к действию щелочной среды, поэтому их отварку проводят в растворах ПАВ с добавлением кальцинированной соды или тринатрийфосфата (0,5-1 г/л). Добавка щелочного агента усиливает моющий эффект ПАВ анионного или неионогенного типа, температура обработки 80 °C - 90 °C. S-отделку проводят после отварки в растворе, содержащем небольшое количество гидроксида натрия (3-4 г/л) при температуре 80 °C - 90 °C в течение 30-40 мин. Для повышения степени белизны в основном используют оптические отбеливатели, а если требуется химическое беление, то лучше проводить обработку хлоритом натрия или восстановителями.

2.1.10.6 Практические технологии подготовки льняной ровницы и тканей

Особенности в подготовке изделий из льна обусловлены гистологической структурой льняного волокна и наличием большого количества природных примесей (до 25 % массы). Чтобы добиться высокой степени очистки изделий и сохранить техническое волокно, не разрушив его до элементарных волокон, целесообразно, неужесточая условия подготовки, проводить этот процесс многостадийно.

Обычно льняные предприятия в своем составе имеют пряжебельный цех, где производят обработку ровницы и пряжи, и отделочное производство, в которых ткани добеливаются, окрашиваются или печатаются и проходят заключительную отделку в зависимости от назначения. Под облагораживанием следует понимать проведение таких процессов химической обработки ровницы и пряжи, после которых волокно частично освобождается от соединений, сопровождающих целлюлозу. В результате повышается капиллярность и белизна волокна и приобретается ряд других свойств, необходимых для последующих обработок. Применяемые в настоящее время технологические процессы отличаются от прежних значительно меньшей продолжительностью, при этом целлюлоза подвергается меньшему разрушению (т.е. степень полимеризации целлюлозы снижается значительно меньше).

Подготовка льняной ровницы

Специфика выработки льняных тканей бытового назначения заключается в том, что при их выработке используют пряжу, прошедшую операции обработки химическими веществами. При выборе технологии облагораживания льняных материалов учитывают вид волокна и последующий способ прядения.

Различают волокно стланцевое, моченцевое, паренцовое и луб. Также различают волокно чесаное, очес, короткое волокно и котонин (штапелированное хлопкоподобное волокно).

В системе льнокомбинатов обработку начинают с ровницы. В настоящее время отбеливают ровницу, из которой изготавливают полубелую пряжу и, соответственно, полубелые ткани, и только затем ткани добеливают. Паковки ровницы отбеливают в закрытых аппаратах периодического действия, например, в аппаратах типа АКД при температуре 98 °C - 100 °C в течение 1-3 ч. Варочный раствор содержит 0,5-3 г/л пероксида водорода (100 %), 5-10 г/л силиката натрия и 0-5 г/л карбоната натрия, непенящийся ПАВ-0,1-1 г/л. Отваренную ровницу тщательно промывают и кислуют.

Основой всех современных технологий облагораживания ровницы является способ окислительной варки, в которой совмещены две основные обработки: отварка и беление. Отварка без отбеливания проводится ограниченно только для получения пряжи с природной окраской льняного волокна. Такая пряжа используется для выработки пестротканей, бортовки и изделий из "серого" льна. Отваренная пряжа может быть получена или путем отварки суровой пряжи, или путем прядения отваренной ровницы. Отваренная пряжа предназначается для изготовления тканей бытового назначения, не подвергающихся в дальнейшем отбеливанию. Технологический процесс отварки ровницы должен быть таким, чтобы создавались благоприятные условия для прядения при минимальной обрывности.

Для ровницы из очеса применяют более слабые режимы обработки с целью сохранения необходимой длины волокна.

Технологический процесс отварки ровницы состоит из следующих обработок: отварка - промывка - кислование - промывка.

Отварка является основной операцией, при которой происходят необходимые изменения волокна и его состава. Концентрация щелочи дается в зависимости от степени огрубления и вида волокна. Отварку ровницы производят при температуре 95 °C - 100 °C в течение 100-120 мин. Разогрев до указанной температуры продолжается 30-40 мин.

Промывка ровницы предназначена для удаления непрореагировавшей щелочи и соединений, образованных при отварке. Применяются две промывки горячей водой по 10 мин каждая с прибавлением в первую промывную ванну для ее активизации триполифосфата (0,5-0,6 г/л). Кислование ровницы уксусной кислотой (1,1-1,2 г/л) нейтрализует остатки щелочи и уменьшает зольность, что способствует снижению обрывности и запыленности при дальнейшем перематывании пряжи. Кислование ровницы при температуре 50 °C - 55 °C производится в течение 15 мин. Далее ровницу промывают холодной или теплой водой в течение 5 мин.

Параметры технологического процесса щелочной отварки суровой пряжи (из чесаного волокна или очеса) в зависимости от вида волокна не изменяются, при этом щелочность создается за счет смеси кальцинированной (13-14 г/л) и каустической (2,5-2,7 г/л) соды. Общая щелочность составляет 7,5-8 г/л. Все остальные параметры, включая состав раствора, последовательность операций и т.д., те же, что при обработке суровой ровницы.

Технологический процесс окислительной варки ровницы или пряжи состоит из обработок: кислование в растворе серной кислоты, нейтрализация, окислительная варка, промывка, кислование в растворе уксусной кислоты, промывка. Для кислования наиболее целесообразным является применение серной кислоты (1,4-1,7 г/л) с добавлением смачивателя (0,25-0,3 г/л). Обработка продолжается в течение 25 мин при температуре 35 °C - 40 °C. Далее с целью нейтрализации остаточной серной кислоты дается обработка раствором щелочи в течение 5 мин до остаточной концентрации 0,1-0,2 г/л, считая на едкий натр. Такая обработка предотвращает выпадение двуокиси кремния в начальной стадии обработки при окислительной отварке. Положительным в применении кислоты является также частичное удаление соединений, содержащих катионы (меди, железа и др.).

Обработку ровницы ведут в закрытых аппаратах. Для получения 1/2 белой ровницы технологический режим такой же, как и для 1/2 белой ровницы, но количество перекиси водорода уменьшают на 25 %. При большом содержании на волокне (стланцевом недолежалом, моченцовом) покровных тканей и наличии мягкой воды в раствор для окислительной варки добавляют 1 г/л 60 %-ного мыла. Ввиду отсутствия отжима уменьшить влажность обработанной ровницы в два раза можно пропаркой ее в аппарате типа ОБ-500-Л или продувкой воздухом в сушильных аппаратах. Обработку ровницы пропаркой можно вести только при использовании катушек из нержавеющей стали. Ровница после промывки подвергается обработке паром под давлением 2 атм в течение 30 мин.

Для обработки ровницы из короткого волокна концентрация кальцинированной соды снижается, а общая щелочность в сочетании с силикатом натрия составляет 3-3,2 г/л, считая на едкий натр. Концентрация остальных компонентов такая же, как и для ровницы из очеса. Собственно, окислительная отварка проводится при температуре 95 °C - 98 °C в течение 70 мин. Разогрев до этой температуры продолжается 40-50 мин. Промывку производят дважды горячей водой по 10 мин каждая, при этом в ванну для первой промывки добавляют триполифосфат натрия. Так же, как и после щелочной отварки, производят кислование уксусной кислотой и промывку. Повышение концентрации силиката натрия увеличивает его расход, стабильность щелочно-силикатно-перекисного раствора, а также белизну пряжи. Использование его в растворах окислительной варки пряжи несколько повышает ее белизну без повышения расхода активного кислорода, несмотря на повышение рН-раствора.

Нормы расхода химических материалов для варки и беления ровницы приведены в таблице 2.32.

Таблица 2.32 - Нормы расхода химических материалов для варки и беления ровницы, % от массы ровницы

Примечания

1 При обработке лубяной ровницы из смеси короткого волокна и очеса без давления расход каустической соды повышается до 14 % (вместо 8,5 %, предусмотренных при обработке под давлением).

2 При отсутствии хлорамина применяется обработка гипохлоритом натрия, при этом расход жидкого хлора составляет 2 %, а расход каустической соды увеличится на 2,4 %.

3 При большом содержании на моченцовом волокне покровных тканей и при наличии мягкой воды предусматривается расход мыла в количестве 1,0 %.

Варка и беление льняной и льносодержащей пряжи в бобинах производятся в основном только на тех предприятиях, где нет своей прядильной фабрики. Обработку льняной, льнолавсановой пряжи производят в аппаратах типа ОБ-500Л при модуле ванны 1:8,5, плотности намотки 0,32-0,37 г/см³, загрузке 500 кг, а хлопчатобумажной - при модуле ванны 1:13, плотности намотки 0,23-0,25 г/см³ и загрузке 300 кг. Обработку пряжи в мотках осуществляют в аппаратах с насосом при модуле ванны 1:7 и в аппаратах Зворыкина при модуле ванны 1:19. Режимы варки и беления пряжи в бобинах и нормы расходов химреактивов приведены в таблицах 2.33-2.35.

Типовые технологические режимы беления пряжи разработаны для получения 1/2 белой пряжи. Для получения 1/4 белой пряжи количество перекиси водорода уменьшают на 25 %, концентрацию всех других компонентов не изменяют. Также не изменяются и другие параметры. Нейтрализацию серной кислоты после предварительного кислования производят каустической или кальцинированной содой. Допускается производить нейтрализацию как без слива раствора, так и после слива раствора. При обработке льнолавсановой пряжи концентрацию щелочи и активного кислорода в растворах снижают в соответствии с содержанием лавсанового волокна.

Таблица 2.33 - Технологические процессы варки пряжи в бобинах и мотках

Процессы обработки, состав раствора и параметры	Единица измерения	Обработка пряжи в бобинах		Обработка пряжи в мотках
Процессы обработки, состав раствора и параметры	Единица измерения	из льняного и оческового волокна (MI:8,6)	из льняного с 33 % лавсанового волокна (М1:8,5)	из льняного и оческового волокна (MI:7)	из льняного и оческового волокна (MI:19)
Щелочная варка
Кальцинированная сода	г/л	13,0-14,0	17,0-18,0	14,0-15,0	5,0-5,5
Каустическая сода	г/л	2,5-2,7	0,9-1,0	2,7-2,8	0,8-0,9
Бисульфит натрия	г/л	0,9-1,0	0,9-1,0	0,9-1,0	0,4-0,5
Силикат натрия	г/л	0,9-1,0	0,25-0,35	0,9-1,0	0,4-0,5
Смачиватель	г/л	0,25-0,35	6,7-7,0	0,25-0,35	0,1-0,15
Щелочность в пересчете на едкий натр	г/л	7,7-8,0		4,5-8,8	2,7-3,0
Продолжительность обработки:
подогрев до 95 °C - 98 °C	мин	40	40	40	40
обработка при 95 °C - 98 °C	мин	120	120	120	120
Промывка
Горячая вода при 65 °C - 70 °C с триполифосфатом	мин	20	20	20	20
Горячая вода при 65 °C - 70 °C с триполифосфатом	г/л	0,5-1,0	0,5-1,0	0,5-1,0	0,2-0,3
Горячая вода при 65 °C - 70 °C (два раза)	мин	10	10	10	10
Холодная вода при 10 °C - 20 °C	мин	10	10	10	10
Кислование
Уксусная кислота	г/л	1,1-1,2	1,1-1,2	1,1-1,2	0,4-0,5
Температура раствора	°C	25-30	25-30	25-30	25-30
Продолжительность обработки	мин	30	30	30	30
Промывка
Холодная вода при 10 °C - 20 °C (один раз)	мин	10	10	10	10

Щелочность растворов при обработке льнолавсановой пряжи создают добавлением кальцинированной соды и силиката натрия. Беление льняной и оческовой пряжи без лавсанового и с вложением лавсанового волокна можно производить не только жидкостным, но и запарным способом окислительной варки.

Таблица 2.34 - Типовые технологические процессы беления пряжи в бобинах и мотках способом окислительной варки

Примечание - Для беления льняной и оческовой пряжи можно применять запарной способ окислительной варки. При этом после разогрева до температуры 95 °C - 98 °C раствор сливают и в течение 30 мин производят запаривание при 95 °C - 98 °C без избыточного давления.

При проведении первой стадии технологического процесса окислительной варки (разогрев до 95 °C - 98 °C) расходуется большая часть щелочи, а главное активного кислорода, поэтому к концу процесса возможны случаи полного расхода кислорода, что приводит к преобладанию процесса щелочной варки.

Динамика расхода силиката натрия показывает, что концентрация его уменьшается в течение всего процесса. Поэтому для уменьшения отрицательных явлений, которые могут развиваться во второй стадии процесса (обработка при температуре 95 °C - 98 °C), разработан процесс, в котором вторая жидкостная стадия процесса заменяется процессом запаривания.

При окислительной варке суровой пряжи и ровницы удельная вязкость целлюлозы и добротность пряжи повышаются с меньшей потерей массы волокна, чем при щелочно-перекисной подготовке. При окислительной варке и уменьшенной концентрации щелочи в растворах при одном и том же содержании силиката натрия лучшие белизну пряжи и удельную вязкость целлюлозы можно получить, если в качестве щелочного реагента применять едкий натр. При этом резко снижается расход активного кислорода. При увеличении количества силиката натрия расход активного кислорода уменьшается.

При одной и той же концентрации в растворе силиката натрия и метасиликата натрия (по содержанию SiO₂) в метасиликатном растворе, несмотря на повышенное значение рН, расходуется меньшее количество активного кислорода. При окислительной варке в дистиллированной воде (очень мягкой без солей) пряжа имеет меньшую белизну (при большем расходе активного кислорода), чем при окислительной варке пряжи в более жесткой воде.

Таблица 2.35 - Нормы расхода химических материалов для варки и беления пряжи, % от массы пряжи

Химические материалы	Варка пряжи			Беление пряжи
	льняной и оческовый		льнолавсановой с 33 % ПЭ	льняной и оческовой		хлопчатобумажной		льнолавсановой на аппаратах ОБ-500Л
	на аппаратах ОБ-500Л	в мотках	на аппаратах ОБ-500Л	на аппаратах ОБ-500Л	в мотках	на аппаратах ОБ-500Л	в мотках	с 33 % лавсана	с 50 % лавсана
Кальцинированная сода	12,0	12,0	15,0					10,0	8,0
Каустическая сода	2,3	2,2	0,9	4,0	5,0	3,0	4,4	1,0	1,0
Бисульфит натрия	0,9	1,0	0,9	11,0	10,0
Силикат натрия	0,9	1,0	1,0	1,0	2,0	6,0	8,3	9,0	8,0
Уксусная кислота	0,9	0,9	0,3	0,3	0,3	1,4	1,8	1,0	1,0
Смачиватель типа ОП-10	0,3	0,3	0,8	1,5	1,0	0,4	0,8	0,3	0,3
Контакт		1,0		1,6	4,0
Триполифосфат	0,8	0,8		9,5	9,5	0,7	0,8	1,5	1,5
Серная кислота								1,6	1,6
Перекись водорода				0,2	0,1	4,0	4,3	5,0	4,0
Стеарокс						0,2

В настоящее время на предприятиях РФ используют в основном непрерывные способы беления льняной и полульняной ткани, для определенных артикулов ткани применяют полунепрерывные способы беления в джиггерах. Большинство льняных и полульняных тканей отбеливают в жгуте. Имеется тенденция к внедрению технологий беления расправленным полотном для универсальных линий. Особенно это актуально для полульняных, льнолавсановых тканей, тканей с цветными нитями и тканей подвижной структуры.

Для жгутового отбеливания используют линии ЛЖО-1-Л (классический вариант) или ЛЖО-1-Л-1 (сокращенный вариант). Линии отличаются числом секций. На ЛЖО-1-Л реализуется непрерывный щелочно-гипохлоритно-перекисный способ беления. Линия состоит из пяти секций, каждая секция имеет мойно-матерчатые машины со свободным жгутом МС-260-1Л, компенсаторы и аппарат АВЖ-1 л для запаривания или вылеживания ткани.

1-я секция предназначена для расшлифовки ткани. В классической технологии ткани пропитываются раствором гипохлорита и вылеживаются определенное время. В последние годы предприятия перешли на обработку ткани вместо гипохлорита раствором щавелевой кислоты, считая это более экономичным и способствующим повышению количества ткани. Режим обработки: ткань пропитывается раствором щавелевой кислоты с концентрацией 2-2,4 г/л при температуре 50 °C - 60 °C, отжимается и вылеживается в АВЖ от 1-1,5 ч, затем промывается водой в машине МС при температуре воды 50 °C - 60 °C. Есть предприятия, где внедрены технологии ферментативной расшлихтовки амилазами с последующей промывкой щавелевой кислотой.

2-я секция: обработка ткани щелочно-перекисном раствором, состоящим из пропитки ткани стабилизированным перекисным раствором, отжима, запаривания при температуре 85 °C - 90 °C в течение 1-1,5 ч в АВЖ, промывки сначала горячей водой 60 °C - 65 °C, потом холодной водой.

3-я секция: обработка раствором гипохлорита, включая пропитку, отжим, вылеживание в АВЖ 1-1,5 ч без нагревания, промывку в нескольких машинах МС холодной водой.

4-я секция: обработка щелочно-перекисным раствором для выравнивания белизны. Ткань или пропитывается раствором перекиси водорода, отжимается, запаривается, или вылеживается в растворе при температуре 80 °C - 85 °C в течение 1-1,5 ч. Затем промывается горячей и холодной водой. Предпочительно держать в растворе.

5-я секция: кисловка раствором серной или щавелевой кислоты с последующим вылеживанием в АВЖ 30 мин и промывкой холодной водой. После чего следует обработка раствором кальцинированной соды с концентрацией 0,6-0,8 г/л для нейтрализации остатков кислоты и окончательная промывка водой. Для повышения белизны ткани в последнюю промывную машину вводится оптический отбеливатель.

Данный технологический процесс отбеливания используют для наиболее трудноотбеливаемых тканей, например, изготовленных из ровницы окислительной варки. Так как ассортимент льняных тканей очень разнообразен, то предприятия используют и укороченные технологические схемы беления. Так, на линии ЛЖО-1-Л-1, имеющей три секции, не применяется гипохлоритная обработка, а используется только щелочно-перекисный способ беления.

Кроме жгутовых способов обработки, на предприятиях применяют поточные линии для беления тканей расправленным полотном.

На настоящий момент гипохлоритную обработку заменяют на бесхлорные технологии беления, где гипохлоритная обработка заменена на биоотварку или дополнительную стадию перекисного беления.

Подготовка пестротканых льносодержащих тканей

Льняная промышленность РФ выпускает достаточно большой объем пестротканей, которые изготовляют из окрашенной пряжи. Когда ткань не имеет белых участков и более чем на 80 % изготовлена из цветной пряжи, то в отделочном производстве для нее проводят только операцию расшлихтовки. Ткани, выработанные на основе вареной пряжи и ровницы, не подвергаются белению. Для них используется технология расшлихтовки (в растворах кислот, ферментов или щелочная расшлихтовка) или технологическая схема подготовки по операциям: расшлихтовка - щелочная отварка - кислование - промывка.

Типовое оборудование льнопроизводства

Современное оборудование для отварки, беления и крашения льняной пряжи в бобинах и навоях обладает более высокой универсальностью, унификацией и уровнем автоматизации. Отечественные аппараты подверглись существенному совершенствованию за счет введения вакуумирования, механизации и автоматизации управления, повышения удельной скорости циркуляции, снижения модуля ванны и др., например АКД и АКДС-601(602).

Новое поколение пряжекрасильных аппаратов типа АКД для крашения под давлением позволяет проводить процессы мокрых обработок при температурах выше 100 °C и повышенных статических давлениях, исключающих закипание рабочего раствора на всасывающей линии циркуляционного насоса и предупреждающих кавитацию. Для обработки паковок различных форм существует набор комплектующих изделий, состоящий из корзин, цилиндров или стержней для загрузки в них волокна, чесаной ленты в клубках и пряжи в бобинах. Цифровые индексы маркировки аппаратов означают: первые цифровые индексы указывают на объемы красильных баков, составляющие обычно 2, 3 и 6 м³, индекс "О" - степень автоматизации; последние индексы: 1 - аппараты для обработки волокна, чесаной ленты в клубках или ровницы; 2 - для обработки пряжи или ниток.

Применение вакуума - один из наиболее эффективных методов интенсификации процессов пропитки, обеспечивает быстрое объемное и равномерное поглощение воды и реагентов, т.е. рабочего раствора, что позволяет существенно повысить степень пропитки, сократить время заполнения красильного бака рабочим раствором и время крашения. Повышает качество продукции, снижает расход воды, пара и электроэнергии, ускоряет процесс фиксации красителя и т.п., при этом ускоряются диффузионные процессы.

На рисунке 2.24 показана технологическая схема скоростного аппарата АКД-601 (АКДС-601-Л), предназначенного для интенсивной жидкостной обработки (крашения, беления, промывки) непряденого волокна, льняной ровницы или чесаной ленты при температуре до 140 °C, рабочем давлении 0,4 МПа, вакууме до 90 %. В состав аппарата входят: 1 - расширительный сосуд, предназначенный для компенсирования изменяющегося объема жидкости при ее нагревании и охлаждении; 2 - отсек (80 л) для химических добавок (ОХД); 3 - охладитель, предназначенный для охлаждения раствора, поступающего в расширительный сосуд; 4 - красильный бак. В центре бака расположен стержень для фиксации носителя, в упор бака встроена обводная система 7 (байпас), обеспечивающая полный слив отработанного раствора из бака; 5 - вакуум-насос для обезвоздушивания текстильного материала; 6 - приготовительный бак с мешалкой М; 8 - осевой (реверсивный) циркуляционный насос, работающий с удельной скоростью циркуляции 30 л (кг)/мин, т.е. невысокой скоростью, что требуется для исключения гидромеханического повреждения ровницы или чесаной ленты; 9 - центробежный подпиточный насос, предназначенный для внесения добавок в рабочий раствор и создания в баке статического давления.

Рисунок 2.24 - Технологическая схема аппарата АКДС-601

Аналогичную схему имеют аппараты типа АКДС-602, предназначенные для обработки пряжи и ниток из натуральных и химических волокон, но в сравнении с ровницей и чесаной лентой пряжа и нитки более устойчивы к гидродинамическому воздействию циркулирующего раствора, что позволило повысить удельную скорость циркуляции до 60 л (кг)/мин с помощью центробежного насоса. Для изменения направления циркуляции в упор бака АКДС-602 встроен инвертор, т.е. устройство для переключения направления циркуляции раствора, а в остальном аппараты идентичны.

Дальнейшее совершенствование пряжекрасильного оборудования привело к созданию аппаратов типа АКДН для низкомодульного крашения при модуле ванны (5-9): 1. Неполное заполнение красильного бака жидкостью позволяет упростить конструкцию аппарата, так как отпадает необходимость в расширительном сосуде, подпиточном насосе и охладителе. Это способствует снижению в 1,5 раза расхода воды и сброса ее в канализацию. На предприятиях нашей страны установлены низкомодульные аппараты типа АКДН (например, фирмы "Хисака" (Япония), "Крантц" и "Тисс" (ФРГ)), отличающиеся низким модулем ванны (от 3,5: 1 до 15) и повышенной степенью автоматизации технологических процессов и управления на основе микропроцессорной техники.

Высокотемпературная красильная машина под давлением применяется для отварки, беления, крашения и промывки хлопкового, шерстяного и синтетического волокна, пряжи в мотках и бобинах под давлением или без давления.

Технические характеристики аппаратов типа АКДН приведены в таблице 2.36.

Таблица 2.36 - Технические характеристики аппаратов типа АКДН

Показатели	Загрузка
Показатели	10	25	30	50	100	200	-300	-500
Размер красильного бака, мм	450 х 810	500 х 1350	600 х 1500	900 х 1500	1200 х 1500	1400 х 1500	1600 х 1900	1700 х 1900
Площадь нагревания, м²	0,3	0,5	0,6	1,5	4,0	6,5	7,3	10,5
Мощность, кВт	4	5,5	7,5	11	15	30	37	55

Аппарат красильный под давлением АКД-6-2Л предназначен для беления, крашения и других мокрых обработок под избыточным давлением до 3 кг/см² и при температурах до 130 °C льняной пряжи в бобинах и льняной ровницы на катушках В льнопроизводстве также широко используются универсальные машины типа джиггеров и эжекторов.

Некоторые цеха модернизируется с установкой одно- и двухсекционных линий беления. Техническая характеристика односекционной отбельной линии обработки расправленным полотном: удельный расход на 1000 м ткани пара - 676 кг, воды - 1,5-2 м³. Типовая технологическая схема получения льняных и полульняных тканей на основе ровницы и окислительной варки представлена в таблице 2.37.

Таблица 2.37 - Типовая технологическая схема получения льняных и полульняных тканей на основе ровницы и окислительной варки

Входной поток	Этап процесса	Выходной поток	Основное технологическое оборудование	Эмиссии Концентрации растворов без учета разбавления промывными водами
Суровая льняная ровница	Окислительная варка ровницы с предварительным и заключительным кислованием	Отбеленная ровница	Котлы
Пряжа полубелая на основе отбеленной ровницы	Крашение кубовыми красителями	Окрашенная пряжа
Суровая полубелая ткань, ошлихтованная крахмальной шлихтой или полубелая ткань с цветной пряжей менее 50 %	Ферментативная расшлихтовка	Расшлихтованная ткань	Плюсовочно-накатное оборудование (Бенингер), джиггеры (Кюстерс, Мицерра), эжекторы (Soft floy), а также первые секции линий фирмы Бенингер, Вакаяма	Стоки - промывные воды, содержащие продукты ферментативного гидролиза крахмала (олигосахариды и простые сахара), фермент амилаза
Расшлихтованная ткань	Щелочно-пероксидное беление (повтор стадии для льняных и полульняных тканей)	Отбеленная ткань		Стоки - промывные воды, содержащие щелочные реагенты (гидроксид натрия менее 0,1 г/л, каустическая сода менее 0,02, сода кальцинированная 1,3 г/л, силикат натрия < 1,2 г/л), перекись водорода (100 %) 0,05 г/л, триполифосфат натрия 0,1 г/л, мочевина 0,5 г/л, ПАВ 0,01 г/л, сернокислый магний 0,02 г/л Тепловыделение Вещества, загрязняющие воздух
Отбеленная ткань	Промежуточное беление для льняных тканей в растворах гипохлорита натрия (процесс, исключаемый из технологического режима)	Отбеленная ткань		Гипохлорит натрия 0,1 г/л, силикат натрия 0,03 г/л, перекись водорода 0,2 г/л, едкий натр 0,2 г/л Тепловыделение Вещества, загрязняющие воздух
Отбеленная ткань (кроме тканей с цветной пряжей)	Крашение активными или кубовыми красителями	Гладкокрашеная ткань	Джиггеры, эжекторы, специализированные линии для льняных и льносодержащих тканей для холодного способа крашения активными красителями (Бенингер), плюсовочно-запарного и термофиксационного способа, Амдес	Кубовый краситель или активный, триполифосфат натрия 0,2 г/л, синтамид 0,02 г/л, гидросульфид натрия 0,2 г/л, силикат натрия 0,1 г/л
Гладкокрашеная ткань и ткань с цветной пряжей	Аппретирование	Готовая ткань	Линии Амдес, ЛЗО, Текстима, Вакаяма	Крахмал или синтетические жирные кислоты, или воск, или глицерин, или силикат натрия, мыло 60 %, трагант, ультрамарин, нашатырный спирт, белый краситель (оптический отбеливатель)

Типовая технологическая схема получения серых льняных и полульняных тканей на основе ровницы щелочной варки приведена в таблице 2.38.

Таблица 2.38 - Типовая технологическая схема получения серых льняных и полульняных тканей на основе ровницы щелочной варки

Входной поток	Этап процесса	Выходной поток	Основное технологическое оборудование	Эмиссии Концентрации растворов без учета разбавления промывными водами
Суровая ровница	Щелочная варка	Отваренная ровница	Котлы для крашения пряжи DMS 04 HT, для волокна DIL-YARN	Раствор соли
	Прядение
Суровая ткань на основе пряжи вареной	Кислование и (или) ферментативная расшлихтовка или биоотварка	Расшлихтованная и подготовленная ткань	Рулонно-перемоточного типа (джиггеры), эжекторы, односекционные линии типа Бенингер, Амдес, Вакаяма	Ферменты амилаза и (или) пектиназа < 0,1 г/л Щавелевая, уксусная или серная кислота < 0,1 г/л
Расшлихтованная и подготовленная ткань	Печатание пигментами	Напечатанная ткань	Тканепечатные агрегаты и линии: Шторк, Уника, SACM	Красители, ПАВ
Напечатанная, расшлихтованная и подготовленная ткань	Заключительная отделка (аппретирование с использованием бесформальдегидных или малоформальдегидных аппаратов в зависимости от назначения ткани)	Готовая ткань	Линии Амдес, ЛЗО, Текстима, Вакаяма	Крахмал, или синтетические жирные кислоты, или воск, или глицерин, или силикат натрия, мыло 60 %, трагант, ультрамарин, нашатырный спирт

2.1.10.7 Типовые режимы подготовки и крашения чулочно-носочных трикотажных изделий

Технология отделки чулочно-носочных изделий определяется видом сырья и обрабатываемых изделий. Для четкого представления о технологической последовательности отделки чулочно-носочных изделий все основные виды выпускаемой продукции можно разделить на четыре основные группы:

1) чулки, носки, гольфы и колготки из хлопчатобумажной пряжи, из смеси хлопка с шерстью и синтетическими волокнами, из смеси шерсти с синтетическими волокнами, выпускаемые в отбеленном виде или подвергаемые крашению;

2) женские чулки из комплексной нити капрон или полиамидной текстурированной нити эластик гладкокрашеные;

3) чулки и колготки из одиночных текстурированных полиамидных нитей эластик левой и правой крутки, выпускаемые гладкокрашеными и не подвергаемые формованию или подвергаемые только полуформованию;

4) пестровязаные чулочно-носочные изделия или изделия из предварительно окрашенной пряжи. Изделия, связанные из суровых нитей, проходят основные отделочные операции по схеме: отваривание - промывка - крашение или печатание - промывка - отжим - сушка - формование (или прессование, или отделка на манекенах).

В таблице 2.39 приведены последовательность технологических операций и характеристика оборудования для отделки чулочно-носочных изделий, изготовляемых на вязальном оборудовании средних и низких классов из суровой пряжи и подвергаемых отвариванию, крашению, белению. Изделия из синтетических волокон перед крашением могут подвергаться предстабилизации (предфиксации) для предотвращения образования заломов и заминов в процессе крашения в машинах барабанного типа. Предфиксацию проводят и для деталей или купонов перед раскроем и пошивом, что облегчает стачивание деталей и исключает образование неровных морщинистых швов. В некоторых случаях промывку-релаксацию не выполняют, заменяя ее запариванием в терморелаксационных аппаратах или прессованием для чистошерстяных деталей с плосковязальных машин. Кроеные трикотажные изделия, как правило, изготовляются из уже отделанных полотен, поэтому на заключительном этапе они подвергаются прессованию или формованию. В некоторых случаях выполняют печатание и крашение штучных изделий (см. таблицу 2.39).

Таблица 2.39 - Технологические операции при отделке чулочно-носочных изделий из хлопка и его смесей с искусственными и синтетическими волокнами и из шерсти и полушерсти

Вид отделки	Операции	Оборудование
	Комплектование партии
Отбеленные	Отваривание - беление - аппретирование	Аппараты барабанного типа КТ - 100 "Колормат - 800"
Гладкокрашеные светлых тонов	Отваривание - беление - аппретирование	То же
Гладкокрашеные темных тонов	Отваривание - беление - аппретирование	То же
	Отжим	Центрифуга Тв-1200 или ФМБ-160-Тк-01, Колормат - 800
	Разборка по десятку пар	-
	Сушка-формование	Формовочные машины ЧНО-86, ЧНО-86А
	Браковка	Формовочные машины ЧНО-86, ЧНО-86А
	Складывание	-
	Упаковка	-

Изделия из синтетических нитей или из смеси синтетических и натуральных волокон, в которой доля синтетических волокон превышает 50 %, перед сшиванием подвергают предстабилизации (предфиксации) в аппаратах. Они представляют собой герметически закрывающийся горизонтальный автоклав. Изделия подвешивают на шпиндели каретки или укладывают в лотки, установленные на каретке. Загрузка изделий в каретку осуществляется вне аппарата. Затем каретку закатывают внутрь автоклава, дверцу герметично закрывают и включают насос. Воздух из камеры отсасывают с помощью вакуум-отсоса. После установления пониженного давления (60-80 кПа) в камеру подают насыщенный пар и при температуре 85 °C - 100 °C осуществляют запаривание изделий в течение 15-30 мин. По окончании запаривания снова включают вакуум-насос и отсасывают из камеры пар и воздух до давления 50 кПа, благодаря чему пар удаляется из изделий и изделия подсушиваются. После полного цикла обработки, продолжительность которого 30-45 мин, камеру открывают, каретку с изделиями выкатывают и в камеру закатывают новую каретку. Предварительное вакуумирование ускоряет релаксацию, так как облегчает проникание влаги внутрь волокна.

Кроме того, обработка при пониженном давлении в отсутствии воздуха исключает окислительные процессы, которым особенно подвержены полиамидные волокна.

Технологические параметры предстабилизации:

- разрежение в камере 90 %;

- продолжительность вакуумирования 2-3 мин;

- температура нагревания 85 °C - 95 °C;

- продолжительность обработки паром 15-25 мин;

- разрежение после второго вакуумирования 85 %;

- продолжительность вакуумирования 3-5 мин;

- общая продолжительность цикла обработки 40-50 мин.

Для предстабилизации может быть использована терморелаксационная камера или аппарат типа УКФ-72. Промывку-релаксацию штучных изделий, связанных из окрашенной пряжи, проводят в стиральных машинах различных конструкций. Изделия в мешках загружают в перфорированный барабан через загрузочный люк. Дверцу люка герметично закрывают, ванну заполняют моющим раствором и включают электродвигатель, который вращает барабан с заданной частотой. В нижней части ванны расположен змеевик с паром для нагревания моющего раствора. Машины выпускаются с загрузкой от 10 до 100 кг изделий. Модуль ванны от 1:10 до 1:30, расход воды 50-70 л/кг обрабатываемых изделий. Температура моющего раствора составляет 30 °C - 40 °C. Общая продолжительность цикла обработки - 40-50 мин.

Промывку-релаксацию проводят в растворах неионогенных ПАВ (синтанол, синтамид) концентрации 0,5-0,6 г/л. Далее изделия промывают водой и аппретируют. Изделия из чистошерстяной пряжи обрабатывают 60 %-ным раствором уксусной кислоты в количестве 0,1 г/л или проводят обработку для уменьшения свойлачивания и усадки. Изделия из синтетических волокон обрабатывают антистатиками. После промывки-релаксации в стиральных машинах изделия отжимают в центрифугах с загрузкой не более 20-50 кг. Например, центрифуга имеет вместимость от 20 до 50 кг. Загрузка в центрифугу изделий из чистошерстяной пряжи не превышает 20 кг, а чистошерстяных изделий до 16 кг. Продолжительность цикла составляет 15-20 мин.

Для беления чулочно-носочных изделий из хлопка и смеси хлопка с искусственными и синтетическими волокнами (детские носки, чулки, колготки, получулки, женские носки, выпускаемые в белом цвете) применяют белящий раствор, содержащий пероксид водорода, гидроксид натрия, силикат или метасиликат натрия, смачиватель и ООВ. Изделия, связанные из суровых нитей, подвергаются сначала отвариванию, далее размасливанию, а затем крашению. Технология крашения и составы красильных ванн при крашении чулочно-носочных изделий аналогичны технологии и составам, применяемым для крашения красителями соответствующих классов трикотажных полотен в периодически действующем оборудовании.

В агрегатах чулки подвергаются предфиксации (запариванию), крашению и сушке-формованию. Агрегат имеет цилиндрическую камеру, в которой осуществляются все перечисленные операции. Обработка чулок производится на металлических формах, установленных на восьми каретках, по 36 форм на каждой каретке. Две каретки находятся на участке обслуживания 1, вторая пара кареток в это время находится в камере, где осуществляются крашение и другие операции, третья - в сушильной камере 3, а четвертая - в дополнительном подсушивающем устройстве, расположенном за основной сушильной камерой.

Эта установка дает возможность обрабатывать не только капроновые чулки, но и колготки, и хлопчатобумажные чулки из пряжи высокой линейной плотности. По окончании загрузки формы съезжаются, верхняя часть камеры поднимается и каретки по направляющим поступают в камеру. Верхняя часть камеры опускается, герметично закрывается с помощью специальных затворов, и в нее подается пар. Продолжительность запаривания - 15-20 с, температура - 125 °C. Затем на изделия через форсунки распыляется раствор, содержащий краситель и текстильно-вспомогательные вещества. Использование принципа крашения путем распыления обеспечивает получение высоких экономических показателей, снижает расход воды, химических материалов, уменьшает объем сточных вод. Продолжительность крашения составляет 2-3 мин при температуре 115 °C - 120 °C. После крашения изделия промываются водой, подаваемой в камеру по трубопроводу. Вода с помощью сжатого воздуха распыляется через форсунки на изделия. По окончании крашения и промывки автоматически открывается затвор, колпак камеры поднимается и две каретки, находившиеся в ней, перемещаются в сушильную камеру, где осуществляются сушка и формование изделий.

Для сушки используется горячий воздух, засасываемый из помещения вентиляторами. Для нагревания он проходит на своем пути калориферы и подается в верхнюю часть камеры, а оттуда поступает на изделия (сверху вниз). Отработавший влажный воздух удаляется из камеры по специальным каналам, соединенным с общецеховой вентиляционной системой. Высушенные и отформованные изделия опять поступают в зону обслуживания, где рабочий снимает их с форм, укладывает в лотки или на столы, расположенные рядом с рабочим местом, и надевает новую партию изделий. Продолжительность цикла составляет 5-7 мин. Весь процесс автоматизирован, кроме съема и надевания изделий на формы. Производительность - 320-540 пар/ч. Агрегат для отделки трикотажных изделий представлен на рисунке 2.25.

Рисунок 2.25 - Агрегат для отделки трикотажных изделий

Единовременная загрузка изделий в машину - 70-80 капроновых чулок или 60 эластичных и хлопчатобумажных изделий. Максимальное давление пара в камере - 300 кПа, расход воды без повторного использования - 510 л/ч, с повторным использованием - 60 л/ч.

Обработку чистошерстяных изделий проводят при модуле 1:20. Сначала изделия промывают, затем хлорируют и красят. Хлорирование проводят в растворе дихлоризоцианурата натрия при рН 3,5 в присутствии муравьиной кислоты. Температура обработки - 20 °C, продолжительность - 20-30 мин. После хлорирования изделия промывают и проводят антихлорирование в растворе метабисульфита натрия при температуре 35 °C в течение 15 мин. Затем изделия снова промывают, нейтрализуют и окрашивают металлокомплексными красителями. Краткая характеристика отделочного оборудования для трикотажных изделий приведена в таблице 2.40.

Таблица 2.40 - Краткая характеристика отделочного оборудования для трикотажных изделий

	Марка оборудования
Количество форм, шт.	6	12	22
Энергоисточник	Электроэнергия
Установленная мощность, кВт	8,6	12,72	17,75
Температура в камере, C	До 200	До 200	До 200
Производительность при отделке носков, пар/ч
- после крашения и отжима до влажности не более 50 %	150-180	180-250	260-350
- в том числе и до 15 % - 20 % перед формировкой	До 200	До 300	До 450

Использование нового поколения оборудования позволяет получать штучные трикотажные изделия с улучшенным качеством формирования и стабилизации, экономить электроэнергию не менее чем в три раза, увеличить съем продукции с занимаемой площади в 2,7 раза. При этом себестоимость заключительных операций снижается в 2-2,5 раза. Так, аппарат КТ-100 представляет собой перфорированный барабан из нержавеющей стали, разделенный вертикальными и радиальными перегородками на девять секций, каждая из которых имеет заправочное отверстие, закрываемое крышкой. По окончании крашения и промывки изделия вручную выгружают в тележку, а затем транспортируют к центрифуге, где отжимают до влажности 50 % - 60 %. Далее их выгружают из центрифуги и направляют на разборку. Рабочий вручную разбирает изделия и складывает их по десять пар. Основным недостатком этой технологической цепочки является большое число ручных операций, необходимость перегрузки и транспортирования мокрых изделий от одного оборудования к другому.

Машины барабанного типа, соединяющих в себе обычную машину барабанного типа для жидкостных обработок и центрифугу, выпускаются многими фирмами России, Германии, Франции, Австрии и Италии. Использование этих машин позволяет увеличить производительность труда в 1,5-1,6 раза, снизить энергозатраты, расход воды и химических материалов. Благодаря снижению модуля обработки до 1:7 улучшается качество выпускаемых изделий. При этом значительно улучшаются санитарно-гигиенические условия труда, так как машина герметически закрыта и в процессе обработки нет выделений паров и воды. Организована автоматическая подача растворов. После загрузки изделий передняя дверца герметично закрывается, аппарат заполняется водой, из бачков, расположенных сбоку от машины, подаются концентрированные растворы химических материалов и красителей. Максимальная температура обработки - 104 °C, частота вращения барабана - 4-1000 об/мин. Вместимость ванны составляет 400 л, т.е. модуль крашения не превышает 1: 5.

Режим крашения женских чулок и колготок из текстурированной капроновой нити эластик в периодическом аппарате приведен в таблице 2.41.

Таблица 2.41 - Режим крашения женских чулок и колготок из текстурированной капроновой нити эластик в периодическом аппарате

Операция	Режим обработки		Состав ванны, г/л
Операция	температура, °C	время, мин	Состав ванны, г/л
Загрузка изделий	-	4	-
Наполнение ванны водой с одновременным подогревом	45	4	-
Подача химматериалов	45	2	0,5 смачивателя
Замачивание изделий	45	5-7	0,05-0,1 пеногасителя
Введение красителя	45	3
Нагревание ванны и крашение	45-98	10	По рецепту
Крашение изделий	98	20
Косвенное охлаждение	98-60	5-7
Слив раствора и промежуточный отжим при частоте вращения барабана 200 мин^-1	45	4
Наполнение аппарата водой, подогревание воды и промывка	-	5	-
Слив раствора	-	3	-
Промежуточный отжим при частоте вращения барабана 200 мин^-1	-	2	-
Отжим при частоте вращения барабана 500 мин^-1	-	4	-
Выгрузка изделий	-	3	-

После крашения и отжима изделия имеют остаточную влажность 18 % 20 % 5 %, поэтому они не требуют такой интенсивной сушки, как хлопчатобумажные или шерстяные изделия. Изделия разбирают и направляют на подсушку. Для этого используют камерные сушилки для сушки пряжи, туннельные конвейерные сушилки, сушильные барабаны или сушильные камеры. Выпуск изделий осуществляется в неформованном виде. Для повторного использования остаточных красильных ванн машина оборудована дополнительным бачком вместимостью 300 л, расположенным сбоку от нижней части машины. После окончания крашения или беления машина включается на промежуточный отжим с частотой вращения до 300 мин^-1. После промежуточного отжима и слива красильных растворов в запасной бак или в канализационную систему в машину подается вода для промывки. По окончании промывки изделия отжимаются.

Новейшие машины позволяют обрабатывать практически любые чулочно-носочные изделия и оснащены высокоэффективным фильтром для очистки рабочего раствора, поступающего в машину. Модуль обработки достигает 1:9... 1:10 против маломодульных машин с модулем 1:4,5... 1:5,5. Машины имеют вспомогательные баки для системы перекачивания рабочих растворов с целью их повторного использования. Постоянная циркуляция рабочего раствора и высокая частота вращения красильного барабана приводит к сильному пенообразованию, поэтому необходимо использовать малопенящиеся смачиватели или вводить в ванну пеногасители (СССР) концентрации 0,05-0,1 г/л. Далее изделия подвергают сушке и формованию.

Создано оборудование для непрерывной отделки и крашения чулок и колготок из полиамидной текстурированной нити эластик (Франция, СШA, Великобритания, Россия). Принцип обработки состоит в том, что каждая пара чулок или одни колготки в сложенном виде пневматически загружаются в сетчатую ячейку. После загрузки кассета поступает в зону крашения, где погружается в красильную ванну на 30-40 с. Скорость циркуляции раствора - 25 л/с, температура красильного раствора - до 90 °C. По окончании крашения кассета поступает в зону промывки проточной водой, далее в зону отжима, сушки горячим воздухом, нагреваемым паровыми или электрическими калориферами и продуваемым через изделия, помещенные в кассету. Пневмоотсос поочередно выгружает окрашенные изделия в контейнер. Производительность агрегатов варьируется от 750 до 1250 пар/ч, продолжительность цикла - 3-5,5 мин, расход пара - 200-250 кг/ч.

Барабанные красильные машины могут обеспечивать крашение трикотажных и других готовых изделий из различных видов сырья, применяются для использования специальных обработок, например, силиконового мягчения, ферментной обработки, влажного и сухого истирания (старения), отбеливания и стирки, отжима окрашенных изделий, что исключает необходимость использования центрифуги. Машины работают при низком модуле красильного раствора (М 1:10-1:4) с использованием системы впрыска и принудительной циркуляции красильного раствора для обеспечения максимальной равномерности крашения. Машина разработана и произведена для работы с корзиной открытого типа объемом 1318 л и с системой высокоскоростного крашения до 750 об/мин при потребляемой мощности не более 24 кВт. Высокая скорость при отжиме достигается благодаря установленному приводу и балансировочной системе. Характеристика оборудования для сушки, формирования и стабилизации трикотажных изделий приведена в таблице 2.42.

Таблица 2.42 - Характеристика оборудования для сушки, формирования и стабилизации трикотажных изделий

Установленная мощность, кВт	14,4	17,2	24
Размеры обрабатываемых колготок	12-14	От 18	12-18
Температура в камере, °C	200	200	200
Производительность, пара/ч	До 150	До 110	250-300

Сушильная машина состоит из двух перфорированных барабанов, охваченных двумя бесконечными конвейерными лентами-спутниками. В торцевой части барабанов установлены осевые вентиляторы. Воздух нагревается паровыми калориферами. Загрузка изделий в машину осуществляется вручную. Окрашенные и высушенные изделия выгружаются в контейнер. В состав линии может быть включен автомат для упаковки готовых изделий. Скорость движения лент-спутников плавно регулируется с помощью вариаторов от 0,3 до 1,5 м/мин. Диаметр цилиндров 350 мм, рабочая ширина цилиндров и лент-спутников 900 мм. Максимальная температура красильного раствора 95 °C 2 °C, максимальная температура сушки 120 °C. Для обеспечения ровной окраски циркуляционные насосы обеспечивают в процессе крашения интенсивную циркуляцию раствора и быстрое выравнивание температуры по всей ванне. Общая установленная мощность электродвигателей линии 87,7 кВт, производительность 750 пар/ч.

Отечественное оборудование для сушки, формирования и стабилизации детских и женских колготок из натуральных и смеси волокон обеспечивает проведение следующих операций: сушка, формование, стабилизация, глажение (прессование). Весь цикл технологической обработки разбит на четыре этапа, которые соответственно протекают в четырех зонах машины: I - зона обслуживания, где изделия вручную надевают на движущиеся формы и снимают с них по окончании цикла отделки; II - термическая камера для тепловой обработки изделий (сушка и стабилизация); III - зона прессования, на которой изделия разглаживаются; IV - зона охлаждения.

Аппарат для сушки, формирования и стабилизации детских и женских колготок представлен на рисунке 2.26.

Рисунок 2.26 - Аппарат для сушки, формирования и стабилизации детских и женских колготок

Нагрев воздуха может осуществляться паром (до температуры 130 °C при работе машины в режиме сушки) и электричеством (выше 130 °C при работе в режиме стабилизации).

Пресс, установленный на выходе из камеры, служит для окончательной отделки изделий путем пропаривания и глажения (прессования). Пресс состоит из двух вертикально расположенных плит. Температура в камере при высушивании составляет 80 °C - 130 °C, при стабилизации - 160 °C - 180 °C.

Пестровязаные чулочно-носочные изделия и изделия из окрашенного волокна в красильно-отделочном производстве подвергаются замачиванию, отжиму и сушке-формованию. Затем они направляются в выпускной цех, где проходят браковку, складывание и упаковку. Замачивание осуществляется в аппаратах барабанного типа в растворах, содержащих поверхностно-активные вещества, а иногда просто в воде. В процессе замачивания изделия могут быть подвергнуты аппретированию. Замачивание обеспечивает хорошие условия формования. В таблице 2.43 приводится режим замачивания чулочно-носочных изделий.

Таблица 2.43 - Режим замачивания пестровязаных носков в аппарате

Операция	Температура, °C	Продолжительность операции, мин
Загрузка изделий, наполнение аппарата водой и подогрев	20-45	15
Замачивание	45-50	20-25
Отжим		7
Выгрузка		3

Далее изделия разбирают и подвергают сушке, формованию, стабилизации. Для сокращения продолжительности отделки вместо замачивания изделия иногда запаривают в запарном устройстве формовочной машины или в терморелаксационном аппарате.

Отделка перчаток и варежек, по существу, не отличается от отделки носочных изделий из шерсти, полушерсти, смеси шерсти с синтетическими волокнами. Крашение и аппретирование проводят или в аппаратах барабанного типа, или в красильных машинах пропеллерного типа. Промывка-релаксация и валка перчаточных изделий проводятся в стиральных машинах. После отжима изделия подвергаются сушке-формованию в формовочных машинах. Принцип обработки в таких машинах тот же, что и в формовочных машинах для формования чулочно-носочных изделий. Отечественной и зарубежной промышленностью выпускается перчаточная формовочная машина. Для формования перчатки или варежки надевают на металлические формы и обдувают горячим воздухом в термокамере.

Некоторые изделия из шерсти, шерсти с пухом, смеси шерсти с синтетическими волокнами и пухом подвергают валке. Целью валки является уплотнение структуры изделия, повышение его теплоизоляционных свойств и улучшение внешнего вида. Валку проводят в стиральных или красильных машинах барабанного типа после промывки-релаксации. Валочный раствор содержит мыло и соду. После валки изделия промывают, отжимают и сушат. Температура валки составляет 40 °C - 45 °C.

2.2 Крашение

В следующих пунктах описаны общие принципы и наиболее часто используемые методы крашения для различных текстильных материалов, приведено типичное красильное оборудование, а также используемые текстильные вспомогательные вещества (ТВВ).

2.2.1 Общие принципы процессов крашения

Под крашением понимают физико-химический процесс взаимодействия волокнистых материалов с красителями, в результате которого волокно приобретает окраску, устойчивую к внешним воздействиям в процессе эксплуатации.

Процесс крашения текстильных материалов представляет собой самопроизвольный переход молекул или ионов красящего вещества из раствора в волокно. Поскольку процесс этот осуществляется в гетерогенной среде, его можно условно подразделить на несколько физико-химических стадий:

- диффузия красителя в растворе к поверхности волокна;

- адсорбция молекул красителя этой поверхностью. Этот процесс контролируется сродством (субстантивностью) красителя к волокну;

- диффузия их внутрь волокнистого материала. Эта стадия является лимитирующей (самой медленной). Краситель проникает внутрь через раскрывающиеся при набухании субмикроскопические поры;

- сорбция и окончательная фиксация на внутренней поверхности волокна.

Роль каждой из перечисленных стадий не всегда однозначна и определяется условиями проведения процесса крашения, природой красящего вещества и окрашиваемого волокна, а также средой, в которой осуществляется этот процесс.

Технологический процесс крашения можно проводить по периодическому, непрерывному и полунепрерывному способам, которые включают следующие этапы:

- приготовление красильного раствора;

- процесс крашения - пропитка красильным раствором;

- фиксацию;

- промывку и сушку.

Для фиксирования красителя в волокне в зависимости от его вида и класса красителя используют:

- насыщенный водяной пар (100 °C - 105 °C);

- перегретый водяной пар (140 °C - 180 °C);

- горячий сухой воздух (150 °C - 220 °C);

- ИК-излучение;

- токи высокой и сверхвысокой частоты.

Незафиксированный в процессе тепловой обработки краситель удаляют из окрашенного материала при его последующей промывке, режим которой определяется прежде всего классом используемого красителя.

Периодическим называют такой способ крашения, при котором партия волокна, пряжи или ткани в течение более или менее продолжительного времени (например, 20-90 мин, а иногда и более) окрашивается в одной красильной ванне. При этом все физико-химические стадии протекают одновременно, но с разными скоростями.

Необходимую концентрацию красителя и других вспомогательных веществ в красильном растворе устанавливают в соответствии с требуемой интенсивностью окраски текстильного материала и красящей способностью красителя.

Длительность процесса крашения и его температурный режим регулируют таким образом, чтобы за меньшее время достигнуть наибольшего выбирания красителя из красильной ванны и получить при этом наиболее равномерные и стойкие к действию различных факторов окраски.

По периодическому способу можно окрашивать волокна, чесаную ленту, жгут, пряжу, ровницу, трикотаж и ткань.

Непрерывным называют способ крашения, при котором окрашиваемый материал, непрерывным потоком проходя через красильную ванну, находится в растворе красителя ограниченное время, после чего проходит зоны: фиксации, промывки и сушки. При практическом осуществлении непрерывных процессов крашения стадии нанесения красильного раствора на текстильный материал и фиксирования красителя в волокне чаще всего разделяют. На первой стадии текстильный материал пропитывают в течение 1-3 с концентрированным раствором красителя при максимально высокой температуре (верхний предел ее определяется конструкцией пропиточного устройства, а также стойкостью красителя и окрашиваемого волокна к действию повышенных температур). В целях интенсификации процесса пропитки используют различные физические методы воздействия на окрашиваемый материал.

Полунепрерывные способы крашения заключаются в том, что пропитку текстильного материала, промывку и сушку проводят на оборудовании непрерывного действия, а фиксацию красителя - периодическим способом.

Оборудование для крашения текстильных материалов делится на три группы:

- для крашения волокнистой массы;

- для крашения пряжи и гребенной ленты;

- для крашения ткани и трикотажных полотен.

Отечественные аппараты для крашения волокна в массе - Тип АКД - аппарат красильный под давлением является универсальным и может использоваться также для отварки и беления, пропитки и промывки, обезвоживания. Обработка волокон производится при температуре 145 °C и давлении 3-4 атм. В зависимости от химической природы обрабатываемых волокон выпускаются следующие виды данных аппаратов: АКДС-С - скоростной; АКДУ-У - универсальный; АКД-А - с автоматическим программированным управлением технологическим процессом. Аппараты АКД выпускают в виде двух модификаций: модификация 1 предназначена для обработки волокна в виде ленты или ровницы; модификация 2 - для обработки пряжи и ниток.

Носители пряжи и ровницы представляют собой вертикальные стержневые конструкции из нержавеющей стали. Носители волокна - корзины с поддонами для паковок волокна. Носители ленты - стержни. Аппарат АКДС предназначен для ускоренного крашения. Длительность обработки сокращается за счет предварительного вакуумирования материала, интенсивной циркуляции раствора, высокого темпа разогрева.

Значительная часть смесовых тканей и материалов, выпускаемых хлопчатобумажной, шелковой и шерстяной отраслями, вырабатывается из волокон, которые подвергаются крашению перед прядением или ткачеством в виде пряжи и гребенной ленты. Крашение осуществляется в аппаратах периодического или непрерывного действия. Отечественный пряжекрасильный аппарат шкафного типа марки АПК-100 рассчитан на обработку 100 кг шерстяной, 120 кг хлопчатобумажной или 60 кг полиакрилонитрильной пряжи при давлении 0,05 МПа и температуре 108 °C, достигаемой с помощью теплообменника. Пряжу завешивают на специальные штанги двухъярусных кассет с учетом свободного провисания для возможной усадки, кассеты транспортируют на тележках и загружают в аппарат шкафного типа. Принцип обработки заключается в принудительном обмывании неподвижных мотков пряжи рабочим раствором, направление циркуляции раствора меняется. Основным недостатком аппарата является высокий расход химматериалов.

Периодическое крашение тканей и трикотажных полотен осуществляют в форме жгута или расправленным полотном. Для крашения расправленным полотном используют в основном красильно-роликовые машины (джиггеры), а для крашения в жгуте - красильные барки и красильные эжекторные машины.

Красильные эжекторные машины особенно широко используются для высокотемпературного (120 °C - 140 °C) крашения тканей и трикотажных полотен из химических волокон. В них движение ткани осуществляется током жидкости, что исключает деформацию окрашиваемого материала. Машина состоит из нескольких секций (1-8), в каждую из которых загружают один жгут.

Машины эжекторного типа используют для обработки практически любых тканей.

Транспортировка жгута может осуществляться двумя способами:

- потоком циркулирующего рабочего раствора (гидродинамический способ);

- потоком газа, например, паровоздушной смеси (аэродинамический способ). Последний способ является наиболее прогрессивным и перспективным. Позволяет максимально быстро развивать высокие скорости движения ткани без деформации.

В зависимости от формы и конструкции ванны машины делят на котловые, трубные и тороидальные. Достоинство машин котлового типа состоит в возможности работы при низком модуле ванны. Модуль красильной ванны характеризует отношение массы красильного раствора к массе окрашиваемого материала. Модуль ванны большинства эжекторных машин не превышает 10 л/кг, а в машинах некоторых конструкций - 2 л/кг. Этим достигаются большая экономия воды, пара, красителей и химических материалов, снижение загрязнения окружающей среды. В среднем низкомодульная технология обеспечивает снижение расхода воды на 50 %, пара на 20 %, материалов на 40 % - 50 %. Соответственно, снижается количество сточных вод.

Вместе с тем снижение модуля ванны обуславливает уменьшение рабочего раствора, который служит средой для транспортировки жгута и осложняет его транспортировку за счет увеличения трения при соприкосновении жгута с механическими частями машины. Недостаток (согласно литературным данным) - плохая управляемость процессом и машиной в целом.

В машинах трубного типа полотно полностью погружено в раствор, не испытывает напряжения, не вытягивается, полностью отсутствует пенообразование, что положительно сказывается на работе насоса. Недостаток использования такого типа машин - больший расход химматериалов.

Примером современных котловых машин эжекторного типа являются красильно-промывные машины итальянского, чешского, китайского производства и др. (см. рисунок 2.27).

Рисунок 2.27 - Внешний вид эжекторной машины для крашения жгутом

Примеры современных эжекторных машин трубного типа приведены на рисунках 2.28 и 2.29. Представленные современные машины оснащены микропроцессорами, которые обеспечивают автоматизацию контроля дозирования (постоянное качественное дозирование). Минимальный модуль ванны для работы современных эжекторных машин котлового типа составляют 1: 3,5.

В настоящее время широкое распространение получили красильные машины, в которых движение жгута осуществляется по принципу "оверфлоу" или "софтфлоу", что означает принцип переливной трубы, отличающийся мягким воздействием потока на ткань по сравнению с вышеописанными эжекторными машинами.

Рисунок 2.28 - Схема длиннотрубной красильной машины для высокотемпературного крашения

Рисунок 2.29 - Внешний вид длиннотрубной красильной машины для высокотемпературного крашения

Способы непрерывного крашения тканей, как наиболее производительные, получили широкое распространение в хлопчатобумажной, льняной и шелковой промышленности. Линии и агрегаты для непрерывного крашения тканей комплектуются на основе базовых, унифицированных машин, которые можно агрегировать друг с другом в различных комбинациях, отвечающих задачам конкретного технологического процесса. В составы линий входят плюсовки, пропиточные машины с ваннами малого и большого объема, запарные машины, воздушные зрельники, промывные машины с ваннами открытого и закрытого типов и с устройствами для интенсификации промывки, отжимные устройства, сушилки и термокамеры.

В зависимости от способов крашения и волокнистого состава обрабатываемого материала выбирается и оборудование для крашения. На отделочных предприятиях России довольно широкое распространение получили линии типа ЛТК для термозольного крашения смесовых тканей. Эти линии отличаются повышенной универсальностью и многоцелевым назначением, они обеспечивают более равномерную окраску больших партий ткани, но при этом имеют более высокий расход красителей и химикатов и менее благоприятные условия прокрашивания из-за кратковременной пропитки ткани красильным раствором. Большой популярностью пользуется оборудование фирмы "Вакаяма" (Япония), которое состоит из двух автономных линий: секции для термозольного крашения и секции для плюсовочно-запарного крашения. Эти секции могут быть установлены в едином агрегате или работать индивидуально.

Плюсовочно-запарной способ крашения применяется при крашении активными, сернистыми, прямыми, кубовыми красителями. Он имеет следующие преимущества: нет колебаний оттенка с одной партии к другой, как при крашении в джиггере или по плюсовочно-роликовому способу; лучшая воспроизводимость; равномерность оттенка по кромкам и на концах ткани; экономия химматериалов, красителей, воды, пара и энергии, а также в низкой потребности площади, обслуживающем персонале, угарах ткани.

Современная линия для непрерывного крашения по плюсовочно-запарному способу должна быть применима для многих классов красителей и всех видов хлопчатобумажной ткани, льна, махровой ткани, корда, вискозы, смеси с синтетическими волокнами.

Классический пример линии крашения тканей прямыми и сернистыми красителями по плюсовочно-запарному способу приведен на рисунке 2.30.

1 - раскатное устройство; 7 - машина запарная роликовая; 2 - двухвальная плюсовка (4 шт.); 8 - ванны роликовые мойные (6 шт.); 3 - инфракрасная сушилка; 9 - воздушный зрельник; 4 - воздушно-роликовая сушилка; 10 - накатное устройство; 5 - цепная сушильно-стабилизационная машина 3-секционная; 6 - роликовая термокамера

Рисунок 2.30 - Линия термозольного крашения

Линия для крашения текстильных материалов по плюсовочно-запарному способу приведена на рисунке 2.31.

Рисунок 2.31 - Линия для крашения текстильных материалов по плюсовочно-запарному способу

Полунепрерывные способы применяются для окрашивания активными красителями тканей из целлюлозных волокон, натурального шелка и шерсти. Полунепрерывное крашение осуществляется по двум технологиям: "холодной" и "горячей". В холодном плюсовочно-накатном способе ткань плюсуется (пропитывается на плюсовке) красильным раствором и накатывается на накатной машине в рулон, в котором выдерживается при температуре цеха необходимое время (4-24 ч) для фиксации красителя. Во избежание обсыхания ткани в верхних слоях рулона его на время фиксации обертывают полиэтиленовой пленкой.

"Горячий" полунепрерывный способ крашения (Pad-Roll) осуществляется на плюсовочно-роликовых машинах, снабженных специальной тепловой камерой с ИК-излучателями.

Запарная камера на колесах снабжена двигателем для вращения ролика (~ 2000 м) во избежание затеков. Длительность фиксации красителя в таких камерах значительно меньше, чем в холодном способе (0,1-2 ч).

Преимуществами полунепрерывных способов крашения являются возможность окрашивания в разные цвета небольших партий ткани и высокая степень фиксации красителей. К недостаткам следует отнести необходимость дополнительных площадей (особенно в случае "холодной" технологии) для размещения рулонов ткани на время фиксации.

2.2.2 Крашение целлюлозных волокон

Волокна целлюлозы могут быть окрашены широким спектром красителей, а именно:

- активными;

- прямыми;

- сернистыми;

- кубовыми;

- нерастворимыми азокрасителями;

- пигментами.

2.2.2.1 Активные красители

Активные красители - водорастворимые красители общего строения X_n - Kp - A, где X_n - группы, придающие растворимость; Kp - хромофорная часть молекулы красителя; А - активный центр молекулы красителя. Хромофорная часть молекулы красителя с группами, сообщающими красителю растворимость, определяет цвет и растворимость красителя, сродство к волокну, способность к диффузии, устойчивость окраски к свету, действию окислителей и восстановителей. В активный центр молекулы красителя входят группировки, обеспечивающие химическую реакцию красителя с волокном с образованием ковалентной связи и благодаря этому повышенную устойчивость окрасок к мокрым обработкам и трению.

Достоинствами активных красителей, кроме высокой прочности окрасок к мокрым обработкам, являются широкая гамма цветов, яркость и чистота оттенков, хорошая воспроизводимость окрасок, недостатками - трудности при промывке и невысокая устойчивость к свету красителей алых и красных цветов.

Активные красители используют как для периодического, так и непрерывного способа крашения текстильных материалов из целлюлозных волокон; периодический способ применяют чаще для трикотажных материалов, пряжи, ровницы.

Периодические способы крашения активными красителями подразделяют на способ с последовательным введением красителя, электролита и щелочного агента, способ с одновременным введением красителя и электролита и способ с одновременным введением красителя, электролита и щелочного агента.

Первый, или классический, способ пригоден для всех активных красителей, но сложен, так как требует введения большого количества электролита в процессе крашения. Второй способ пригоден для красителей, практически не выбирающихся из раствора без электролита. Третий способ рекомендуется для красителей, медленно выбирающихся в присутствии электролита и щелочного агента, но требует тщательного контроля и автоматического поддержания скорости нагрева красильного раствора. Этот способ позволяет сократить продолжительность процесса крашения на 30-40 мин по сравнению с первым и вторым способом.

Способы крашения хлопчатобумажных тканей, пряжи и хлопка выбирают в зависимости от вида используемого красителя и типа оборудования.

При крашении активными красителями чрезвычайно важна промывка. Процесс промывки проводят при возможно большем модуле ванны и частой смене промывного раствора. Первая промывка холодной проточной водой необходима для удаления электролита и щелочного агента, последующие промывки горячими моющими растворами нужно проводить при температуре не ниже 90 °C и максимально близкой к 100 °C, что обеспечивает отмывание незафиксированного красителя.

Способ "плюсование - сушка - промывка" пригоден для красителей с индексом Х (имеют дихлортриазиновую активную группировку), причем насыщенные окраски могут быть получены лишь при использовании наиболее реакционно-способных красителей: золотисто-желтого 2КХ, ярко-красного 5СХ, красно-коричневого 2КХ. Фиксация красителя происходит на стадии сушки, когда температура ткани более 70 °C, а влажность 15 % - 25 %. Во избежание слишком быстрого высушивания температуру первой секции сушилки снижают. Для снижения опасности миграции красителя при сушке в красильный состав вводят хлорид натрия. Этот способ можно использовать для активных красителей с индексом "Т" для получения окрасок любой насыщенности.

Способ "плюсование - сушка - запаривание - промывка" наиболее универсальный, так как пригоден для красителей всех марок и получения окрасок любой интенсивности. Фиксация красителей происходит на стадии запаривания высушенной ткани, что создает наиболее благоприятные условия для взаимодействия красителя с волокном.

Способ "плюсование - сушка - плюсование - запаривание - промывка" является универсальным, пригодным для всех красителей и получения окрасок любой интенсивности. Достоинства способа заключаются в стабильности плюсовочного раствора и высокой скорости фиксации красителя. При крашении этим способом ткань плюсуют раствором красителя, сушат, а затем повторно плюсуют раствором щелочного агента и электролита, запаривают и промывают. Раздельное нанесение на ткань растворов красителя и щелочного агента позволяет увеличить скорость фиксации красителей благодаря использованию гидроксида натрия, не опасаясь гидролиза активного красителя. Фиксация красителя происходит после нанесения щелочного агента в процессе запаривания при температуре 102 °C - 105 °C.

Способ "плюсование - сушка - термообработка - промывка" имеет отличие, которое заключается в применении в качестве фиксирующей среды горячего воздуха (температура 140 °C - 200 °C). Средой, в которой протекает процесс фиксации, является расплав мочевины.

Достоинством этого способа является высокая производительность и высокая степень полезного использования красителей (для ряда красителей на 10 % - 15 % выше, чем при запарных способах), недостатком - потеря яркости оттенков.

Способ "плюсование - выдерживание - промывка" заключается в том, что ткань, оплюсованная раствором красителя и щелочного агента, поступает через камеру инфракрасного нагрева в тепловую камеру, накатывается в ней в ролик и выдерживается при повышенной температуре и влажности для фиксации красителя.

Во всех способах в состав красильных ванн добавляют мочевину, в случае плюсовочно-запарного крашения мочевина способствует растворению красителя, в термических способах плавится при температуре выше 114 °C и создает среду для диффузии красящего вещества внутрь волокна.

2.2.2.2 Прямые красители

Прямые красители - натриевые соли сложных органических сульфокислот общего строения Kp(SO₃Na) n, где SO₃Na - группа, придающая красителю растворимость; n = 2-4; Кр - хромофорная часть красителя, определяющая его цвет.

Прямые красители окрашивают целлюлозные волокна непосредственно из нейтральных или слабощелочных ванн в присутствии электролитов. Такой способ крашения называется прямым, отсюда и название класса красителей.

Способность прямых красителей самопроизвольно переходить из водного раствора на целлюлозное волокно обусловлена их особым строением. С увеличением молекулярной массы красителя, линейности и планарности его молекулы, цепочки сопряженных двойных связей сродство к целлюлозе возрастает. Взаимодействие прямых красителей с целлюлозным волокном осуществляется за счет водородных связей и сил Ван-дер-Ваальса.

Достоинствами прямых красителей являются экономичность, простота применения, хорошая воспроизводимость окрасок, легкая вытравляемость, широкая гамма цветов. К недостаткам относятся пониженная яркость и чистота оттенков, умеренная устойчивость окрасок к мокрым обработкам, необходимость проведения заключительных упрочняющих обработок.

Прямые красители наносятся непосредственно из красильной ванны вместе с солью (хлоридом натрия или сульфатом натрия) и вспомогательными веществами, которые обеспечивают смачивающий и диспергирующий эффект. Для этой цели используют смеси неионных и анионных поверхностно-активных веществ.

Периодические способы крашения осуществляют из нейтральных или слабощелочных растворов (рН 7-9), так как кислая среда снижает растворимость красителей и выбирание их целлюлозным волокном.

Крашение проводят в красильной ванне, содержащей (% от массы материала) прямой краситель - до 4 (для черных цветов - до 8), карбонат натрия, хлорид натрия (или сульфат натрия). Начинают крашение при температуре 30 °C - 40 °C в ванне, содержащей краситель и соду, в течение 30-40 мин ванну нагревают до оптимальной температуры, вводят хлорид натрия и красят при этой температуре 45-60 мин. При крашении плохо ровняющими красителями целесообразно вводить выравниватели, а соль добавлять в 2-3 приема.

При крашении в темные тона красильные ванны используют повторно, добавляя 50 % - 70 % красителя, 30 % - 50 % карбоната натрия, 30 % - 50 % хлорида натрия.

Далее материал промывают холодной и теплой водой и проводят закрепление окраски в ванне, содержащей закрепители в количестве 2 % - 5 % от массы материала (БЗК-У и др.) и уксусную 60 %-ную кислоту в количестве 0,5-1 г/л. Температура закрепительной ванны составляет 60 °C - 70 °C, время обработки - 20-30 мин.

При работе с биколом У и тексокленом БЗУ-М процесс ведут аналогичным образом, но из закрепительного состава исключают уксусную кислоту.

При крашении тканей прямыми красителями непрерывным способом ткань пропитывают красильным составом, содержащим краситель, карбонат натрия, гексаметафосфат натрия, смачиватель, при температуре 80 °C - 90 °C, отжимают до 80 % - 100 %, запаривают при температуре 100 °C - 103 °C в течение 1 мин, затем промывают и закрепляют в растворе закрепителя.

Для увеличения устойчивости получаемых на текстильных материалах окрасок прямыми красителями к мокрым обработкам можно использовать следующие методы:

- интенсификацию промывки посредством введения в состав ванны комплексообразующих веществ и диспергаторов (ПАВ);

- снижение растворимости нанесенного красителя за счет блокирования гидрофильных групп закрепления.

В последнем случае можно использовать:

- фиксирующие катионные агенты, которые образуют с анионным красителем солеподобное малорастворимое соединение. Для этой цели могут быть использованы четвертичные аммониевые соединения с длинными углеводородными цепями, полиамины и производные полиэтиленимина;

- соли металлов: сульфат меди и дихромат калия могут образовывать с определенными азокрасителями металлокомплекс с более высокой светостойкостью;

- средства на основе продуктов конденсации формальдегида с аминами, многоядерными ароматическими фенолами, цианамидом или дициандиамидом (использование этих продуктов конденсации приводит к образованию труднорастворимых аддуктов с молекулами красителя);

- диазотированные основания: после крашения материал подвергается диазотированию и затем соединяется с ароматическими аминами или фенолами, которые не должны содержать гидросолидирующие группы.

Экологические проблемы возникают при последующей обработке продуктами конденсации формальдегида или солями металлов. Поэтому метод, использующий фиксирующие катионные агенты (тексоклен БЗУ-М, бикол У, БЗК-У, олигозол), является часто применяемым. Однако соединения четвертичного аммония часто не поддаются биологическому разложению, токсичны для рыб и содержат азот.

2.2.2.3 Сернистые красители

Сернистые красители - нерастворимые в воде красители. Дисульфидная группировка, входящая в хроморфную часть красителя, способна восстанавливаться до сульфгидрильных групп, придающих красителю растворимость за счет диссоциации в щелочной среде. На заключительной стадии крашения лейкосоединения сернистых красителей окисляются до исходного пигмента.

Достоинствами сернистых красителей являются высокая экономичность, особенно при крашении в темные тона, способность окрашивать суровые и мертвые волокна, недостатками - ограниченная гамма цветов, умеренная устойчивость окрасок к различным воздействиям, сложность очистки серосодержащих сточных вод.

Сернистые красители используют для крашения тканей, к качеству окраски которых не предъявляются высокие требования.

В качестве восстановителей сернистых красителей могут применяться серосодержащие препараты: гидросульфит натрия, диоксид тиомочевины и сульфид натрия. Однако используют наиболее дешевый из них - сульфид натрия. В качестве альтернативных восстановителей также используются двойные системы из глюкозы и дитионита натрия, гидроксиацетона и глюкозы или формамидинсульфиновой кислоты и глюкозы.

Для приготовления красильных растворов сернистый краситель вместе со смачивателем затирают в пасту и вводят его в предварительно разогретый раствор, содержащий расчетное количество сульфида натрия и гидроксида натрия. Раствор нагревают при постоянной циркуляции до кипения и выдерживают до полного растворения красителя. Полноту растворения проверяют нанесением капли раствора на фильтровальную бумагу. При полном растворении красителя капля образует равномерно окрашенное пятно без осадка и светлого ореола. Красильные растворы перед употреблением фильтруют.

При периодических способах крашения в раствор вводят рекомендованное количество хлорида натрия и диспергатор.

Содержание ТВВ в красильном растворе в зависимости от выбранного сернистого красителя приведено в таблице 2.44.

Таблица 2.44 - Концентрации сернистых красителей и химреагентов при периодическом крашении тканей

Сернистый краситель	Содержание, % от массы текстильного материала
Сернистый краситель	Краситель	Сульфид натрия (62%-ный)	Карбонат натрия	Хлорид натрия
Желтый	2	2	0,5	40
Оранжевый	1	2	0,5-1	20
Бордо	1	2	2	10-20
Коричневый	1	2,5	2	30
Коричневый Ж	1	2	3	30
Коричневый К	1	1,5	2	30
Оливковый МК	1	2,5	1	20-30
Синий К	1	1,8	2-3	30
Синий 2К	1	1,8	2-3	30
Синий 3	1	1	2	30
Темно-синий	1	1	2	30
Чисто-голубой К	1	2,5	6	30
Ярко-зеленый Ж	1	0,8	3	30
Ярко-зеленый С	1	1,7	3	30
Черный П	1	1	3	30
Черный К	1	2	2	30

На заключительной стадии восстановленный краситель на волокне окисляют холодной проточной водой. Для увеличения прочности окрасок текстильный материал обрабатывают раствором, содержащим 2 % - 5 % от массы обрабатываемого материала закрепителя (тексоклен БЗУ-М, бикол У, олигозол) при температуре 50 °C - 60 °C в течение 20-30 мин.

Технология крашения хлопчатобумажных тканей сернистыми красителями непрерывным способом включает пропитку ткани раствором, содержащим краситель, восстановитель, гидроксид натрия, смачиватель, запаривание в паровой камере при температуре 100 °C - 102 °C в течение 40-60 с, окисление, промывку и закрепление катионными препаратами.

Крашение сернистыми красителями можно осуществлять на красильном проходном аппарате закрытого типа, в котором ткань многократно обрабатывается разогретым до температуры 85 °C - 90 °C красильным раствором и далее без запаривания поступает в промывные ванны. Окисление проводят, как правило, проточной водой, но для некоторых красителей (например, для сернистого синего) необходимо окисление раствором пероксида водорода в уксуснокислой среде. Закрепление проводят в присутствии уксусной 30 %-ной кислоты в случае применения формальдегидсодержащих закрепителей (ДЦУ, ДЦМ, У-2) и в нейтральной ванне при использовании Бикола У или БЗК-У.

В процессе крашения сернистыми красителями, помимо восстановителей, щелочи, поваренной соли, диспергирующих агентов, иногда применяют комплексообразующие агенты, а именно полифосфат или ЭДТА, чтобы избежать отрицательного воздействия щелочных металлов на процесс крашения. В качестве окислителей, помимо пероксида водорода, используют галогенсодержащие соединения, такие как бромат, йодат и хлорит.

Крашение водорастворимыми сернистыми красителями

Водорастворимые формы сернистых красителей получены путем введения в них групп, придающих растворимость (карбоксильных и тиосульфатных). Отечественные водорастворимые сернистые красители носят название тиозоли и берзоли.

При непрерывном способе крашения ткань пропитывают раствором, содержащим краситель, смачиватель, сульфид натрия при температуре 30 °C - 40 °C. Далее ткань запаривают при температуре 102 °C - 105 °C. В условиях запаривания происходит отщепление групп, придающих растворимость. На стадии последующей окислительной обработки лейкосоединение сернистого красителя переходит в исходную нерастворимую форму. На заключительной стадии окрашенную ткань тщательно промывают.

2.2.2.4 Кубовые красители

Кубовые красители - водонерастворимые красители общего строения Kp(CO)₂, где Кр - хромофорная часть красителя, (CO)₂ - карбонильные (хиноновые) группы, входящие в хромофорную часть красителя, в систему сопряженных связей. Процесс крашения кубовыми красителями включает следующие физико-химические стадии:

- восстановление кубового красителя в щелочной среде с образованием растворимой в воде натриевой соли лейкосоединения;

- адсорбцию натриевой соли лейкосоединения поверхностью волокна и диффузию ее в толщу волокнистого материала;

- окисление лейкосоединения в волокне до исходного кубового красителя.

Достоинства кубовых красителей - высокая устойчивость окрасок к мокрым обработкам и свету, возможность получения сложных оттенков. Недостатки кубовых красителей - трудоемкость технологии применения, ограниченность гаммы ярких красных и розовых цветов, недостаточная устойчивость окрасок к трению.

Различают следующие способы крашения кубовыми красителями:

- щелочно-восстановительный, в котором используется краситель, предварительно переведенный в динатриевую соль лейкосоединения;

- лейкокислотный, основанный на использовании недиссоциированной лейкоформы кубового красителя;

- суспензионный, при котором крашение осуществляется из водных суспензий, приготовленных из нерастворимого исходного кубового красителя с индексом Д.

Два последних способа предполагают перевод красителя в растворимое состояние непосредственно на ткани.

Кубовые красители производят в следующих выпускных формах: обыкновенный порошок - грубодисперсный гидрофобный порошок с высоким содержанием красителя; порошок для крашения - смесь красителя со смачивателем и диспергатором; порошок или паста для суспензионного крашения (с индексом Д) - высокодиспергированная форма кубового красителя в смеси с диспергаторами, смачивателями и другими вспомогательными веществами; пасты для печатания (с индексом П) - высокодисперсные суспензии красителей в смеси с антифризами, антисептиками, электролитами, диспергаторами, гигроскопическими веществами, катализаторами.

Периодические способы крашения кубовыми красителями. При крашении щелочно-восстановительным способом приготовляют растворы натриевой соли лейкосоединений кубовых красителей. При этом сначала готовят концентрированный раствор лейкосоединения, называемый маточным кубом, а из него - рабочие растворы. Для приготовления маточного куба краситель затирают в теплой воде до получения однородной суспензии, разбавляют водой до необходимого объема (50 л на 1 кг красителя), добавляют гидроксид натрия и при постоянном перемешивании вводят гидросульфит натрия.

Крашение щелочно-восстановительным способом осуществляется при оптимальной для каждого красителя температуре. В зависимости от красящих свойств кубовые красители разделены на четыре группы.

В группе 1 объединены красители с оптимальной температурой крашения 25 °C - 30 °C. Красители этой группы обладают наиболее низким сродством лейкосоединений к целлюлозному волокну и хорошей выравнивающей способностью. Красители окрашивают материал в присутствии электролита.

Красители группе 2 лучше всего сорбируются при температуре 45 °C - 50 °C. При крашении этими красителями электролит целесообразно добавлять только при получении окрасок средних и темных тонов.

Красители группы 3 обладают повышенным сродством лейкосоединений к целлюлозному волокну и плохой выравнивающей способностью. Лучшая сорбция этих красителей достигается при температуре 50 °C - 60 °C. Добавка электролита в начальной стадии процесса нежелательна.

Красители группы 4 характеризуются большим сродством лейкосоединений к волокну и высокой скоростью сорбции в начале процесса. Оптимальная температура крашения составляет 60 °C - 65 °C. Введение электролита в красильную ванну нецелесообразно.

Классический щелочно-восстановительный способ наиболее прост. Все компоненты вводят до начала крашения, не требуется тщательный температурный контроль, пригодны красители в любой выпускной форме. Однако при крашении этим способом трудно получить равномерную окраску вследствие высокой скорости выбирания лейкосоединений кубовых красителей целлюлозным волокном. Равномерность окраски можно улучшить снижением скорости выбирания лейкосоединения кубового красителя или повышением выравнивающей способности красителя.

Для получения ровных окрасок используют суспензионный способ крашения. В суспензионных способах крашения используют только тонкодисперсные выпускные формы кубовых красителей (с индексом Д). При двухванном способе крашения материал пропитывают суспензией при температуре не выше 50 °C. Затем восстановление и фиксацию красителя проводят в свежем щелочно-восстановительном растворе при оптимальной температуре. Однако применение суспензионного способа крашения в этом варианте не решает полностью проблемы получения ровных окрасок, так как краситель, даже равномерно нанесенный из суспензии, в процессе восстановления частично десорбируется с волокна и далее крашение осуществляется, как и при щелочно-восстановительном способе. Уменьшить переход красителя с волокна в восстановительный раствор можно путем использования интенсификаторов восстановления. Другим способом борьбы с переходом красителя является обработка текстильного материала после пропитки суспензией красителя раствором роданида калия, повышающего набухание волокна. После этого проводят обработку восстановительным раствором.

Чаще используют однованный суспензионный способ крашения, который отличается от двухванного тем, что после окончания пропитки суспензией в ванну вводят восстановитель и щелочной агент и крашение продолжают, как при щелочно-восстановительном способе. Невосстановленный кубовый краситель хорошо выбирается волокном на стадии пропитки суспензией красителя при температуре 85 °C - 90 °C в присутствии гидроксида натрия в течение 30-40 мин. Затем температуру ванны снижают до оптимальной, вводят гидросульфид натрия, требуемый по рецепту, и крашение продолжают.

Преимущество способа - получение более ровной окраски, но применение его возможно только на аппаратах, снабженных змеевиком или рубашкой, которые позволяют проводить расхолодку ванны. В этом случае процесс удлиняется на 20-30 мин за счет расхолодки. Хорошая ровнота крашения достигается при одновременном введении в красильную ванну суспензии красителя, гидроксида натрия и гидросульфита. Крашение начинают при температуре 18 °C - 20 °C. По мере повышения температуры краситель постепенно восстанавливается с образованием лейкосоединения и выбирается волокном. Температуру повышают со скоростью 1 °C/мин до оптимальной, при которой крашение продолжается еще 30 мин.

При использовании высокотемпературного варианта этого способа красильная ванна содержит суспензию красителя, диспергатор НФ, гидроксид натрия и восстановитель. Если используют красители, склонные к перевосстановлению, в состав дополнительно вводят глюкозу или нитрит натрия и триэтаноламин. В качестве восстановителей применяют диоксид тиомочевины, гидросульфит с добавкой формальдегида или ронгаль НТ. Крашение начинают при температуре 15 °C - 20 °C, затем быстро повышают температуру до 115 °C. При этой температуре процесс проводят в течение 30 мин, затем температуру понижают до 65 °C - 70 °C, добавляют гидросульфит натрия (1,5 г/л) и продолжают процесс еще 10 мин.

Лейкокислотный способ крашения является разновидностью суспензионного, так как лейкокислота кубового красителя обладает подобно исходному пигменту незначительным сродством к хлопку. Окрашиваемый материал пропитывают суспензией лейкокислоты в течение 20-30 мин при температуре 60 °C, затем добавляют гидроксид натрия и гидросульфит и крашение продолжают еще 40 мин. Для приготовления суспензии лейкокислоты готовый маточный куб медленно при перемешивании вливают в раствор, содержащий диспергатор НФ и уксусную кислоту в количестве, необходимом для нейтрализации гидроксида натрия и установления рН 5,5-6.

Отличительной особенностью лейкокислотного способа является незначительное влияние концентрации щелочи и восстановителя в проявительной ванне на фиксацию красителя волокном. Роль восстановителя заключается только в поддержании красителя в восстановленной форме.

Заключительная стадия крашения - окисление восстановленного красителя в исходную нерастворимую форму. От скорости окисления лейкосоединений зависит распределение красителя в волокне и прочность окраски к трению. При замедлении окисления окраска получается менее интенсивной и прочной. Универсальным окислителем лейкосоединений кубовых красителей является пероксид водорода. Наиболее жестких условий окисления требуют красители с низким сродством к целлюлозе. Красители с высоким сродством лучше окислять легкодействующими окисляющими агентами, возможно окисление кислородом, содержащимся в холодной проточной воде.

Для стабильности оттенка окраски необходимо проведение операции мыловки. При периодических способах крашения мыловку рекомендуется проводить при температурах, максимально приближенных к 100 °C в растворе моющего препарата концентрацией до 2 г/л в течение 20-30 мин.

Непрерывные способы крашения хлопчатобумажных тканей кубовыми красителями

Щелочно-восстановительный способ в непрерывных процессах используют для получения очень светлой окраски.

По этому способу ткань при температуре 40 °C - 60 °C пропитывают предварительно восстановленным в щелочной среде кубовым красителем, отжимают, запаривают при температуре 100 °C в течение 30-60 с, окисляют в воздушном зрельнике, затем на промывной линии окончательно окисляют до исходного пигмента, мылуют и промывают. Используя данный способ, очень трудно получить равномерную окраску средних и темных тонов вследствие высокой скорости выбирания тканью лейкосоединения красителя. Для крашения хлопчатобумажных тканей в средние и темные тона предпочтительно использовать суспензионный способ, который обеспечивает получение равномерной окраски любой интенсивности, допускает применение любых смесей кубовых красителей и позволяет получить равномерно окрашенные партии тканей практически неограниченной длины.

Для этого способа пригодны только тонкодисперсные выпускные формы красителей: порошки и пасты с индексом "Д". Из этих двух форм в крашении с промежуточной сушкой лучше использовать пасты, так как они содержат меньшее количество ПАВ, чем порошки, и поэтому менее склонны к миграции.

Суспензионный двухванный способ с промежуточной сушкой заключается в том, что ткань плюсуют суспензией красителя при температуре 40 °C - 45 °C, сушат, затем вновь пропитывают щелочно-гидросульфитным раствором на плюсовке, пропускают через запарную камеру, где в атмосфере насыщенного пара при температуре 102 °C - 105 °C при отсутствии кислорода происходят восстановление и фиксация красителя, затем проводят окисление, мыловку, промывку. В качестве ингибитора миграции используют альгинат натрия, манутекс, ламитекс. Пропитку щелочно-восстановительным раствором проводят при температуре 20 °C - 25 °C. Проявительный раствор содержит гидроксид натрия, гидросульфит и электролит (чаще используют хлорид натрия). Из плюсовки ткань поступает в запарную камеру, далее проходит воздушный зрельник, где частично окисляется. Полное окисление достигается в промывных ваннах: при промывке холодной проточной водой и в растворе окислителя в кислой среде. В качестве окислителя чаще всего применяют пероксид водорода. После окисления ткань промывают теплой водой, мылуют при температуре, близкой к температуре кипения, раствором моющего препарата, промывают горячей и холодной водой. На выходе ткань высушивают на сушильных барабанах.

Суспензионный двухванный способ без промежуточной сушки можно осуществить на линии, состоящей из двух плюсовок, запарной камеры и промывной части. Нанесение на ткань достаточного количества гидросульфита и едкого натра возможно при соответствующей разнице между отжимами на первой и второй плюсовках. Повышению поглощения способствует прохождение ткани, оплюсованной суспензией красителя, после первой плюсовки через воздушный зрельник. При этом волокно набухает и впитывает влагу, унесенную из первой плюсовки, что увеличивает возможность выбирания раствора из второй плюсовки. Перепад степени отжимов на первой и второй плюсовках должен быть максимальным.

Важным преимуществом способа является исключение промежуточной сушки, что способствует снижению опасности появления на ткани брака, связанного с миграцией красителей при сушке. При этом в меньшей степени проявляется структурная неравномерность ткани и достигается экономия электроэнергии, пара и затрат труда.

Недостатки способа - трудность получения насыщенных окрасок, сход красителя в проявительный раствор, сложность управления процессом.

Однованный суспензионный способ крашения характеризуется тем, что ткань пропитывают суспензией красителя, содержащей восстанавливающий агент и щелочь, запаривают, окисляют, мылуют и промывают. Необходимым условием для способа являются использование плюсовки малого объема (10-15 л), обеспечивающей быстрое обновление раствора и смешение суспензии красителя и щелочно-гидросульфитного раствора непосредственно перед подачей раствора в плюсовку.

При этом важно выбрать такой восстановитель, чтобы ограничить или полностью исключить восстановление красителя в плюсовке. В качестве восстановителя используют диоксид тиомочевины или смесь его с гидросульфитом натрия, частично дезактивированным формальдегидом. Можно применять ронгалит с введением катализаторов восстановления.

Лейкокислотный способ крашения близок к суспензионному двухванному. Однако в отличие от суспензионного для лейкокислотного способа пригодны красители в любой выпускной форме, так как краситель сначала восстанавливается до натриевой соли лейкосоединения, а затем избыточная щелочность нейтрализуется до образования лейкокислоты. Способ сравнительно прост и может быть реализован на аппаратах, состоящих из плюсовки, воздушного зрельника и промывного агрегата. Самой трудной операцией является приготовление стабильной суспензии кубовой лейкокислоты. Для стабилизации суспензии в раствор вводят диспергатор, например, диспергатор НФ, в количестве 1-5 ч на 1 ч красителя. Нейтрализация должна производиться при интенсивном перемешивании.

В процессах крашения кубовыми красителями используют следующие текстильные вспомогательные вещества, которые могут попадать в сточные воды предприятия:

- восстановители: преимущественно дитионит натрия (гидросульфит) и производные сульфоксиловой кислоты;

- окислители: пероксид водорода, бихромат калия, перборат;

- щелочные агенты: карбонат натрия, гидроксид натрия;

- электролиты: хлорид натрия;

- диспергаторы: входят в состав выпускных форм красителей и используются при приготовлении красильных растворов;

- синтетические моющие средства: анионактивные или неионогенные ПАВ.

2.2.2.5 Нерастворимые азокрасители

Нерастворимые азокрасители синтезируют на волокне в результате реакции азосочетания азо- и диазосоставляющих. Сущность способа заключается в последовательной пропитке ткани сначала щелочным раствором азосоставляющей, а затем раствором диазосоставляющей. При этом в результате реакции азосочетания на волокне образуется нерастворимый азокраситель.

К достоинствам красителей относят экономичность, хорошую устойчивость окрасок к мокрым обработкам и свету, к недостаткам - плохую устойчивость к трению, трудоемкость технологии, ограниченность гаммы цветов.

В качестве азосоставляющих в настоящее время применяют азотолы, в качестве диазосоставляющих - диазоли. Диазоли представляют собой стабилизированные стойкие соли диазотированных азоаминов.

Крашение этими красителями представляет собой сложный процесс, который включает в себя ряд деликатных шагов:

- приготовление раствора нафтолята в процессе горячего растворения (нафтол растворяют кипячением с помощью каустической соды) или способом холодного растворения (нафтол солюбилизируют спиртом или целлозольвом, каустической содой и холодной водой). Для некоторых нафтолов добавление формальдегида также необходимо для предотвращения образования свободного нафтола;

- нанесение нафтолята на волокно с помощью периодического или набивочного способа;

- получение диазотированного основания реакцией с нитритом натрия и соляной кислотой (эту стадию можно избежать при использовании быстрорастворимых солей);

- образование азоидного красителя в волокне путем пропускания текстиля, предварительно пропитанного раствором нафтолята, через ванну, содержащую диазотированное основание или быстрорастворимую соль (добавление буферных агентов необходимо для контроля рН);

- последующая обработка путем промывки материала для удаления избыточного нафтола из волокна.

Окрашивать текстильные материалы нерастворимыми азокрасителями, синтезируемыми на волокне, можно периодическим и непрерывным способами.

При периодических способах крашения чаще используют азотолы АНФ, ХА, Ч, обладающие наибольшим сродством к целлюлозному волокну, но не исключено применение менее субстантивных азотолов (А, ОТ, ОА, ПА, МНА). Для повышения выбирания азотола волокном в ванну вводят электролит (хлорид натрия или сульфат натрия) в концентрации до 10 г/л для высокосубстантивных азотолов и до 50 г/л для азотолов пониженной субстантивности. Электролиты вводят постепенно в 3-4 приема: первую порцию через 15 мин после начала крашения, последнюю - за 15 мин до окончания азотолирования. Оптимальные температуры при проведении процесса азотолирования выбирают в зависимости от используемых азо- и диазосоставляющих. Последующее азосочетание проводят при температуре не выше 20 °C - 25 °C.

На практике крашение путем синтеза азопигментов осуществляют непрерывными способами по двум схемам:

- плюсование азотолом, плюсование диазосоставляющей, мыловка, промывка, сушка. Такая схема без промежуточной сушки очень экономична;

- плюсование азотолом, сушка, плюсование диазосоставляющей, мыловка, промывка, сушка.

Для азотолирования ткани применяют плюсовки с небольшим (15-20 л) объемом ванны с двукратным погружением. Температура пропиточного раствора составляет 35 °C - 90 °C. Обязательные условия азотолирования: применение прозрачных растворов азотолов, а также постоянная щелочность растворов.

При крашении с промежуточной сушкой ее лучше проводить в воздушных сушилках. Сушка на барабанах допустима, но необходимо обернуть тканью первые барабаны. Температура сушки составляет 60 °C - 80 °C.

Растворы диазолей чувствительны к колебаниям температуры и разлагаются при температуре выше 30 °C. Реакцию азосочетания проводят при температуре не выше 25 °C. Процесс сочетания завершается в зрельнике. Окрашенную ткань тщательно промывают и мылуют.

При крашении без промежуточной сушки обязательным условием является обеспечение нормального жидкостного баланса проявительной ванны. Для этого требуется создание перепада отжимов 25 % - 30 % между ваннами с азотолом и раствором диазоля. Отжим после азотолирования составляет 75 % - 80 %, а при последующем проявлении 100 % - 110 %.

В состав проявительного раствора при крашении непрерывным способом рекомендуется вводить 1-3 г/л диспергатора НФ.

2.2.3 Крашение шерсти

Шерсть может быть окрашена следующими красителями:

- кислотными;

- хромовыми;

- металлокомплексными 1: 1 и 1: 2;

- активными.

2.2.3.1 Кислотные красители

Кислотные красители являются соединениями анионного типа, и в общем виде формула кислотных красителей имеет тот же вид, что и для прямых красителей, Кр(SO₃Na)n. По химической структуре кислотные красители относятся к различным группам. Большей частью это сульфопроизводные моноазо- или дисазокрасителей, антрахиноновых, триарилметановых.

Кислотные красители окрашивают белковые (шерсть, натуральный шелк) и полиамидные волокна. Кислотные красители, обладают сродством к указанным волокнам, сорбируются на поверхности волокна, диффундируют через субмикроскопические поры вглубь волокна и закрепляются на активных центрах его внутренней поверхности силами межмолекулярных связей, главным образом ионных связей, образующихся между ионизированными аминогруппами волокнообразующего полимера и отрицательно заряженным анионом красителя. При наличии в молекулах кислотных красителей гидрокси- или аминогрупп, а также больших алкильных остатков красители могут фиксироваться на волокне и путем образования водородных связей, а также силами Ван-дер-Ваальса.

При взаимодействии кислотных красителей с волокном наибольшее значение имеют ионные связи, поэтому накрашиваемость волокна в данном случае зависит от числа и доступности аминогрупп в макромолекуле полимера, а также от положительного заряда волокна, который в свою очередь определяется кислотностью красильной ванны. Шерсть, шелк и полиамидные волокна окрашивают кислотными красителями из кислых ванн.

Кислотные красители значительно различаются между собой по скорости перехода на волокно, по выравнивающей способности и по устойчивости получаемых окрасок к мокрым обработкам. Эти свойства красителей тесно связаны с их сродством к волокну и диффузионной способностью. Кислотные красители принято подразделять на три группы: хорошо-, средне- и плоховыравнивающиеся.

Хорошовыравнивающиеся красители обладают относительно малым сродством к волокну и высокой диффузионной подвижностью, плоховыравнивающиеся - высоким сродством и малой диффузионной подвижностью; средневыравнивающиеся занимают среднее положение между красителями первых двух групп. Наибольшую практическую ценность имеют плоховыравнивающиеся кислотные красители, так как дают возможность получения окрасок наиболее устойчивых к мокрым обработкам и к валке.

Крашения кислотными красителями ведут из кислых сред, которая создается минеральной кислотой (например, серной) для хорошовыравнивающихся, органической (уксусной) для средневыравнивающихся и потенциально кислой солью (сернокислый аммоний или уксуснокислый аммоний) для плоховыравнивающихся кислотных красителей. Выбирание красителей можно регулировать рН красильной ванны, ведением в нее нейтральных электролитов; соблюдением определенного температурного режима крашения; добавкой в красильную ванну выравнивателей, что особенно важно при использовании плоховыравнивающихся красителей.

Уменьшение кислотности красильного раствора, а также введение в ванну хлорида или сульфата натрия способствуют замедлению выбирания красителя и повышению ровноты окраски.

Выравнивающие агенты играют важную роль в кислотном окрашивании. К этой категории относится ряд неионных, катионных, анионных и амфотерных поверхностно-активных веществ. В ванны с плоховыравнивающимися красителями рекомендуют добавлять выравниватели, в качестве которых могут быть использованы анионоактивные (диспергатор НФ, сульфонол различных марок) и катионоактивные (выравниватели АН и С12), а также некоторые неионогенные ПАВ, например, препарат ОС-20, синтанол ДС-10.

Шерстяное волокно и ткани окрашивают кислотными красителями по периодической схеме: замачивают водой при 40 °C, затем в ванну вводят раствор красителя и сульфата натрия и половинное по рецепту количество кислоты, доводят до кипения и выдерживают ткань в кипящем растворе в течение 40 мин. Далее вводят вторую половину необходимого количества кислоты и продолжают крашение еще 40 мин в кипящей ванне, затем охлаждают и ткань тщательно промывают. Кислоту вводят в два приема для снижения начальной скорости поглощения красителя и получения более равномерной окраски.

2.2.3.2 Хромовые красители

Кислотно-протравные (хромовые) красители по химическому строению и свойствам близки к кислотным красителям. Они растворимы в воде и окрашивают белковые волокна из кислых ванн подобно обычным кислотным красителям. Однако в отличие от последних они имеют специфическое строение, а именно содержат в своем составе определенные комплексообразующие группировки, способные к образованию комплексов с d-металлами. Благодаря этому краситель приобретает меньшую растворимость, повышается его светостойкость, что обеспечивает повышение устойчивости окрасок к различным видам физико-химических воздействий.

Для комплексообразования с ионами металлов могут служить следующие группировки:

Комплексообразующим металлом обычно служит хром, который наносится на волокнистый материал в составе хромовой протравы. При крашении шерсти в качестве протравы используют дихроматы калия или, реже, натрия или аммония (K₂Cr₂O₇, и (NH₄)₂Cr₂O₇). Поэтому часто эти красители называют хромовыми.

Участвующий в реакции комплексообразования атом хрома (III) взаимодействует как с красителем, так и с белковым веществом шерсти. В состав комплексов могут входить и координационно-связанные молекулы воды.

Крашение шерсти хромовыми красителями можно осуществлять с предварительным, последующим или одновременным хромированием.

Крашение с предварительным хромированием находит ограниченное применение из-за длительности процесса. При хромировании шерстяного волокна используют растворы дихромата калия, содержание которого составляет не более 25 % - 50 % от массы красителя. С целью предотвращения разрушения шерсти при восстановлении хрома (VI) до хрома (III) в раствор вводят слабые восстановители, например: тиосульфат натрия, тиомочевину (тиокарбамид), тиоцианат аммония, муравьиную или щавелевую кислоту (1 % - 1,5 % от массы волокна). Обработку шерсти начинают при 40 °C, в течение 1 ч раствор нагревают до кипения и хромируют при кипении около 1,5 ч. Затем волокно тщательно промывают и окрашивают в условиях, принятых для обычных кислотных красителей.

Наиболее широкое распространение получил способ крашения с последующим хромированием. Крашение шерсти по этому способу осуществляют в растворе, содержащем (в % от массы волокна): 0,5 % - 3,0 % красителя, 10 % сульфата натрия, 3 % - 5 % уксусной кислоты (30 %-ной). Красильный раствор нагревают до кипения в течение 30-40 мин и красят при этой температуре еще 45 мин. Затем ванну охлаждают до 70 °C - 80 °C и вводят раствор дихромата калия (0,5 % - 1,5 % от массы волокна). Хромирование проводят при кипении в течение 20-30 мин. После этого ванну охлаждают и промывают окрашенное волокно.

Для крашения с одновременным хромированием применяют лишь определенную группу так называемых однохромовых красителей, которые могут фиксироваться волокном в нейтральной или слабокислой среде до образования в красильной ванне труднорастворимых комплексов. К ним обычно относятся моноазокрасители, содержащие две гидроксильные группы или гидроксигруппу и аминогруппу в ортоположениях к азогруппе и имеющие такие заместители, как атомы галогенов, нитрогруппы.

Крашение шерсти однохромовыми красителями осуществляют в слабокислой среде при рН 6; вместо дихромата калия в качестве протравы применяют дихромат аммония, который труднее восстанавливается и медленнее вступает в реакцию комплексообразования. В результате этого краситель успевает перейти из раствора в волокно до того, как начнется образование труднорастворимого комплекса в красильной ванне. Вместо дихромата аммония можно применять смесь дихромата калия и сульфата аммония. При нагревании происходит разложение соли аммония, выделяющийся при этом аммиак улетучивается, вследствие чего ванна становится слабокислой (рН 5-7). В состав красильного раствора входят: краситель, дихромат калия, сульфат натрия и сульфат аммония.

Крашение начинают при 30 °C - 40 °C, в течение 30 мин раствор нагревают до кипения и красят еще 30-40 мин. По окончании крашения ванну охлаждают и промывают окрашенное волокно.

Применение хромовых красителей сопряжено с определенной экологической опасностью, так как при их использовании в сточные воды попадают ионы Cr⁶⁺, которые участвуя в окислительно-восстановительных процессах, губительно действуют на живые организмы водоемов. В связи с этим в ряде стран применение хромовых красителей запрещено, а в других, в том числе и в России, существуют законы, регламентирующие содержание солей хрома в сточных водах. Строгие экологические нормы требуют совершенствования технологий крашения хромовыми красителями и более высокой технологической дисциплины при их применении.

Наиболее кардинально решить экологические проблемы, связанные с загрязнением водоемов солями хрома, можно путем замены хромовых красителей на металлсодержащие.

2.2.3.3 Металлокомплексные красители

Металлосодержащие красители представляют собой готовые внутрикомплексные соединения моноазокрасителей с металлами - хромом или кобальтом. В зависимости от числа молекул красителя, приходящихся на 1 атом металла, различают комплексы состава 1:1 или 1:2.

Кислотные металлсодержащие красители, являющиеся комплексами состава 1:1, позволяют получать окраски с более высокой светостойкостью и устойчивостью к мокрым обработкам, чем обычные кислотные красители. Их применяют для крашения шерсти, полиамидного волокна и их смесей в средние и светлые тона. С увеличением интенсивности окраски ее устойчивость к мокрым обработкам и трению снижается.

Вследствие наличия в их молекулах сульфогрупп такие красители хорошо растворимы в воде и диссоциируют на ионы подобно обычным кислотным красителям. Они могут взаимодействовать с полиамидными и белковыми волокнами путем образования как ионных связей между сульфогруппами красителя и ионизированными аминогруппами, а также амидными группами волокна (как при крашении обычными кислотными красителями), так и координационных связей между атомом хрома и неионизированными амино- и гидроксигруппами.

Крашение проводят в сильнокислой среде при рН 1,9-2,2. В этих условиях практически все аминогруппы волокна ионизируются, в результате чего образование координационных связей с атомом хрома становится невозможным. На этой стадии красители закрепляются на волокне только ионными связями и сохраняют диффузионную подвижность, что и способствует выравниванию окрасок. При промывке окрашенной шерсти кислота удаляется, часть аминогрупп волокна снова переходит в неионизированное состояние. При этом возникают необходимые условия для комплексообразования, что и влечет за собою более прочное закрепление красителя в полимере. Поскольку крашение в сильнокислых растворах при повышенных температурах в течение длительного времени приводит к разрушению волокна, в красильную ванну обычно вводят выравниватели, что позволяет несколько снизить кислотность ванны и получать ровную окраску.

Крашение шерстяного волокна осуществляют следующим образом. В красильную ванну, нагретую до 40 °C - 50 °C, вводят выравниватель и серную кислоту. Шерсть замачивают в этой ванне, затем вливают раствор красителя. В течение 30-40 мин ванну нагревают до температуры кипения и красят в этих условиях не менее 1,5-2 ч. Далее ванну охлаждают, окрашенное волокно тщательно промывают, причем в последнюю промывную воду для нейтрализации остатков кислоты добавляют 25 %-ный водный аммиак (1-2 мл/л) и 5 %-ный раствор ацетата натрия (1-2 мл/л).

Кислотные металлосодержащие красители, являющиеся комплексами состава 1:2, применяют для крашения шерсти и полиамидного волокна, а также для печати по шерстяным и полиамидным тканям. Крашение красителями этой группы проводят в нейтральной или слабокислой среде, что способствует сохранению механической прочности волокна.

Натриевые, калиевые и аммониевые соли этих комплексов умеренно растворимы в воде. Повышению растворимости красителей способствует введение в их молекулы сульфонамидных (-SO₂NH₂) или метилсульфонильных (-SO₂CH₃) групп.

В качестве металлов-комплексообразователей при получении этих красителей обычно используют хром или кобальт, реже - никель, железо. Краситель удерживается волокном силами Ван-дер-Ваальса и водородными связями. В кислой среде образуются также и ионные связи между положительно заряженными центрами волокна (+NН₃) и отрицательно заряженным комплексом красителя. Однако этот процесс может осуществляться при рН 5-6, что очень важно для предотвращения деструкция волокна.

Для получения равномерных окрасок при крашении шерсти и полиамидного волокна комплексами состава 1:2 иногда применяют выравниватели типа препарата ОС-20. Кроме того, скорость перехода красителя из красильной ванны на волокно регулируют изменением температурного режима.

Крашение такими красителями осуществляют красильной ванны, рН которой составляет 5,5-6. В красильную ванну, нагретую до 30 °C - 40 °C, вводят растворы сульфата или ацетата аммония или уксусную кислоту и выравниватель и обрабатывают в ней волокнистый материал в течение 15 мин. Далее в ванну подают раствор красителя, медленно нагревают красильную ванну до температуры кипения и красят в этих условиях не менее 1 ч. По окончании крашения волокнистый материал тщательно промывают теплой и холодной водой.

Недостатками первого поколения металлокомплексных красителей комплекса 1:2 является их низкая растворимость и сложность получения равномерных окрасок на текстильных материалах. С целью устранения этих недостатков различными зарубежными и отечественными анилинокрасочными предприятиями в настоящее время производятся металлосодержащие красители комплекса 1:2, включающие одну или две сульфогруппы. Растворимость таких красителей достигает 50-80 г/л.

К отечественным металлсодержащим красителям с сульфогруппами относятся дешеры и совеланы.

2.2.3.4 Активные красители

Активные красители применяют для крашения не только целлюлозных волокнистых материалов, но и белковых и полиамидных волокон. В реакцию с активными красителями вступают в основном непротонированные аминогруппы этих волокон.

Крашение белковых и полиамидных волокон чаще всего проводят в две стадии. На первой стадии в кислой среде (добавка уксусной кислоты, сульфата аммония, ацетата аммония) волокно приобретает положительный заряд и анионы активных красителей подобно анионам кислотных красителей сорбируются ионизированными аминогруппами с образованием ионных связей. Краситель, перешедший на волокнистый материал, в дальнейшем образует с ним ковалентную связь. Эта реакция легче идет в нейтральной или слабощелочной среде, поэтому на второй стадии крашения в красильный раствор вводят щелочные реагенты.

Крашение шерстяных текстильных материалов осуществляют специально разработанными красителями, активными центрами которых являются бромакриламидные или дифторхлорпиримидиновые группировки, а также красителями с металлокомплексными хромофорными системами.

Бромакриламидные красители, в частности Ланазоли (Швейцария), отличаются высокой устойчивостью окрасок даже в насыщенных тонах, яркостью и чистотой оттенков. Эти красители содержат, как правило, более одной сульфогруппы, что обеспечивает им высокую растворимость в воде. Оптимальные значения рН при крашении шерсти ланазолевыми красителями составляют 4,5-5; эти красители можно применять при температурах около 80 °C и выше 100 °C. Отечественной промышленностью для крашения шерсти выпускаются специальные красители с маркой "Ш", которые содержат в молекуле монохлотриазиновую и -оксиэтилсульфонильные группы.

Для повышения ровноты окрасок шерсти активными красителями широко используют выравниватели; иногда хорошие результаты дает модификация самих красителей. Так, например, в этилсульфонильную группу винилсульфоновых красителей вводят группировку -N(СН₃)СН₂СН₂SO₃Н, которая при рН 5 и 100 °C медленно отщепляется, способствуя образованию в красителе группы, реагирующей с волокном. Постепенная фиксация красителя позволяет получать ровную окраску.

Крашение шерстяных текстильных материалов активными красителями можно осуществлять периодическими (волокно, лента, пряжа, ткань, трикотаж) или полунепрерывными (лента, ткань) способами. Технологии периодического крашения активными красителями всех типов близки и отличаются только режимами нагрева и значениями рН красильных растворов. Красильные растворы имеют следующий состав, в % от массы волокна: активный краситель или смесь красителей - 1-4, выравниватель - 1, аммоний сернокислый - 2, натрий сернокислый - 5-10, уксусная кислота - до рН 5-6. Крашение шерсти начинают при температуре 35 °C - 40 °C, затем красильный раствор нагревают до 80 °C - 100 °C и продолжают крашение 60-90 мин. После полного выбирания красителя красильную ванну охлаждают до температуры 80 °C, вводят 2 % - 4 %-ный раствор аммиака до рН 8-8,5 и обрабатывают окрашиваемый материал в течение 10-15 мин, затем окончательно промывают теплой и холодной водой и высушивают.

В качестве выравнивателей для равномерного окрашивания шерстяного волокна можно применять катионактивные и неионогенные препараты, а также их смеси, например выравниватель АН.

Полунепрерывный способ крашения шерстяных тканей осуществляется следующим образом: шерстяная ткань или лента пропитывается при комнатной температуре раствором, содержащим (г/л): активный краситель - Х, мочевину - 300, смачиватель - 10, гидросульфит натрия - 10 и уксусную кислоту до рН 5-5,5. Введение гидросульфита натрия и повышенное содержание мочевины необходимо для частичного разрушения поверхностного чешуйчатого слоя шерсти и лучшего проникания красителя. После 100 %-го отжима ткань накатывается в ролик, обертывается полиэтиленовой пленкой и выдерживается при температуре 20 °C - 25 °C в течение 24-28 ч. После этого материал обрабатывается водным раствором аммиака при рН 8-8,5 в течение 10-15 мин при температуре 80 °C для дополнительной фиксации красителя и более полного удаления незафиксированного красителя.

2.2.4 Крашение шелка

Шелк окрашивают теми же красителями, что и шерсть, за исключением металлокомплексных красителей комплекса 1: 1. Иногда используют прямые красители.

Натуральный шелк окрашивают прямыми красителями в слабощелочной, нейтральной или слабокислой средах. Прямые красители закрепляются не только посредством сил Ван-дер-Ваальса и водородных связей, но и ионными связями.

В светлые тона шелк красят в слабощелочном растворе, содержащем 2 % - 3 % (от массы материала) 60 %-го олеинового мыла и, иногда, 5 % - 10 % хлорида натрия, или в нейтральной ванне без добавки соли; в средние и темные тона - в нейтральной ванне в присутствии электролита. Крашение начинают при 40 °C, постепенно нагревают раствор до 90 °C - 95 °C и красят при этой температуре 1 ч. Затем ткань промывают теплой и холодной водой и обрабатывают в течение 15 мин в ванне, содержащей 5 г/л 30 %-ной уксусной кислоты.

Кислотные красители для крашения натурального шелка применяют ограниченно, так как большинство из них образуют на этом волокне недостаточно устойчивые окраски и уступают в этом отношении прямым и тем более активным красителям. Крашение шелка проводят, как правило, в присутствии 30 %-ной уксусной кислоты (2 % от массы материала) при температуре около 95 °C. Крашение шелка плоховыравнивающимися красителями рекомендуют проводить в присутствии ацетата аммония при 60 °C - 70 °C.

Активными красителями проводят крашение пряжи из натурального шелка и тканей для получения гладкого крашения, а также фона под вытравную печать. Лучшие результаты на натуральном шелке достигаются при использовании бромакриламидных и монохлордифторпиримидиновых красителей.

Крашение натурального шелка преимущественно осуществляется периодическим способом, реже полунепрерывным. По периодической схеме крашения можно осуществлять в зависимости от типа красителя в слабощелочной (щелочной способ) или слабокислой (кислотный способ) среде. В качестве щелочного агента обычно используют карбонат натрия (~ 2 г/л), который вводят за 30-40 мин до окончания крашения, а в качестве кислотного реагента - муравьиную кислоту, которая, как правило, вводится порциями в течение всего времени крашения. После окончания крашения натуральный шелк промывают в холодной проточной воде, в растворе СМС при температуре 85 °C - 95 °C, теплой воде и проводят операцию "оживка" в растворе, содержащем 3-4 мл/л 30 %-ной уксусной кислоты при температуре 30 °C.

Окрашивать шелковые ткани активными красителями можно и по полунепрерывной технологии, рекомендуемой для шерсти. Особенность заключается в составе плюсовочного раствора, который не содержит гидросульфита натрия и уксусной кислоты, так как фиксация красителя на шелке происходит в слабощелочной среде. При этом рН среды и продолжительность выдержки роликов с тканью определяются реакционной способностью красителя. Кроме того, в конце крашения не требуется обработка раствором аммиака. Заключительной стадией, как и при других способах, является "оживка".

2.2.5 Крашение текстильных материалов из синтетических волокон

2.2.5.1 Крашение полиамидных текстильных материалов

Полиамидными называются синтетические волокна, получаемые из полимеров, состоящих из повторяющихся простых структурных элементов:

полиметиленовые цепочки из групп -СН₂ в этих волокнах связаны между собой аминокислотными группировками - NH-CO- (ПА 6 и ПА 6,6).

Полиамидные синтетические волокна обладают ценными свойствами, близкими к свойствам натуральных белковых волокон - шерсти и шелка. Они легко окрашиваются различными видами красителей: дисперсными, а также кислотными, металлокомплексными (комплекс 1:2), активными и даже прямыми красителями. Однако на практике чаще всего используются кислотные красители.

К недостаткам полиамидных волокон относится неравномерность их структуры, которая после окрашивания проявляется в виде порока, называемого полосатостью окраски. Химической причиной полосатости является различное количество концевых аминогрупп, возникшее в результате различной длины полимерных цепей в волокне. Она проявляется особенно при крашении кислотными красителями. Для снижения этого негативного эффекта используют выравниватели конкурентного характера: анионоактивного синферол АН экстра, катионоактивного - выравниватель А, синтегал В7, синтегал В 20.

Крашение текстильных материалов из полиамидных волокон специально подобранными кислотными красителями чаще осуществляют по периодическому способу. Технология крашения полиамидных материалов отличается от крашения шерсти тем, что первая стадия крашения осуществляется в слабощелочной среде (рН 9-10), и только в конце процесса крашения в красильную ванну вводится уксусная кислота. Крашение начинается с замачивания текстильного материала из полиамидных волокон в теплой воде при температуре 30 °C - 40 °C, затем в ванну последовательно вводятся растворы аммиака, выравнивателя, красителя. Собственно, крашение начинается при постепенном повышении температуры в течение около 60 мин до кипения и продолжается при температуре кипения 40-50 мин, после чего следует введение уксусной кислоты до рН 5-5,5 и обработка в кислой среде в течение 15-20 мин в остывающей ванне, затем идет окончательное охлаждение и промывка.

Прямые красители

Полиамидные волокна можно окрашивать прямыми красителями в нейтральной или слабокислой ванне. Режим крашения аналогичен режиму крашения натурального шелка, однако более гидрофобное полиамидное волокно медленно окрашивается прямыми красителями, в связи с чем продолжительность крашения увеличивается. Получаемые окраски обладают высокой устойчивостью к мокрым обработкам, хотя вследствие замедленной диффузии краситель почти не проникает внутрь волокна и локализуется во внешнем слое.

Дисперсные красители

Дисперсные красители, используемые для полиамидных волокон, представляют собой в основном азосоединения и производные антрахинона.

Обычно крашение полиамидных волокон и изделий из них осуществляют дисперсными красителями по периодическому способу без интенсификаторов, при температуре ниже 100 °C. Краситель диспергируют в теплой воде и вводят в красильную ванну, содержащую неионогенный диспергатор. Крашение начинают при 30 °C - 40 °C, постепенно ванну нагревают до 80 °C - 95 °C, красят при этой температуре не менее 1-1,5 ч и еще 15 мин в остывающей ванне. Далее промывают окрашенное волокно теплой и холодной водой, а при получении насыщенных окрасок промывают в растворе моющего вещества при 30 °C - 50 °C. Крашение полиамидных тканей можно осуществлять по плюсовочно-запарному способу (для получения светлых и средних окрасок) или термофиксационному способу (для получения интенсивных темных окрасок).

Таблица 2.45 - Технология крашения текстильных материалов из полиамидных волокон дисперсными красителями по периодическому способу

N	Операции	Компоненты раствора	Концентрация, г/л	Температура, °C	Время обработки, мин	Примечание
1	Замочка	Смачиватель	0,5-2*	40-50	15
1	Замочка	Аммиак водный 25%-ный, мл/л	0,5	40-50	15
2	Введение красителя	Краситель, % массы волокна	0,1-2**	40-50	30
3	Нагревание			50-95	30
4	Крашение			95	60-90
5	Расхолодка и слив			95-50	30
6	Промывка	Теплая вода		40-45	60	Два раза по 30
		Холодная вода		15-20	30
* В зависимости от вида ПАВ краситель вводят в два приема. ** При крашении в черный цвет до 4 %.

Кислотные красители

Вследствие низкого поглощения красителей полиамидным волокном на нем не всегда возможно получение насыщенных интенсивных окрасок. Из кислотных красителей используют специальные марки моносульфопроизводных красителей, обозначенных индексом "ПА" (для полиамида). Такие красители имеют только одну сульфогруппу, т.е. молекула красителя занимает в волокне всего один активный центр. Если же использовать красители с двумя или тремя сульфогруппами, то одной молекулой красителя могут блокироваться два или три активных центра полимера, что приведет к получению менее интенсивных окрасок. При крашении текстильных материалов из полиамидного волокна необходимо применять выравниватели.

Крашение текстильных материалов из полиамидных волокон специально подобранными кислотными красителями чаще осуществляют по периодическому способу. Технология крашения полиамидных материалов отличается от крашения шерсти тем, что с целью достижения равномерных окрасок и в виду неустойчивости полиамидных волокон к воздействию кислот первая стадия крашения осуществляется в слабощелочной среде (рН 9-10) и только в конце процесса крашения в красильную ванну вводится уксусная кислота. Крашение начинается с замачивания текстильного материала из полиамидных волокон в теплой воде при температуре 30 °C - 40 °C, затем в ванну последовательно вводятся растворы аммиака, выравнивателя (ализариновое масло, ивалон К и пр.), красителя. Собственно, крашение начинается при постепенном повышении температуры в течение около 60 мин до кипения и продолжается при температуре кипения 40-50 мин, после чего следует введение уксусной кислоты до рН 5-5,5 и обработка в кислой среде в течение 15-20 мин в остывающей ванне, затем идет окончательное охлаждение и промывка. После крашения в темные тона окраску закрепляют с помощью специальных катионоактивных закрепителей отечественного производства (тексоклен БЗУ-М) или импортного (гидрокол КАN-200, базолан F, цибатекс PA/PN, прекорезерв РА, неофикс ПА, найлофиксан Р/РМ и др.).

Кислотные металлокомплексные красители

Для крашения полиамидных волокон используют металлокомплексные красители, которые позволяют получать устойчивые к мокрым обработкам окраски от светлых до темных тонов.

Наиболее часто применяют красители комплекса 1:2. К достоинствам металлокомплексных красителей 1: 2 относится высокая светостойкость окрасок. Такими красителями окрашивают полиамидные текстильные материалы из нейтральных или слабокислых ванн по периодическому способу, текстильный материал пропитывают составом, в который входят: выравниватель, уксусная кислота, сульфат аммония, повышают температуру до 95 °C, выдерживают 60 мин, после чего расхолаживают до 60 °C, вводят краситель, поднимают температуру до 95 °C, красят 60-90 мин, затем промывают неионогенными ПАВ и карбонатом кальция, далее промывают теплой водой.

Активные красители

Активные красители, используемые для шерсти, можно применять и для крашения полиамидных текстильных материалов. Процесс крашения проводится в слабокислых условиях (рН 4,5-5). Крашение начинают при 20 °C - 45 °C, а затем температуру повышают до кипения. На стадии последующей обработки используют неионогенные поверхностно-активные вещества и бикарбонат натрия или аммиак.

Наиболее эффективно использовать для колорирования полиамидных волокон специально синтезированные активные дисперсные красители. Они нерастворимы в воде и подобно обычным дисперсным красителям в слабокислой среде (рН4) равномерно и полно прокрашивают полиамидное волокно, а затем при подщелачивании ванны до рН 10,0-10,5 ковалентно фиксируются полимером. В результате на волокне образуется ровная и прочная окраска. Активными группами в молекулах дисперсных активных красителей чаще всего являются следующие: галогеналкиламиногруппы, галогенацильные, галогеналкиламиносульфонильные, галогенгетероциклические группировки. В результате использования дисперсных красителей с активной группой снижается экологическая нагрузка на сточные воды.

2.2.5.2 Крашение текстильных материалов из полиэфирных волокон

Полиэфирные волокна относятся к числу трудноокрашиваемых, что определяется следующими факторами: компактностью структуры; гидрофобным характером волокна; высоким электроотрицательным потенциалом волокна, не позволяющим его окрашивать анионными красителями; отсутствием в макромолекулах полиэтилентерефталата достаточного количества функциональных групп кислотного и анионного характера, способных химически взаимодействовать с красителями. Полиэфирные волокна (ПЭФ) окрашивают главным образом дисперсными красителями.

Для крашения полиэфирных текстильных материалов в настоящее время применяют высокотемпературные способы. Окрашивание полиэфирных материалов в атмосферных условиях (ниже 100 °C) в прошлом осуществляли с помощью переносчиков, в качестве которых применяли фенолы, ароматические кислоты, первичные амины и др. Большинство переносчиков относится к числу летучих, иногда токсичных соединений, что загрязняет рабочую атмосферу красильных цехов, осложняет очистку сточных вод и требует очень тщательной отмывки окрашенных материалов от остатков этих веществ. Поскольку эти вещества являются экологически вредными, в настоящее время окрашивание полиэфирных текстильных материалов проводят при высоких температурах -125 °C - 135 °C под давлением для периодических способов крашения и при температурах 200-210 °C для непрерывных термозольных способов.

Для крашения полиэфирных волокон чаще всего используют высокотемпературный процесс, осуществляемый в аппаратах автоклавного типа, работающих под избыточным давлением. В состав красильной ванны, помимо красителя, вводят диспергатор НФ и уксусную кислоту (до рН 5-5,5). Крашение начинают при 40 °C, за 30-45 мин ванну нагревают до 130 °C и красят при этой температуре 45-60 мин. После крашения волокно промывают и обрабатывают щелочным раствором восстановителя, например раствором дитионита натрия и гидроксида натрия. Восстановительная обработка и последующая промывка окрашенного материала обеспечивают наиболее полное удаление с поверхности волокна незакрепившегося красителя и улучшение устойчивости окраски к трению.

В процессе крашения возможны миграция олигомеров из полиэфирного волокна в красильный раствор и образование агломератов с красящим веществом, которые затем осаждаются на красильном оборудовании, особенно опасными являются триммеры этилентерефталата.

При осуществлении непрерывных способов крашения изделий из гидрофобных синтетических волокон дисперсными красителями особое значение приобретает быстрое разрыхление структуры волокна под действием высоких температур.

Из непрерывных способов крашения наибольшее распространение получил способ "термозоль", в основе которого лежит термическое воздействие на структуру волокна (нагревание до 180 °C - 220 °C). В этих условиях увеличивается частота и амплитуда тепловых колебаний отрезков цепей макромолекул, что вызывает увеличение числа и объема пор в структуре волокна. Одновременно значительно возрастает кинетическая энергия молекул красителя, что также способствует их переходу с поверхности внутрь волокна.

Ткань пропитывают при 80 °C составом, содержащим дисперсный краситель, г/л, загуститель (альгинат натрия), диспергатор, равномерно высушивают с целью исключения миграции красителя и подвергают термообработке в среде горячего воздуха при 180 °C - 220 °C в течение 30-90 с, промывают и сушат.

Загуститель вводят в пропиточную ванну для увеличения количества наносимого на ткань красильного раствора и предотвращения миграции красителя в процессе сушки окрашиваемого материала. Данный способ пригоден для крашения тканей из полиамидных и полиэфирных волокон в основном в светлые и средние тона. Для крашения по этому способу могут быть использованы дисперсные красители, устойчивые к сублимации при 180 °C - 220 °C.

2.2.5.3 Крашение текстильных материалов из полиакрилонитрильных волокон

Полиакрилонитрильные (ПАН) волокна являются гидрофобными и содержат анионные группы в молекуле. В результате они могут быть окрашены дисперсными и катионными красителями.

Дисперсные красители

Дисперсные красители используются для получения светлых или средних оттенков. Методы окрашивания соответствуют тем, которые используются для текстильных материалов из полиэфирных волокон. Однако крашение можно проводить при температурах < 100 °C без переносчиков. Кроме того, из-за хороших миграционных свойств дисперсных красителей выравнивающие агенты не требуются.

Катионные красители

Полиакрилонитрильные волокна окрашивают катионными красителями чаще всего по периодическому способу. Краситель замешивают в пасту с 30 %-ной уксусной кислотой и разбавляют горячей водой (90 °C). Волокно обрабатывают в водной ванне, содержащей уксусную кислоту и выравниватель, при 50 °C в течение 10 мин. Далее вводят раствор красителя, устанавливают нужное значение рН и затем нагревают красильную ванну до 85 °C со скоростью 1 °C в минуту. Иногда в красильный состав вводят глауберову соль. Далее еще более медленно (1 °C за 5 мин) продолжают нагревать красильный раствор до температуры кипения и красят волокно при этой температуре в течение 45-60 мин. После крашения ванну медленно (для сохранения эластических свойств волокна) охлаждают до 70 °C и затем промывают волокно водой.

В настоящее время разработаны и непрерывные способы крашения полиакрилонитрильных волокон. По непрерывному способу красят гребенную ленту, ткань, бархат, ковры, высокообъемную пряжу. Такие способы, основанные на использовании интенсификаторов процесса, например, резорцина и этиленкарбоната, способствующих, с одной стороны, снижению температуры стеклования волокна, а с другой - диспергированию и растворению красителя. Волокно пропитывают в течение 30 с при 90 °C - 95 °C в растворе, содержащем краситель, уксусную кислоту (до рН 4,5), выравниватель, интенсификатор (резорцин, или этиленкарбонат, или пропиленкарбонат). Для получения равномерной окраски в красильный раствор добавляют устойчивый в кислых средах неионогенный загуститель (мейрогум, индалку или сольвитозу). После отжима волокно запаривают при 100 °C - 105 °C в течение 1-2 мин, промывают горячей водой (70 °C - 80 °C), обрабатывают раствором моющего средства при 70 °C - 75 °C, снова промывают горячей (50 °C - 60 °C), теплой и холодной водой.

2.2.5.4 Крашение текстильных материалов из ацетатных и триацетатных волокон

В отличие от других регенерированных волокон целлюлозы, ДАЦ и ТАЦ являются гидрофобными, и поэтому они могут быть окрашены дисперсными красителями в условиях, аналогичных крашению ПЭФ-волокна.

Материалы из ацетатных волокон окрашивают дисперсными красителями по периодическому способу. Текстильный материал замачивают в растворе, содержащем смачиватель, гексаметафосфат натрия, уксусную кислоту до рН = 6-6,5, и выдерживают при температуре 40 °C в течение 10 мин, далее вводят краситель, затертый с диспергатором, нагревают до 80 °C и красят в течение 40-60 мин, после этого следует промывка моющим средством, а затем обработка антистатическим препаратом.

Текстильные материалы из триацетатных волокон окрашивают дисперсными красителями.

2.2.6 Крашение смеси волокон

Смеси натуральных и синтетических волокон становятся все более популярными в текстильной промышленности, поскольку это позволяет сочетать благоприятные технологические свойства синтетических волокон с уникальными свойствами натуральных волокон.

К наиболее распространенным смешанным текстильным материалам относятся ткани и трикотаж из смеси целлюлозных (хлопок, лен, вискоза) и полиэфирных волокон, из смеси шерсти с полиэфирным, полиакрилонитрильным или полиамидным волокнами. При производстве эластичных тканей и трикотажа к таким смесям добавляют в качестве третьего компонента полиуретановые нити (лайкра, спандекс и др.); при изготовлении тканей для нарядной женской одежды к традиционной смеси полиэфир - вискоза добавляют натуральный шелк, шерсть или лен.

Крашение волокнистых смесей всегда является более продолжительным и более сложным процессом, чем окрашивание индивидуального волокна. При окрашивании смесевых волокон могут применяться следующие варианты колористического оформления смешанных текстильных материалов:

- крашение с целью получения ровной однотонной (одноцветной) окраски, когда все компоненты в смеси имеют одинаковую окраску по интенсивности и оттенку;

- резервирование окраски на одной из волокнистых составляющих смеси, когда другие остаются незакрашенными;

- получение меланжевого эффекта, когда волокнистые составляющие имеют разную окраску. При этом разница в окраске может быть только по интенсивности или более существенной - по интенсивности и яркости.

Сложнее всего реализовать первый вариант колорирования ("тон в тон") смешанных текстильных материалов. В этом случае возможны два пути:

- изготовление смешанных текстильных материалов из индивидуально окрашенных в один цвет волокнистых составляющих;

- колорирование уже готовых текстильных материалов (тканей, трикотажных полотен, нетканых материалов).

При окрашивании "тон в тон" иногда можно использовать один и тот же краситель для разных волокон. Когда нужно использовать красители разных классов, процесс крашения легче контролировать в том случае, если выбранные красители имеют сродство только к одной из волокнистых составляющих. Крашение текстильных материалов из наиболее распространенных смесей волокон будет рассмотрено в следующих разделах.

2.2.6.1 Колорирование текстильных материалов из смеси полиэфирных и целлюлозных волокон

Целлюлозно-полиэфирные ткани имеют широкую область применения, практически используются для всех типов одежды и постельного белья. В качестве целлюлозного компонента могут быть использованы хлопковые волокна, льняные и вискозные штапельные волокна. Предпочтительное вложение волокнистых составляющих в ткани составляет 67:33 % (ПЭТФ: целлюлоза), для текстильных изделий бельевого назначения - 50:50 % и 20:80 %. Эти соотношения позволяют производить ткани сорочечного ассортимента любой плотности, трикотаж, костюмные, платьевые и плащевые ткани.

В процессах крашения смешанных тканей полиэфирную составляющую окрашивают дисперсными красителями, а целлюлозное волокно обычно окрашивают активными, кубовыми, сернистыми, прямыми красители или нерастворимыми гидроксиазокрасителями. Пигменты применяют для крашения таких материалов в светлые тона. На практике обычно применяют смеси дисперсных красителей с кубовыми или с активными.

Водные дисперсии дисперсных красителей проявляют неустойчивость в присутствии высоких концентраций электролита, а также склонны к щелочному гидролизу и разрушаются в щелочных растворах восстановителей. Поэтому крашение дисперсными красителями предпочитают проводить в интервале рН = 4,5-5,5, а удалять поверхностно закрепленный дисперсный краситель с целлюлозных волокон смешанных текстильных материалов обработкой щелочным раствором восстановителя.

Периодические методы крашения широко распространены для получения на смешанных текстильных материалах из целлюлозных и полиэфирных волокон окрасок любой интенсивности и цвета с помощью комбинации дисперсных и одного из пяти классов красителей анионного типа, окрашивающих целлюлозные волокна.

Если на производстве имеются красильные аппараты периодического действия, работающие под давлением (позволяет красить при температуре > 100 °C), то наиболее целесообразно проводить крашение на них. Из аппаратов автоклавного типа могут быть использованы специальные модификации красильной барки, красильно-роликовой машины, аппараты навойного типа и эжекторные.

Крашение смесью прямых и дисперсных красителей осуществляют по классической двухванной технологии: сначала закрашивают дисперсным красителем ПЭФ-составляющую при температуре 130 °C в течение - 10 мин, затем удаляют поверхностно закрепленный дисперсный краситель с целлюлозной и ПЭФ-составляющих с помощью щелочно-восстановительной операции. Вместе с операцией нейтрализации цикл составляет 90 мин. Далее следует окрашивание целлюлозной составляющей прямыми красителями при температуре 90 °C с последующими двумя промывками холодной водой (~ 2-10 мин). Весь цикл крашения составляет 6 ч.

Ускоренная однованная технология предполагает, что прямые и дисперсные красители вносят одновременно в ванну в начале процесса и повышают температуру до 130 °C для закрашивания ПЭФ-составляющей дисперсными красителями, далее снижают температуру до 80 °C - 90 °C, добавляют электролит и вновь снижают температуру до 60 °C - 70 °C и дают две холодные промывки. Общее время всего цикла однованного совмещенного способа крашения составляет 4 ч, т.е. на 2 ч короче, чем двухванного.

Крашение смесью активных и дисперсных красителей целлюлозно-полиэфирных текстильных материалов осуществляется по четырем методам периодического крашения:

- классический двухванный способ, по которому сначала красят дисперсными красителями ПЭФ-составляющую по обычной схеме крашения текстильных материалов из этих волокон, затем проводят щелочно-восстановительную очистку текстильных материалов от поверхностно закрепленного красителя. Далее красят целлюлозную составляющую активными красителями по обычной схеме крашения этих волокон данным классом красителей. В заключении проводят мыловку с целью удаления гидролизованного активного красителя;

- двухванный (менее классический) способ, по которому сначала красят активными красителями целлюлозную составляющую по обычной схеме, при этом упрощается операция мыловки (двойная промывка теплой водой для удаления щелочи и электролита). После этого следует крашение ПЭФ-составляющей дисперсными красителями по обычной схеме. На этой стадии крашения при температуре выше 100 °C полностью удаляется гидролизованный краситель. Общий цикл крашения по этой схеме составляет 7 ч. Ограничением в этом методе является выбор дисперсных красителей, не требующих щелочно-восстановительной обработки;

- однованный (ускоренный) совмещенный способ (1). Дисперсные и активные красители вводятся в красильную ванну одновременно, рН выдерживают в пределах 6,5. При достижении температуры 80 °C в ванну вводят электролит (Nа₂SO₄ - по рецептуре для активных красителей) и повышают температуру до 130 °C для окрашивания ПЭФ-волокон. После этого снижают температуру до 80 °C и добавляют щелочной агент для фиксации активных красителей на целлюлозном волокне и проводят операцию мыловки. Для этого способа выбирают дисперсные красители, образующие дисперсии, устойчивые при добавках большого количества электролита. Общий цикл крашения по этому способу составляет 5 ч;

- однованный совмещенный ускоренный способ (2). Дисперсные и активные красители вводятся в красильную ванну одновременно, где поддерживаются с помощью буферной системы рН = 9,0-9,5 и повышают температуру до 125 °C. При этом одновременно происходит окрашивание обеих составляющих красителями обоих классов. Только немногие дисперсные красители устойчивы даже в слабощелочной среде. Способ основан на большей зависимости реакционной способности активных красителей от температуры, чем от рН среды. Общий цикл крашения по этому способу составляет 5 ч.

Из непрерывных способов крашения целлюлозно-полиэфирных тканей наиболее значимыми являются способы крашения смесью дисперсных и активных красителей по термозольной технологии и смесью дисперсных и кубовых.

Для осуществления термозольного способа крашения смесью дисперсных и активных красителей применяют специально отобранные красители обоих классов. Для дисперсных красителей важна высокая степень фиксации в щелочной среде, для активных - высокая степень фиксации в условиях термообработки. Из активных красителей для термозольного крашения наиболее пригодны монохлортриазиновые красители. Наиболее экономичным является однованный способ термозольного крашения тканей из смеси волокон дисперсными и активными красителями. Для успешного проведения однованного процесса крашения необходимо особенно тщательно подбирать красители. Для расширения пригодности дисперсных красителей желательно снизить щелочность красильной ванны, так как для многих из них при введении в рабочий раствор щелочей наблюдается не только уменьшение фиксации, особенно при крашении в темные цвета, но и ухудшение устойчивости окраски. В качестве щелочного агента рекомендуется применять гидрокарбонат натрия. Технология крашения проста: ткань плюсуют раствором, в который, помимо красителей, входят: мочевина, гидрокарбонат натрия, альгинат натрия, смачиватель. После плюсования и сушки ткань подвергают термообработке, а в течение 1-1,5 мин при 200 °C промывают и высушивают.

Двухванный способ термозольного крашения смесью дисперсных и активных красителей включает: плюсование ткани раствором активного и дисперсного красителей без щелочного агента в присутствии диспергатора, мочевины, загущающего вещества, сушку, термическую обработку при 195 °C - 200 °C, плюсование раствором гидроксида натрия в присутствии хлорида натрия, запаривание ткани при 103 °C - 105 °C, промывку, сушку. В данных способах используют готовые смеси красителей импортного производства, что существенно уменьшает трудности при подборе близких по цветовым характеристикам красителей различных классов. К таким красителям относятся следующие: резакотоны (ф. "Байер", Германия), ремароны (ф. "Хехст", Германия), процилены (ф. "БАСФ", Германия) и др.

Технологический процесс крашения тканей из смеси полиэфирных и целлюлозных волокон по термозольному способу смесями дисперсных и кубовых красителей включает: плюсование ткани суспензией красителя, промежуточную сушку, термообработку при 200 °C - 210 °C, в процессе которой дисперсный краситель фиксируется на полиэфирной составляющей, восстановительную обработку для кубового красителя, запаривание при 102 °C - 105 °C, окислительную обработку, промывку, сушку. Эти красители могут быть использованы также для высокотемпературного крашения пряжи и тканей из полиэфирных и целлюлозных волокон в аппаратах автоклавного типа. По аналогичной технологии используют готовые смесовые композиции кубовых и дисперсных красителей: коттестрены (ф. "БАСФ", Германия), резитрены (ф. "Байер", Германия), теракотены (ф. "Сиба", Швейцария), унитроны (ф. "Сумито Кемики" Япония), полицелы (ОАО "Краситель", Украина).

2.2.6.2 Колорирование смеси шерсти и полиэфирных волокон

Ассортимент текстильных материалов из смеси шерсти и полиэфирных волокон в основном изготавливается в трех видах:

1) смесь шерсть/ПЭФ - 65/35, получаемая из очень хорошо смешанной пряжи, используется для текстильных материалов, идущих в производство мужской одежды;

2) смесь шерсть/ПЭФ - 45/55, получаемая из очень хорошо смешанной пряжи или из двух видов пряжи чистой шерсти и чистого полиэфирного волокна; используется для производства брюк и юбок;

3) смесь шерсть/ПЭФ - 50/50, получаемая из очень хорошо смешанной пряжи или комбинаций двух видов пряжи из чистой шерсти и полиэфирного волокна; используется для производства плиссированных юбок. Эти смеси находят широкое применение для производства тканей и трикотажа.

Используют двухванную или однованную технологию крашения смесей. Однованная технология может быть одностадийная и двухстадийная.

В случае двухстадийной технологии сначала красят дисперсными красителями, тогда при более низких температурах (до 105 °C) полиэфир интенсивно окрашивается дисперсными красителями, которые при температуре 105 °C почти полностью (специально выбранные марки красителей) мигрируют на полиэфирное волокно, после этого проводят тщательную промывку и красят шерсть по классической технологии кислотными, кислотными металлокомплексными 1:2 или активными красителями.

Технология однованного, одностадийного способа крашения смесью дисперсных и кислотных или активных красителей включает пропитку красильным раствором. Готовят красильную ванну (рН = 5,5-6), вводя в нее CH₃COОН (30 %), Nа₂SO₄, диспергатор и интенсификатор. Текстильные материалы из смеси обрабатывают в течение 10-15 мин в этой ванне при 50 °C - 60 °C, затем добавляют в ванну хорошо диспергированный дисперсный, а затем растворенный кислотный (или активный) краситель. Красят при этой температуре 5-10 мин и затем повышают ее до 105 °C в течение 30-45 мин. Красят при этой температуре 60-90 мин. В заключении проводят мыловку при 70 °C в течение 20-30 мин в присутствии CH₃COОН (30 %) и моющего средства.

2.2.6.3 Колорирование материалов из смеси шерсти и полиамидных волокон

Текстильные материалы из смеси шерсти и полиамидных волокон являются очень популярными, поскольку добавление всего 1 % полиамидных волокон к шерстяной пряже увеличивает ее прочность на разрыв на 4 %. Это свойство смесей используется для производства спортивного трикотажа, детской одежды, военного обмундирования, ковров. Содержание полиамидных волокон в смеси достигает 20 %. Шерсть и полиамидные волокна относительно близки по химическому строению, поскольку, как и натуральный шелк, все белковые соединения являются полиамидами, в которых аминокислоты соединены многократно повторяющейся -СО-NH-амидной связью.

Полиамидные и белковые волокна могут быть окрашены красителями одного класса, поскольку будут иметь к ним сродство в силу близкого химического строения.

В таблице 2.46 дан перечень групп красителей, которые можно использовать для крашения текстильных материалов из смеси шерсти и полиамидных волокон, и их предпочтительный выбор в зависимости от требуемой интенсивности окраски.

Таблица 2.46 - Выбор вида красителей, обеспечивающих качественную окраску из смеси шерсти и полиамидных волокон

N	Вид красителей	Интенсивность окраски
N	Вид красителей	светлые тона	средние тона	глубокий цвет
1	Кислотные	+	+
2	Металлокомплексные 1:1	+	+	+
3	Металлокомплексные 1:2			+
4	Отдельные марки кислотно-хромовых			+

При использовании кислотных красителей выбирают хорошо выбирающиеся или устойчивые к валке красители. Состав красильной ванны для этих двух групп красителей приведен в таблице 2.47.

Таблица 2.47 - Рецептура крашения кислотными красителями смеси шерсти и полиамидного волокна

Состав красильной ванны (% от массы волокна)	Хорошовыравнивающие красители	Устойчивые к валке
Муравьиная кислота	2-4	1-2
Na₂SO₄ (кристаллический)	10-20	10
Выравниватель анионного типа	3-0,2	4-1
Кислотный краситель	Х	Х

Крашение начинают при 40 °C, повышают температуру до 100 °C в течение 3540 мин и продолжают крашение при кипении еще 30-60 мин. Если красильная ванна истощается не полностью, то добавляют 0,25 % - 0,5 % муравьиной кислоты от массы волокна и еще красят 25-30 мин.

Крашение металлокомплексными красителями 1:1 начинают при температуре 30 °C - 40 °C в присутствии H₂SO₄ и анионного выравнивателя (2 % - 0,2 %). Затем в течение 30 мин повышают температуру до кипения, красят еще 60-90 мин, после этого нейтрализуют красильную ванну добавкой ацетата аммония CH₃COONH₄ в количестве 6 % - 8 % от массы волокна и ткань промывают.

2.2.6.4 Колорирование смеси шерсти и полиакрилонитрильных волокон

Полиакрилонитрильные волокна очень близки к шерсти по теплоизоляционным и физико-механическим свойствам и поэтому широко используются в смесях с шерстью, повышая их формоустойчивость и улучшая физико-механические свойства смешанных текстильных материалов. Наиболее употребляемые в практике смеси шерсти и ПАН-волокон: 70/30, 60/40, 50/50, 40/60.

Колорирование текстильных материалов из смеси шерсти и ПАН проводят с целью получения следующих эффектов:

- однотонового эффекта;

- двухтонового эффекта;

- эффекта окрашивания только одной компоненты смеси.

Для этой цели используют следующие классы (группы) красителей:

- кислотные и металлокомплексные (1:1, 1:2) для окрашивания шерсти;

- катионные для окрашивания полиакрилонитрильных волокон.

Крашение начинают при 70 °C и ведут его 15-20 мин в присутствии катионного красителя, затем добавляют 3 % H₂SO₄ (96 %-ной) и 5 % муравьиной кислоты (85 %-ной) от массы волокна, повышают температуру крашения до 80 °C в течение 10-15 мин, добавляют металлокомплексный краситель, повышают температуру до 100 °C в течение 40 мин и красят еще 60 мин. На этой стадии весь катионный краситель мигрирует с шерсти на полиакрилонитрильную составляющую. После этого охлаждают ванну до 60 °C со скоростью 1 °C в минуту и дают тщательную промывку.

Если предъявляются высокие требования по устойчивости окраски к мокрым обработкам, то металлокомплексные красители 1:1 заменяют на комплекс 2:1. В этом случае сначала закрашивают ПАН катионными красителями в присутствии уксусной кислоты 30 %-ной - 3 % от массы волокна (рН = 4-5). Повышают в течение 30-40 мин температуру с 80 °C до кипения и красят при ней 60 мин. Затем охлаждают ванну до 60 °C - 70 °C, добавляют (NH₄)₂SO4 или CH₃COONa 2 % - 3 % от массы волокна и через 5 мин вводят металлокомплексный (2:1) краситель и красят при кипении еще 60 мин. В заключении цикла охлаждают ванну до 60 °C и тщательно промывают текстильный материал.

2.2.6.5 Колорирование материалов из смесей полиамидных и целлюлозных волокон

Поскольку полиамидные волокна имеют сродство почти ко всем красителям, используемым для целлюлозы, существуют различные возможности для окрашивания этой смеси:

- прямые и дисперсные красители (pH 8);

- кислотные или 1:2 красители с комплексными металлами (pH 5-8);

- активные красители.

Наиболее часто трикотаж, ткани и готовые изделия такой смеси волокон окрашивают прямыми или активными красителями. Условия нанесения являются типичными для каждого класса красителей. Они уже были описаны в конкретных разделах.

2.2.6.6 Крашение пигментами смешанных текстильных материалов

Пигменты используются в непрерывном крашении для получения светлых и пастельных тонов. К основным проблемам при крашении пигментами относятся получение мягкого грифа ткани при высокой устойчивости окрасок к трению и достижение равномерности окрасок за счет исключения миграции пигмента и связующего. Для нивелирования первого недостатка в красильные ванны вводят мягчители. Для снижения степени миграции красителя ткань подсушивают с помощью ИК-ламп, а также используют специальные ингибиторы, которые должны быть очень эффективными и должны обеспечивать снижение миграции при низких концентрациях их в растворе, чтобы не придать ткани излишнюю жесткость.

Технология крашения, совмещенного с заключительной отделкой, строится следующим образом: ткань плюсуют при температуре 30 °C - 40 °C композицией, содержащей пигмент, мягчитель, пленкообразующий компонент, сеткообразующий компонент, катализатор, антимигрант, пеногаситель, затем ткань сушат и термофиксируют при температуре 140 °C - 150 °C в течение 3-4 мин.

В настоящее время появилась новая концепция непрерывного крашения пигментами, разработанная фирмой CIBA. Для крашения используют лишь один продукт - JrgaphorSPD, который содержит в себе и пигмент, и все необходимые добавки. Для получения готового к использованию и устойчивого красильного раствора достаточно смешать JrgaphorSPD с водой. Далее технология строится по традиционной схеме.

2.3 Печатание текстильных материалов

2.3.1 Суть процесса печати по текстильным материалам

Печатание можно рассматривать как локальное окрашивание текстильного материала с помощью загущенных растворов или суспензией красящих веществ, которые называются красками. Печатная краска представляет собой композицию, включающую краситель, ТВВ и загуститель.

Технология процесса печати состоит из следующих стадий:

- приготовление печатной краски;

- нанесение печатной краски на ТМ на тканепечатном агрегате;

- сушка в печатной сушилке;

- фиксация в специальных термокамерах или зрельниках;

- промывка и сушка текстильного материала (не применяется при печати пигментами).

При описании различных методов печати выделяют печать пигментами, которые не имеют сродства к волокну, и печать с помощью красителей (активных, кубовых, дисперсных и т.д.).

2.3.2 Пигментная печать

Пигменты - водонерастворимые красители органической и неорганической природы, которые также нерастворимы в растворах кислот и щелочей.

Пигменты для текстильной промышленности маркируют индексом "ТП" и представляют собой водные дисперсии, содержащие 15 % - 20 % красящего вещества. Они не проявляют сродства к волокну и закрепляются на ткани с помощью приклеивания к внешней поверхности элементарных волокон с помощью специальных связующих веществ, образующих при тепловой обработке полимерную пленку.

Качество напечатанных пигментами текстильных материалов в основном зависит от используемых печатных составов, основными компонентами которых, кроме пигмента, являются связующее вещество (пленкообразующий компонент), фиксатор (сеткообразующий компонент), мягчитель, эмульгатор, загуститель.

К связующим предъявляют специальные требования:

- пленка связующего должна обладать хорошей адгезией к частицам пигмента и волокну;

- должна быть тонкой, бесцветной, эластичной;

- не должна растворяться в воде, растворах кислот, щелочей;

- должна быть устойчива к действию света, тепла, окислителей, не должна изменять своих свойств со временем.

Подобрать индивидуальные соединения, удовлетворяющие всем требованиям, сложно. Поэтому чаще всего применяют комбинацию из термопластичного полимера в виде латекса (пленкообразующий) и термореактивного полимера (сеткообразующий). В качестве пленкообразующих используют ПВА, эфиры ПАК, производные бутадиена, производные полиуретана. Применяют полимеры или готовую композицию из латексов. В качестве сеткообразующих используют ПТРС, в основном это производные мочевины (карбамол без марки, диэтиленкарбамолмочевина). Недостатком применения таких сеткообразующих компонентов является высокое содержание формальдегидов на напечатанных тканях. В настоящее время на их основе получены препараты - бесформальдегидные и малоформальдегидные, в которых метилольные группы этерифицированы. В состав печатной краски также могут входить мягчители, эмульгаторы, пеногасители и другие вещества, улучшающие печатно-технические свойства составов.

Технология печати пигментами всех текстильных материалов проста: нанесение печатного состава, как правило, на машинах с сетчатыми шаблонами (плоских или ротационных - в зависимости от вида печатаемого материала); сушка в печатных сушилках соответствующих печатных машин; термическая обработка в зрельниках в среде перегретого пара или на линиях термической обработки сухим горячим воздухом при температуре 140 °C - 160 °C в течение 2-4 мин.

Преимущества пигментной печати очевидны:

- универсальность, возможность применения для колорирования ТМ любого волокнистого состава;

- исключение из технологического цикла промывки и сушки, что обуславливает малоотходность и малозатратность;

- многовариантность технологий и художественно-колористических решений;

- широкая цветовая гамма и высокая устойчивость получаемых расцветок к мокрым обработкам и свету;

- простота в техническом исполнении;

- пригодность любых видов печатного оборудования: от плоской фотофильмпечати до ротационной с высокими скоростями печати.

2.3.3 Печать красителями

Процесс традиционно начинается с приготовления печатной краски. Помимо красителя, печатная краска содержит загуститель и различные вспомогательные вещества, которые можно классифицировать по их функциям следующим образом:

- окислители (например, м-нитробензолсульфонат, хлорат натрия, пероксид водорода);

- восстановители (например, дитионит натрия, сульфоксилаты формальдегида, диоксид тиомочевины, хлорид олова (II));

- гидротропы, такие как мочевина;

- солюбилизаторы красителей, которые представляют собой полярные органические растворители, такие как глицерин, этиленгликоль, бутилгликоль, тиодигликоль и т.д.;

- пеногасители (например, соединения кремния, органические и неорганические сложные эфиры, алифатические эфиры и т.д.);

- интенсификаторы (например, соли калия, триэтаноламид).

Для печати одного рисунка обычно требуется от 5 до 14 различных печатных красок (в некоторых случаях применяется до 20 различных печатных красок). Все необходимые ингредиенты дозируются и смешиваются на автоматической смесительной станции.

На многих производствах принято фильтровать печатную краску перед использованием. Данная операция необходима для дальнейшего предотвращения забивания печатного шаблона.

После приготовления печатную краску наносят на конкретные участки текстильного материала, используя один из следующих методов:

- прямая печать;

- вытравная печать;

- резервная печать.

В процессе прямой печати печатную краску наносят на белый или окрашенный в светлые тона текстильный материал, при этом на ткани можно получить белоземельный рисунок, полугрунтовый либо грунтовый.

При вытравной печати на предварительно окрашенную ткань наносят специальную вытравную краску, содержащую компонент, разрушающий краситель окрашенной ткани (окислитель или восстановитель), который начинает действовать на стадии тепловой обработки. В результате получают белые узоры на цветном фоне. Если в вытравной состав добавить краситель, устойчивый к деструктирующему компоненту, то можно получать цветные узоры.

Резервная печать осуществляется посредством нанесения на белую ткань специального резервного печатного состава, после чего текстильный материал поступает на крашение или грунтовую печать, при этом краситель фиксируется на всей площади ткани, за исключением тех мест, на которых нанесен состав, препятствующий фиксированию красителя. Таким методом можно получать цветные или белые узоры в зависимости от того, содержит или не содержит резервирующий состав устойчивый к нему краситель. Пример получения резервных оттенков: по азотолированной и высушенной ткани печатают составами, которые содержат резервирующий агент, препятствующий образованию на волокне нерастворимого азокрасителя при последующей пропитке ткани раствором диазоля. В качестве резервирующих веществ применяют восстановители (сульфиты калия, натрия и т.д.) или потенциально кислые соли (ацетаты цинка, железа и др.). Для получения цветных рисунков в состав резервной печатной краски вводят диазоль в таком количестве, чтобы он полностью связал весь азотол и при пропускании через раствор диазоля другого цвета, в местах нанесения печатной краски образуется цвет, соответствующий диазолю в резервной печатной краске.

Существует несколько методов получения узорчатой расцветки на ткани:

- ручная набойка;

- аэрография;

- полихроматическое крашение или бесконтактное нанесение краски;

- флок-печать;

- термопечать;

- печать на машинах с медными гравированными валами;

- печать на машинах с сетчатыми шаблонами.

Первый способ малопроизводителен и дорог, используется при производстве штучных изделий и реставрационных работах. Рисунок получается с помощью деревянных ручных форм. Эти формы называются манерами.

При втором способе печати краска распыляется на ткани аэрографомпульвелизатором. Однако при этом трафареты быстро загрязняются.

Полихроматическое крашение мало применяется в широкой практике. Основано на разбрызгивании из специальных сопел тонких струй растворов разных цветов на движущееся полотно. Программированное нанесение краски осуществляют на ковровые и напольные покрытия. Для производства необходимы каретки с сопловыми устройствами и ЭВМ.

Флок-печать (флокированная печать) - это своеобразный способ узорчатой расцветки тканей, представляющий собой получение рельефных флокированных рисунков из короткого ворса, называемого флоком. Ворс ориентированно наносится на расправленное полотно ткани (основу), поверхность которой предварительно покрывается тонким слоем полимерного клея, например, поливинилхлоридом, затем ткань подвергается сушке и термической обработке, способствующей прочному закреплению ворса на ее поверхности. Важным процессом является предварительная химическая подготовка ворса к флокированной печати. Она включает промывку (удаление замасливателя), крашение, активизацию ворса, сушку и просев. Для нарезки ворса используются различные химические волокна, в частности вискозные, полиамидные, полиэфирные, акриловые и ацетатные. Активизация ворса - это химическая обработка его препаратами, обеспечивающими восприятие ворсом электрического заряда в электростатическом поле. Поиски оптимальных условий активации еще продолжаются. В частности, находят применение из органических веществ катионактивные ПВА, из неорганических веществ различные электролиты и др.

Термопечать - это перевод рисунка на ткань с бумажной подложки методом термообработки. Этот способ применяется в шелковой отрасли. Перенос осуществляется на машинах двух типов: термопрессы и термокаландры (см. рисунок 2.32).

Под воздействием температуры дисперсный краситель сублимируется и диффундирует из текстильной подложки в волокно. Нет необходимости в дальнейшей обработке, такой как фиксация и промывка, что исключает попадание красителя в сточные воды. Переводная печать - один из способов оптимизации производственных процессов, способствующих повышению эффективности технологических процессов и снижению материалоемкости.

1 - ткань; 2 - бумага, выполняющая роль прослойки; 3 - натяжное устройство; 4 - прижимная лента; 5 - обогреваемый маслом цилиндр; 6 - накатное устройство; 7, 8 - устройство для регулирования подачи ткани и бумаги; 9, 10 - ножевые устройства для боковой и поперечной резки бумаги

Рисунок 2.32 - Технологическая схема термокаландра

Достоинством этого метода перед традиционной печатью является снижение капитальных затрат на оборудование, сохранение производственных площадей, высокое качество готовой продукции, а главное - практически полное отсутствие сточных вод, так как ткани после перевода рисунка не требуют промывки.

Нанесение печатной краски на текстильные материалы в первых трех способах осуществляется на печатных машинах с помощью гравированных металлических валов или сетчатых шаблонов. Печатные машины с гравированными валами используются для печатания узких хлопчатобумажных, вискозных, штапельных и хлопкополиэфирных тканей с небольшим вложением полиэфирной составляющей.

Такие машины работают на высокой скорости печати (120-150 м/мин), надежны в работе, срок службы валов большой. Способ незаменим для глубокой печати, особенно на плотных тканях. Вместе с тем они имеют недостатки: высокая степень натяжения ткани при печати, невозможность использования для шелка, трикотажа, льна. Большое давление в жале валов может повредить ткань с легкодеформируемой структурой. Большая металлоемкость и дороговизна меди, большая масса, высокая трудоемкость изготовления валов и длительность процесса переналадки машины при смене рисунка снижает КПВ.

Печатные машины выпускаются многовальными с четным числом валов. Наибольшее распространение получили 6-, 8-вальные машины максимально до 16 валов.

Основным рабочим органом являются вращающиеся гравированные валы, которые прижимаются к ткани. Валы могут иметь выпуклую или углубленную гравюру, из которой краска переносится на материал. Валы с рельефной (выпуклой) гравюрой применяются для печатания обоев, пленки, клеенок, линолеума, т.е. для гидрофобных материалов. В текстильной промышленности для печатания тканей применяют валы с углубленной гравюрой. Схема тканепечатной машины с медными гравированными валами приведена на рисунке 2.33.

1 - грузовик, покрытый слоем лапинга; 2 - лапинг (кирза); 3 - ткань, подлежащая печатанию; 4 - чехол для предохранения кирзы от загрязнения краской; 5 - кирза (бесконечное полотно из специальной резины с ПХВ-покрытием; кирза обеспечивает нужную эластичность грузовику и заменяет лапинг); 6 - печатный вал; 7 - корыто, в котором вращается щетка, служащая для нанесения краски на вал; 8 - ракля для удаления печатной краски с негравированных участков вала; 9 - контрракля - служит для очистки вала от пуха и краски, заносимой с тканью, и устанавливается только у передних валов

Рисунок 2.33 - Схема тканепечатной машины с медными гравированными валами

Печатные валы устанавливаются на подвижные подшипники и прижимаются винтом упора к грузовику. Грузовик своего привода не имеет и вращается за счет прижимаемых к нему печатных валов. Валы обеспечивают транспортировку ткани, кирзы и чехла. Печатные валы имеют толстые стенки и изготавливаются из красной меди (качество лучше, но дороже) или из стали, на поверхность которой гальванически наносится слой меди толщиной 2-10 мм или же прессованием надевается медная рубашка толщиной 10-15 мм. Цилиндр насаживается специальным прессом на стальной шип, который служит осью цилиндра. Длина окружности цилиндров одного рисунка должна быть строго одинаковой. Раппорт рисунка укладывается по длине вала целое число раз. Способы нанесения рисунка на вал (гравирование) разнообразны: ручная гравировка, фотомеханические, фотохимические, "МЭГА" (механический электронно-гравировальный аппарат). Гравирование валов осуществляют в граверной мастерской.

Печатные валы располагаются вокруг грузовика, покрытого слоем специальной ткани - лапинга, и прижимаются к нему с помощью специального устройства. Краска наносится на печатный вал вращающейся щеткой, установленной в корыте с загущенным раствором красителя. К печатному валу по ходу вращения прижимается ровная, хорошо заточенная пластина (нож) из высококачественной стали, называемая раклей; она очищает вал от излишков краски, оставляя ее лишь в углублениях гравюры. С противоположной стороны вала устанавливают другую пластину, называемую контрраклей, которая служит для очистки печатного вала от загрязнений (пуха), попавших на вал с ткани, и краски.

Для печати с помощью гравированных валов используются тканепечатные агрегаты. На сегодняшний день преобладает бесчехловая печать, и тканепечатный агрегат включает:

- печатную машину с гравированными валами;

- кирзомойно-сушильную машину;

- сушилку для ткани.

Печатаемая ткань накладывался на хорошо натянутую кирзу, которая должна принять на себя избыток краски. Затем загрязненная сторона кирзы промывается, сушится, и кирза снова поступает на печатную машину, на которую она заправлена бесконечным полотном. В кирзомойной машине происходит постоянная промывка кирзы, в результате краситель и другие составляющие печатной краски попадают в стоки. В конце каждой партии корыта вручную освобождаются от остатков печатной краски и моются. Пустые баки из-под краски, щетки, валы, ракля промываются водой. Наиболее универсальными являются печатные машины с сетчатыми шаблонами (см. рисунок 2.34). На них можно печатать всеми классами красителей ткани различного волокнистого состава. По форме сетчатые шаблоны делятся на плоские и цилиндрические. Печатание плоскими шаблонами целесообразно для штучных изделий (платки, салфетки и пр.) небольшой тиражности рисунка. Машинному способу печатания плоскими сетчатыми шаблонами предшествовали ручные и полумеханические способы с помощью кареток, передвигающихся над столом на величину раппорта.

На рисунке 2.34 представлена схема печатного агрегата с плоскими сетчатыми шаблонами.

1 - ткань; 2 - тянульная пара; 3 - лотковый компенсатор; 4 - натяжные и направляющие ролики; 5 - прижимной валик; 6 - бачки для краски; 7 - сетчатые шаблоны; 8 - магнитные роликовые ракли для высушивания полотна; 9 - спрыск; 10 - тканевый конвейер; 11 - сопловая сушилка; 12 - сопла; 13 - тканеукладчик; 14 - приклеивающее устройство; 15 - ленточный транспортер; 16 - магнитные стержни; 17 - вакуум-элементы; 18 - устройство, подающее воздух; 19 - осушающая ракля; 20 - промывная секция; 21 - гидропривод для передвижения; 22 - гидропривод с тягой для магнитных стержней передвижения ленточного транспортера

Рисунок 2.34 - Печатная машина со стационарными сетчатыми шаблонами

Печатный агрегат имеет печатный стол в виде конвейера, на котором расположен комплект шаблонов (до 10 шт.). Шаблоны представляют из себя раму с натянутой ситовой тканью (чаще капроновой), на которую нанесена непроницаемая для печатной краски лаковая пленка со свободными от нее участками, соответствующими рисунку. Внутри шаблона размещена ракля, перемещаемая специальным устройством. Печать осуществляется следующим образом: подлежащее печати текстильное полотно наклеивается на транспортер, а затем вместе с конвейером перемещается на длину одного шаблона и останавливается, затем все шаблоны одновременно опускаются на ткань, на сито шаблонов подается печатная краска, которая с помощью ракли протирается через сито шаблонов, затем шаблоны поднимаются, конвейер с тканью опять передвигается, и процесс вновь повторяется. Напечатанная ткань снимается с транспортера и направляется в сушилку. Многоцветность рисунка существенно не влияет на производительность машины, так как все шаблоны срабатывают одновременно. На ряде отечественных фабрик установлены машины фирм "Шторк" (Нидерланды), "Реджиани" и "Мекканотессиле" (Италия), "Ичиносе" (Япония), "Циммер" (Австрия), "Бузер" (Швейцария) и др.

Недостатком печатания на машинах с плоскими шаблонами является низкая производительность.

Значительным шагом вперед в области техники печатания явились разработка и внедрение высокопроизводительных печатных машин с цилиндрическими сетчатыми шаблонами. В этих машинах шаблон представляет собой перфорированный никелевый цилиндр. Выпускаемые во многих странах печатные агрегаты с цилиндрическими шаблонами различаются размещением шаблонов (плоский стол или грузовик), конструкцией ракельного узла и сушилки. Эти печатные агрегаты совмещают в себе основные достоинства плоскопечатных машин с высокой скоростью и непрерывностью процесса печатания гравированными валами. На рисунке 2.35 приведена схема устройства печатной машины с цилиндрическими шаблонами и плоским печатным столом.

1 - ткань; 2 - клеящее устройство; 3 - обогреватель; 4 - натяжной барабан; 5 - ленточный транспортер; 6 - цилиндрические сетчатые шаблоны; 7 - прижимные валы; 8 - промывная установка; 9 - приводной барабан; 10 - тканевый конвейер; 11 - сопловая сушильная машина; 12 - поддерживающие ролики; 13 - транспортирующий ролик тканеукладчика

Рисунок 2.35 - Схема печатной машины с цилиндрическими сетчатыми шаблонами

На рисунке 2.36 представлена система подачи печатной композиции на машинах с цилиндрическими печатными шаблонами. Подающая труба ведет от бака с краской к насосу, оттуда шланг проведен к ракле. Таким образом, печатная краска попадает внутрь шаблона. Объем заполнения системы подачи краски к шаблону довольно высок, и, как следствие, количество остатков печатной краски, которое должно удаляться при каждом изменении цвета, также является довольно значительным. Идет модернизация этого вспомогательного оборудования, что позволит снизить количество таких. Еще одна возможность снижения непроизводительных расходов печатной краски, которая реализована на некоторых отделочных фабриках, заключается в восстановлении и повторном использовании этих остатков для составления новых рецептов.

На машинах автоматически выполняются операции намазывания клея на транспортер и приклеивания к нему ткани, съем ткани с транспортера, его промывка с помощью спрысков и щеток, а также сушка. При смене рисунка или его вида раклист промывает шаблоны на специально установленной мойке. Баки из-под печатной краски также моют и сушат перед приготовлением в них новой печатной композиции.

Рисунок 2.36 - Система подачи печатной краски для печатной машины с цилиндрическими шаблонами

Самым новым и перспективным способом колорирования текстиля является струйная цифровая печать. Струйная печать - это технология получения изображения при помощи микроскопических капель чернил, распыляемых печатающей головкой принтера на полотно. В отличие от ротационных и плоских трафаретных машин цифровые используют для печати красители в форме готовых жидких чернил. Специфика применения текстильных чернил заключается в том, что ткань для последующей цифровой печати должна быть определенным образом подготовлена.

Первой струйной машиной является TruColorTCP2500 фирмы Stork, которая была представлена на ITMA в Ганновере в 1991 г. Это была четырехцветная машина, предназначенная для изготовления образцов тканей по заданным рисункам с рабочей скоростью менее 1 м²/ч.

Привлекательным для этих предприятий были следующие достоинства струйной печати:

- неограниченное количество цветов и оттенков в рисунке;

- неограниченная сложность рисунка, вплоть до воспроизводства акварельных рисунков и фотографий;

- почти мгновенное воспроизведение рисунка;

- возможность очень быстрой смены рисунков и колористик;

- практически безотходный выпуск маленьких партий (700-1000 м);

- отличная воспроизводимость.

Недостатки:

- невысокие рабочие скорости порядка 50-150 м²/ч;

- трудоемкость чистки рабочих головок от красок;

- высокая стоимость чернил.

Фирма "Реджиани", выпустившая первую промышленную струйную печатную машину, представила последнюю разработку DRЕАМ (мечта) с рабочей скоростью 150 м²/ч при ширине печатаемой ткани 1,6 м.

Машина Chromotex от фирмы Zimmer создавалась не как адаптация бумажного струйного принтера к текстильному субстрату, а наоборот - как приложение современных цифровых технологий к огромному опыту фирмы в области шаблонной плоской и ротационной печати. В результате количество наносимой на ткань краски находится на уровне шаблонной печати, что способствует лучшему проникновению краски в толщу ткани, а это особенно важно для тяжелых и плотных тканей специального назначения - автообивочных, мебельных.

Остальные струйные печатные машины различаются по:

- назначению (для изготовления образцов, для эксклюзивной печати - шелковых платков, галстуков, а также промышленного назначения);

- рабочей скорости - от 20 до 150 м²/ч;

- рабочей ширине - до 3,5 м;

- степени разрешения - до 780 dpi;

- типу (термо-, пьезо-, комби-) и количеству (4-24) рабочих головок;

- количеству базовых цветов красок-чернил (4-8);

- программному обеспечению.

Механизм фиксации активных и кислотных красителей из чернил и печатных композиций одинаков. Однако, поскольку чернила содержат лишь сами красители, все остальные текстильные вспомогательные вещества (ТВВ-загуститель, мочевина, щелочной агент и специальные добавки) должны быть нанесены на ткань до цифровой печати. Более того, ткань должна быть высушена и смотана в рулон. Нанесение ТВВ обычно производится плюсованием или трафаретным барабаном. По этой причине процесс подготовки ткани для цифровой печати не требует дополнительного оборудования, поскольку отлично вписывается в стандартный технологический процесс трафаретной печати.

2.3.4 Фиксация красителей на ткани

После печати ткань сушат. Целью последующей стадии фиксации является диффузия максимально возможного количества красящего вещества, которое удерживается загустителем, в волокна, в ряде случаев образование химических связей между красителем и волокном или синтез красителя на волокне.

Это особенно важно, например, для кубовых красителей, которые являются нерастворимыми и переходят в соответствующее растворимое состояние только после реакции с восстановителями во время процесса фиксации.

Фиксация - это обработка напечатанной и высушенной ткани в атмосфере насыщенного или перегретого пара или горячего воздуха при температуре 100 °C - 210 °C в зависимости от класса используемого красителя и волокнистого состава ткани. На этой стадии происходит набухание пленки печатной краски за счет поглощения влаги из паровой среды зрельника, образования высококонцентрированного раствора загустителя - красильной ванны, в которой растворяются краситель и вспомогательные вещества, входящие в состав печатной краски, и из которой происходит процесс крашения ткани. Распределение красителя между волокном и загустителем является важным фактором в определении степени фиксации красителя.

Фиксацию красителя осуществляют в специальных зрельниках или термокамерах. Тип оборудования для фиксации выбирают в зависимости от класса красящего вещества, химической природы волокна и структуры текстильных материалов, а также состава печатных красок и технологии печатания. В промышленности используют зрельники трех типов:

- паровые: восстановительные (ЗВВ, ЗЗ) или окислительные (ЗО);

- мокрого проявления (ЗМП);

- термические, с использованием в качестве среды для фиксации горячего воздуха (МВРТ) или ИК-лучей (ЛТ).

Восстановительные зрельники предназначены для восстановления красителя во влажной среде (кубовые, активные красители).

Зрельники типа ЗВВ предназначены для вызревания кубовых и других красителей, напечатанных на целлюлозных и вискозных штапельных тканях. Они чаще всего используются после машин с гравированными валами и мало пригодны для обработки ткани, напечатанной на машинах с сетчатыми шаблонами. ЗВВ могут работать как в низкотемпературном, там и в высокотемпературном режиме.

Высокотемпературный режим обеспечивается перегретым паром, который получается с помощью нержавеющих электронагревателей, встроенных в трубу паропровода или пароперегревателя.

Завесные зрельники (ЗЗ) универсальны, они могут применяться для фиксации любых классов красителей, на любых волокнистых материалах, в любой отрасли (шелк, лен, трикотаж). В ЗЗ ткань обрабатывают без натяжения, свободными петлями. Ткань касается роликов только изнаночной стороной, время обработки 1,5-25 мин. Существуют два режима обработки: низко- и высокотемпературный. При низкотемпературном режиме ткань обрабатывают насыщенным водяным паром Т 100 °C - 102 °C, при высокотемпературной обработке используют перегретый пар Т 180 °C.

Зрельники завесные выпускаются многими иностранными фирмами: "Ариоли" (Италия), "Шторк" (Голландия), "Киото" (Япония) и др.

На сегодняшний день разработаны новые модификации зрельников, которые работают в одно широкое полотно. В них предусмотрены три режима обработки:

- низкотемпературный;

- высокотемпературный;

- горячий воздух Т до 200 °C.

Зрельники мокрого проявления предназначены для непрерывной пропитки проявительным раствором, сушки в ИК-зоне и фиксации красителя на ткани в паровой среде. Конструкция зрельников позволяет использовать их для обработки хлопчатобумажных, льняных и вискозных тканей. В ЗМП осуществляется фиксация тканей, окрашенных кубовыми красителями по двухфазной технологии или активными красителями.

Зрельники мокрого проявления состоят из пропиточной машины и камеры мокрого проявления (КМП), состоящей из ИК-зоны и паровой камеры с температурой перегретого пара 120-200.

Термические зрельники служат для термической обработки тканей, напечатанных пигментами и активными красителями по термофиксационному способу. Фиксация красителя осуществляется за счет обработки напечатанной ткани горячим воздухом с температурой 180 °C - 220 °C за 1-3 мин. Серийно выпускаются МВРТ-2/180, МВРТ-3/180-1 (2, 3 - число секций), а также линии типа ЛТ.

2.3.5 Промывка тканей после печати

Последний этап процесса печати заключается в промывке ткани и ее сушке. На этой стадии из ткани вымывается незафиксированный краситель, загуститель и вспомогательные вещества, входящие в состав печатной краски.

При печати нерастворимыми красителями, такими как кубовые красители, эта операция также необходима для превращения красителя в исходное окисленное нерастворимое состояние. В этом случае после промывки холодной водой напечатанный текстильный материал обрабатывают окислителями - перекисью водорода или бихроматом калия. Процесс завершается мыловкой - обработкой раствором поверхностно-активного вещества и карбоната натрия при температуре, близкой к температуре кипения.

Процесс печатания пигментом прост, так как по его окончании не требуется промывки ткани. Это справедливо и для случаев, когда краситель полностью фиксируется на волокне (например, при использовании методов цифровой струйной печати).

2.3.6 Вспомогательные операции по очистке оборудования

В конце каждой партии и при каждом изменении цвета выполняются различные операции по очистке:

- кирзу, к которой ткань приклеивается во время печати, промывают в непрерывном режиме водой для удаления излишков клея и печатной краски;

- печатающие устройства (все системы, отвечающие за подачу и нанесение краски на текстильный материал) очищаются, сначала удаляются остатки краски, а затем шланги, щетки, валы, ракли, корыта, баки и шаблоны промывают водой.

В некоторых случаях остатки печатной краски направляются обратно в соответствующие баки для повторного использования;

- оставшуюся печатную краску в баках, в которых готовят краску, обычно перед тем как помыть водой предварительно очищают.

2.3.7 Экологические проблемы

Типичными источниками выбросов для процессов печати являются:

- остатки печатной краски;

- сточные воды, образующиеся в процессе промывки и очистки;

- летучие органические соединения, выделяющиеся при сушке и фиксации.

Остатки печатной краски образуются в процессе печати по различным причинам, и это количество может быть достаточно значительным.

Основными причинами являются, например, неправильно рассчитанное количество печатной краски и приготовление избыточного количества краски для предотвращения дефицита.

Кроме того, при каждом изменении рисунка или его вида необходимо очистить печатное оборудование. Печатные краски остаются на оборудовании из-за их высокой вязкости, и обычной практикой является использование систем улавливания для их удаления перед промывкой водой.

Другим значительным источником остатков печатной краски является процесс разработки колористами новых видов и рисунков. Иногда такие разработки производятся на серийных станках, что означает высокое удельное количество образующихся остатков.

Существуют методы, которые могут снизить потери печатной краски (см. раздел 4), однако их внедрение в производство ограничено из-за ряда внутренних технологических недостатков используемой на большинстве отделочных фабрик технологии печати. Большинство этих недостатков связаны с переносом рисунка, неизбежным контактом между поверхностью подложки и аппликатором и реологическими свойствами печатной краски, что ограничивает возможность повторного ее использования. Эти проблемы можно решить, внедряя цифровые способы печати (см. раздел 4).

Сточные воды в процессах печати образуются в основном после окончательной промывки ткани после фиксации, очистки систем нанесения в печатных машинах, очистки оборудования и очистки кирзы и транспортерной ленты.

Сточные воды, образующиеся в результате операций очистки оборудования, составляют большую долю общего загрязнения по сравнению с загрязнениями, попадающими в стоки в результате операций промывки текстильного материала.

Загрязняющие вещества, которые чаще встречаются в сточных водах печатного и промывного цехов, перечислены в таблице 2.48.

Таблица 2.48 - Загрязняющие вещества, встречающиеся в сточных водах после печати и промывки тканей

Наименование загрязнения	Источник загрязнения	Эмиссии
Органический краситель	Нефиксированный краситель	Связанные с этим проблемы окружающей среды зависят от типа красителя
Мочевина	Гидротропные средства	Высокий уровень азота способствует эвтрофикации
Аммоний	Пигментные печатные краски	Высокий уровень азота способствует эвтрофикации
Сульфаты и сульфиты	Редуцирующие побочные продукты	Сульфиты токсичны для водных организмов, а сульфаты могут вызвать проблемы с коррозией при концентрации > 500 мг/л
Полисахариды	Загустители	Высокий ХПК, но легкоразлагаемый
ПАВ	Эмульгаторы	Слабо подвержены биологическому разложению
Полиакрилаты	Загустители	Труднобиоразлагаемый, но > 70 % биоэмульгируемый (метод испытания OECD 302B)
Глицерин и полиолы	Связующее в пигментной печати
М-нитробензолсульфонат и его соответствующее аминопроизводное	Диспергаторы в составе красителя	Труднобиоразлагаемые и водорастворимые
Поливиниловый спирт	Солюбилизирующие агенты в печатных красках	Труднобиоразлагаемый, но > 90 % биоэмульгируемый
Многозамещенные ароматические амины	При вытравной печати кубовыми красителями. При прямой печати активными красителями ингибируют восстановление красителей	Слабо подвержен биологическому разложению и трудно разлагается биоэлементами
Минеральные масла/алифатические углеводороды	Клей для одеял	Алифатические спирты и углеводороды легкобиоразлагаемы. Ароматические углеводороды труднобиоразлагаемы и трудно поддаются биологическому разложению

2.4 Летучие органические соединения (ЛОС), выделяющиеся при сушке и фиксации напечатанных текстильных материалов

Сушка и фиксация являются еще одним важным источником выбросов в процессах печати. В отработанном воздухе могут встречаться следующие загрязняющие вещества:

- алифатические углеводороды (C10 - C20) из связующих веществ;

- мономеры, такие как акрилаты, винилацетаты, стирол, акрилонитрил, акриламид, бутадиен;

- метанол из фиксирующих агентов;

- другие спирты, сложные эфиры, полигликоли из эмульгаторов;

- формальдегид из фиксирующих агентов;

- аммиак (от разложения мочевины и присутствующего аммиака, например, в пигментных печатных пастах);

- N-метилпирролидон из эмульгаторов;

- эфиры фосфорной кислоты;

- фенилциклогексен из загустителей и связующих веществ.

Более полный список загрязнителей, потенциально присутствующих в отработанном воздухе после термообработки при печати, с указанием потенциального источника, приведен в разделе 3.

2.5 Заключительная отделка текстильных материалов

Заключительная отделка - это совокупность процессов обработки текстильных материалов, улучшающих потребительские качества и внешний вид тканей, удлиняющих срок их службы и облегчающих их эксплуатацию в быту.

Различают заключительную отделку общего и специального назначения (специальные виды заключительной отделки). Основной целью отделки общего назначения является улучшение имеющихся свойств ткани, а отделки специального назначение - придание текстильным материалам новых потребительских свойств.

Основными задачами заключительной отделки общего назначения являются: улучшение внешнего вида ткани, придание ей блеска или матовости; придание ткани определенного грифа (жесткости, мягкости, наполненности, драпируемости и др.); повышение износостойкости ткани; придание ткани малосминаемости и малоусадочности; придание ткани стандартных устойчивых размеров по ширине и длине (ширение, усаживание и декатировка).

Целью заключительной отделки специального назначения является придание гидро- и олеофобных свойств, устойчивости к действию микроорганизмов и насекомых, огнестойкости (негорючести), антисептических свойств, грязеотталкивающих свойств и др.

Вид применяемой отделки определяется ассортиментом и назначением данного вида ткани. Для подавляющего числа тканей необходима достаточно высокая износостойкость, определяющая для одежных тканей, и носкость. Кроме того, ткани для верхней одежды должны обладать малосминаемостью, малоусадочностью, наполненностью (добротностью) и, часто, гидрофобностью, а бельевые ткани, наоборот, должны обладать высокой гидрофильностью. Ткани для постельных принадлежностей, помимо высокой износостойкости и гигроскопичности, должны обладать негорючестью. Интерьерные ткани бытового назначения, помимо негорючести, должны обладать рядом других специфических свойств, например, гардинно-тюлевые ткани должны обладать светостойкостью и грязеотталкивающими свойствами. Технические ткани (палаточные, брезентовые и др.), как правило, должны обладать светостойкостью, водоупорностью, а в ряде случаев и другими свойствами, например, устойчивостью к действию микроорганизмов.

Традиционно технология заключительной отделки строится следующим образом: пропитка аппретирующим составом, отжим до 80 % - 100 %, подсушка, сушка, ширение, фиксация (если необходима). Промывка тканей после термообработки является заключительной операцией некоторых видов отделки и необходима в случае, если используются формальдегидсодержащие предконденсаты термореактивных смол или на ткани имеются остатки не вступивших в реакцию химических соединений.

Для точного дозирования количества нанесенного аппрета на текстильный материал и снижения экологической нагрузки в отделочном производстве отделочную композицию можно наносить в виде пены, а также использовать пропиточную машину с гравированным валом, на которой при аппретировании тканей густыми и вязкими растворами обеспечивается вдавливание отделочного раствора в структуру ткани из углубленной гравюры вала и дозирование количества наносимого аппрета с помощью ракли, роль которой играет обрезиненный вал с регулируемой степенью прижима. Интенсифицируют процесс пропитки посредством предварительного запаривания текстильного материала.

Процесс заключительной отделки текстильных материалов обычно строится по непрерывной схеме.

2.5.1 Отделки общего назначения целлюлозных текстильных материалов

Основным более распространенным видом отделки общего назначения является малосминаемая отделка, придающая несминаемость изделиям из целлюлозных волокон (х/б, лен), гидратцеллюлозных волокон (вискоза), а также тканям с вложением химических волокон до 50 %.

В процессе эксплуатации текстильные изделия подвергаются сложному комплексу внешних воздействий, которые приводят к образованию на ткани нежелательных складок, заломов и других деформаций. Чтобы изделие не сминалось и дольше сохраняло красивый внешний вид и форму, оно должно быть выполнено из материала, обладающего малой сминаемостью. Под малой сминаемостью волокнистого материала понимают способность его быстро восстанавливать исходную форму и расправлять складки после прекращения действия сминающей нагрузки. Этот показатель характеризуется углами восстановления ткани после ее смятия по основе и по утку или суммой этих углов и выражается в градусах. Испытания можно проводить как с сухой, так и с влажной тканью.

Малосминаемость текстильного изделия определяется упругоэластическими свойствами волокна, которые в свою очередь тесно связаны с его молекулярной и особенно надмолекулярной структурой.

Склонность текстильных материалов к изменению линейных размеров предопределяется рядом факторов и в первую очередь химической природой волокна, структурой пряжи и характером переплетения ткани. Гидрофильные волокна, к числу которых относятся все целлюлозные материалы, сильно набухают в воде и водных растворах. Ткани, изготовленные из гидрофильных волокон, более склонны к изменению линейных размеров, чем ткани из волокон гидрофобной природы, которые в воде практически не набухают и не изменяют своих размеров. У природных волокон сминаемость высокая и в сухом, и в мокром состоянии, поэтому задача заключительной отделки улучшить эти свойства. Это достигают за счет применения специальных препаратов и соблюдения технологических условий, причем можно достичь разного эффекта отделки:

- МС - малосминаемость в сухом состоянии;

- ЛГ - легкое глажение (придается малосминаемость в мокром состоянии);

- ЛУ - легкий уход (придается малосминаемость и в мокром, и в сухом состоянии);

- ПУХО - противоусадочная химическая отделка (придаются противоусадочные свойства, но не малосминаемость);

- ФОРНИЗ - формирование малосминаемых изделий (придается в два этапа на отделочной фабрике и в швейном производстве готовым изделиям).

Препараты, применяемые в отделке общего назначения, делятся на два типа:

- латексы и эмульсии - ПВА, ПЭ, ПВС, полиакриламид и другие препараты на основе полиакриловой кислоты;

- простые мономерные соединения, растворимые в вводе и имеющие активные группы, которые при определенных условиях могут образовывать химические связи с активными группами волокна или между собой - предконденсаты термореактивных смол - сшивающие реагенты (ПТРС).

По химическому строению все многообразие сшивающих реагентов можно разделить на следующие группы:

- альдегиды;

- N-метилольные препараты;

- винильные соединения;

- эпоксисоединения;

- производные акриламида;

- диизоцианаты;

- поликарбоновые кислоты.

Для придания волокнистым материалам свойств несминаемости до недавнего времени использовали в основном би- и полифункциональные высокоформальдегидные вещества, обладающие повышенной химической активностью. При внесении в волокно они в определенных условиях могут вступать в реакцию с гидроксильными группами макромолекул целлюлозы, блокируя их или образуя между смежными макромолекулами поперечные связи.

Наиболее радикальным подходом к решению проблемы выделения формальдегида в заключительной отделке является разработка качественно новых сшивающих агентов. Исследования в этой области ведутся в двух основных направлениях: разработка препаратов с минимально возможным содержанием формальдегида и получение бесформальдегидных сшивающих агентов.

В качестве низкоформальдегидных препаратов применяют метиловые эфиры мочевиноформальдегидных конденсатов, а также производных пропиленмочевины, карбаматов и диметилолдигидроксиэтиленмочевины (ДМДГЭМ) Ткани, отделанные N-метоксиметильными соединениями, выделяют значительно меньше формальдегида, чем ткани, обработанные соответствующими неэтерифицированными препаратами при сохранении высокого эффекта несминаемости, хорошей устойчивости к гидролизу и к действию активного хлора. В качестве низкоформальдегидных препаратов, наряду с метиловыми эфирами N-гидроксиметильных соединений, применяют производные гликолей и многоатомных спиртов.

Сравнительные исследования устойчивости отделки ДМДГЭМ, этерифицированной этиленгликолем, метиловым или изопропиловым спиртом, показали, что ткани, обработанные гликолированной ДМДГЭМ, отличаются меньшим содержанием формальдегида. В то же время при обработке тканей этерифицированными препаратами наблюдаются меньшие потери прочности под действием хлора и машинной стирки, чем при обработке немодифицированной ДМДГЭМ.

К отечественным препаратам этой группы относятся отексид Д-2, представляющий собой диэтиленгликолевый эфир 4,5 дигидроксиэтиленмочевины, и отексид НФ, являющийся метиловым эфиром диметилолдигидроксиэтиленмочевины.

В настоящее время разработаны низкоформальдегидные отделочные препараты, представляющие собой этерифицированные карбаматы. Обработанные непромытые целлюлозные ткани содержат менее 300 мкг/г формальдегида при использовании метиловых эфиров карбаматов и менее 200 мкг/г при использовании гликолиевых эфиров карбаматов.

Минимальное содержание свободного формальдегида на ткани позволяют добиться препараты, модифицированные гликолями. В качестве ультранизкоформальдегидного препарата была предложена этерифицированная, модифицированная диэтиленгликолем ДМГМ, которая применяется преимущественно при скоростной высокотемпературной фиксации.

Отделка этим препаратом отличается хорошей устойчивостью к действию хлора, светостойкостью, белизной, устойчивостью к гидролизу, но в значительной степени зависит от рН ткани.

Помимо вышеописанных модифицированных N-гидроксиметильных препаратов, для низкоформальдегидной отделки могут применяться и другие соединения, например производные имидазолидинона и другие импортные препараты, состав которых не расшифровывается фирмами-производителями.

Внедрение все более жестких норм на содержание свободного формальдегида способствует развитию бесформальдегидной отделки. В качестве бесформальдегидных препаратов для отделки тканей используются соединения различного химического строения, функциональные группы которых способны реагировать с гидроксильными группами целлюлозы с образованием поперечных связей.

Примеры реакционноспособных групп:

Однако некоторые из указанных соединений (линейные сульфоны, этиленимины) отличаются токсичностью, другие - помимо этого, недостаточно активны (эпоксиды), и все они являются дорогостоящими продуктами, что затрудняет их промышленное использование. Кроме того, отделка этими препаратами изделий из чистого хлопка уступает по качеству обработке N-гидроксиметильными соединениями.

В настоящее время наиболее перспективными бесформальдегидными отделочными препаратами являются продукты присоединения диалкилмочевин или циклических мочевин к глиоксалю. При взаимодействии 1 моля циклической мочевины с 1-3 молями глиоксаля получаются эффективные бесформальдегидные препараты для отделки тканей.

Наибольший интерес для придания бесформальдегидной отделки представляют азотсодержащие препараты, получаемые из продуктов взаимодействия диальдегидов с амидами. Это продукты взаимодействия глиоксаля или глутарового альдегида с акриламидом, мочевиной или метилкарбаматом; диалкилмочевин или циклических мочевин с глиоксалем.

Наиболее перспективными из азотсодержащих бесформальдегидных веществ являются продукты присоединения диалкилмочевин или циклических мочевин к глиоксалю. Из отечественных препаратов бесформальдегидный отексид БФ получил самое широкое распространение. Он представляет собой производное глиоксаля, свободное от формальдегида.

Другой вариант решения проблемы бесформальдегидной технологии заключительной отделки целлюлозосодержащих текстильных материалов базируется на использовании поликарбоксилсодержащих кислот, способных сшивать макромолекулы целлюлозы за счет образования поперечных сложноэфирных связей. Впервые возможность осуществления процесса такой отделки была продемонстрирована еще в 1963 г. В последующих работах были подобраны наиболее подходящие поликарбоксикислоты, катализаторы процесса и оптимальные параметры его проведения. В качестве таких сшивающих агентов рекомендуются 1,2,3,4-бутантетракарбоновая кислота, 1,2,3-пропан-трикарбоновая кислота, лимонная кислота, малеиновая и некоторые другие кислоты с числом карбоксильных групп от 4 до 6, при этом предпочтение отдается именно последним. Применение бутантетракарбоновой кислоты в качестве отделочного препарата несколько ограничивается ее высокой стоимостью, а лимонная кислота вызывает пожелтение хлопчатобумажной ткани во время термообработки. Для подавления этого нежелательного эффекта в состав пропиточного раствора вводят полиэтиленгликоли или борную кислоту. Для ускорения реакции сшивки макромолекул целлюлозы с помощью поликарбоксикислот предложено использовать различные катализаторы органического и неорганического происхождения. Наилучшие результаты по показателям отделки тканей достигаются при использовании гипофосфита натрия, который является дорогостоящим продуктом.

Основной проблемой, связанной с применением мало- и бесформальдегидных предконденсатов, является их низкая реакционная способность по отношению к целлюлозе, вследствие чего затрудняется достижение высоких показателей малой сминаемости отделанных целлюлозных материалов, а эффект отделки недостаточно устойчив к действию стирок. Поэтому важен правильный выбор высокоактивных катализаторов процесса фиксации новых предконденсатов, а также добавок текстильных вспомогательных веществ, способствующих снижению потерь прочности и повышению качества отделанных тканей.

В состав отделочной композиции для рассматриваемых отделок обычно входят: предконденсат термореактивной смолы (ПТРС) - сшивающий агент; катализатор (соли металлов); мягчители; пленкообразующие вещества - предконденсаты термопластичных смол; поверхностно-активные вещества в качестве смачивателей. В зависимости от вида отделки МС, ФОРНИЗ, ПУХО варьируются концентрации компонентов в композиции.

Для аппретирования хлопчатобумажных и льняных тканей бытового назначения наиболее широко используются крахмальные аппреты, в состав которых входят расщепленный (частично переведенный в растворимую форму) крахмал, мыло, глицерин, вода и, иногда, мягчители. При аппретировании бельевых полотен и тканей с белоземельным рисунком для улучшения белизны фона применяют ультрамарин или оптические отбеливающие вещества. Крахмальные аппреты вымываются из ткани в процессе стирки, одновременно с этим исчезает и приданный эффект - наполненность, жесткость, гладкость.

В связи с этим более эффективными являются малосмываемые аппреты, которые, выполняя функции крахмала, достаточно прочно удерживаются на волокне при стирках. Они также улучшают внешний вид тканей, придают им необходимую упругость, шелковистость, значительно повышают стойкость материала к истиранию, создают условия для удобства раскроя полотна и пошива изделия. Малосминаемые аппреты бывают двух видов:

- термопластичные полимеры (отделка МАПС - малосмываемый аппрет с применением пластичных смол);

- термореактивные полимеры (отделка МАРС - малосмываемый аппрет реактивными смолами).

В состав композиций для отделки МАРС входят наполнитель - крахмал или поливиниловый спирт, поливинилацетатная эмульсия и т.д., предконденсат термореактивной смолы, например: отексид НФ или карбамол, катализатор. В этом случае в волокне наполнители (X) присоединяются к молекуле целлюлозы с помощью мостиков (М) из остатков молекул предконденсата термореактивной смолы: Целл - О - М - X.

В значительно меньшей степени идет реакция сшивки макромолекул целлюлозы (Целл - О - М - X - М - О - Целл), это позволяет проводить данный вид отделки практически без потерь прочности текстильного материала.

Композиция для отделки МАПС включает полиэтиленовую и поливинилацетатную эмульсии. Иногда вводят дополнительно мягчители (например, отексин КС, октамон ГП, тексоклен МГФ).

В результате аппретирования повышается добротность и наполненность ткани, увеличивается прочность (на 20 % - 25 %), возрастает устойчивость к истиранию (в 2-15 раз). Эти ценные свойства ткани сохраняются почти полностью после 10-25 стирок.

Устойчивые эффекты каландрирования применяют в отделке хлопчатобумажных тканей саржевого, сатинового, атласного переплетений для уплотнения структуры ткани, улучшенного внешнего вида: придания блеска, серебристости, сообщения добротности. Для получения таких эффектов на ткани необходимо, чтобы в составе пропиточного раствора присутствовали не только ПТРС и катализатор, но и активный наполнитель (крахмал, ПВС, ПВА), который реагирует с ПТРС в процессе образования смолы и обеспечивает требуемый эффект наполненности.

На стадии каландрирования текстильным материалам придается нужная форма поверхности, а на стадии термообработки эта форма фиксируется посредством сшивок макромолекул волокна и отложением на нем смолы, именно в том положении, которое задано при каландрировании. В зависимости от типов валов каландра на ткани можно получать различные устойчивые к стиркам эффекты:

- тиснение (Т);

- лощение (Л);

- серебристо-шелковистую отделку (СШО);

- несминаемую глянцевую отделку (НГО).

Для получения на ткани устойчивого эффекта используют каландры:

- отделочные, предназначенные для разглаживания и уплотнения ткани, улучшения грифа и придания умеренного блеска;

- фрикционные, в которых варьируется скорость вращения одного вала относительно другого за счет чего ткань приобретает блеск различной интенсивности (от слабого до очень сильного);

- тиснильные, предназначенные для получения выпуклых рисунков на ткани, за счет изменения ее структуры при прохождении между валами, один из которых (металлический) имеет выпуклую гравюру, а другой (мягкий) - выемки соответствующей формы;

- серебристые, предназначенные для придания сатинам отделки СШО, а именно приятного серебристо-шелковистого блеска. На поверхность стального вала серебристого каландра нанесена гравюра в виде параллельных штрихов, наклоненных под углом 7°-26,5°, количество штрихов на 10 мм составляет 95-98 штук. Для максимального эффекта необходимо, чтобы штриховая гравировка в наибольшей степени перекрывала структуру переплетения ткани. Для сатинов это условие выполняется при использовании металлических валов с углом наклона гравировки 12°-16°.

При получении различных эффектов каландрирования особое внимание уделяют остаточной влажности ткани после сушки. При пересушке ткань теряет механическую прочность при каландрировании, становится жесткой. При отделке ткани с повышенной влажностью остаточная влага замедляет процессы смолообразования и сшивки. Рекомендуется остаточная влажность перед пропусканием ее в каландр хлопчатобумажных тканей, подвергаемых отделке СШО - 8 % - 10 %, тиснению - 10 % - 15 %, лощению - 10 % - 12 %.

2.5.2 Специальные виды отделки

В зависимости от назначения текстильного материала при заключительной отделке придают тканям из различных волокон новые специфические свойства: способность отталкивать воду и противостоять масляным и другим загрязнениям, огнестойкость, бактерицидность, устойчивость к гниению. Такие виды отделок относятся к специальным, так как их осуществляют в большинстве случаев при обработке тканей специального и технического назначения. Несколько реже специальным видам отделок подвергают ткани бытового назначения.

2.5.2.1 Гидро- и олеофобная отделка

В зависимости от устойчивости ткани к намоканию в воде различают водонепроницаемую и водоотталкивающую (гидрофобную) отделки. Водонепроницаемая отделка, применяемая для технических тканей (палаточные, брезентовые, парусиновые и др.), достигается путем покрытия поверхности ткани сплошной воздухонепроницаемой пленкой. Водоотталкивающая отделка применяется для одежных, плащевых, спортивных и других тканей бытового назначения, в которых требуется сохранение открытой пористости и воздухопроницаемости ткани. Поверхность гидрофобизированных тканей не смачивается водой, хотя ткань пропускает водяные пары и воздух. Это достигается путем нанесения гидрофобизирующего препарата на поверхность отдельных волокон и нитей с сохранением открытой структуры ткани.

Для придания тканям водоотталкивающих свойств наиболее часто используют следующие соединения:

- эмульсии парафинов и восков, содержащие соли алюминия или циркония (например, аламин 520 (Россия), персистоль Е (Германия) и др.);

- кремнийорганические соединения (силиконы), известные в России как силиконовые эмульсии;

- органические комплексы хрома или алюминия с высшими жирными кислотами - хромолан (Россия), импермин G (Германия) и др.;

- метилольные производные различных соединений, содержащие длинные алкильные цепочки (например, продукты конденсации метилолмеламина с N-оксиметилстеариламидом - фоботекс ФТЦ (Швейцария), аламин С (Россия));

- пиридинсодержащие производные высших жирных спиртов и кислот типа четвертичных аммониевых солей;

- фторсодержащие соединения.

Эмульсии парафина и восков с солями алюминия и циркония могут использоваться не только для водоотталкивающей отделки, но и для водонепроницаемой. Практическое применение имеет двухванная технология осаждения на текстильном материале водонерастворимого мыла. Для этого на ткань наносят раствор мыла, а затем во второй ванне обрабатывают солью алюминия, в результате происходит обменная реакция с образованием нерастворимой гидрофобной пленки.

Четвертичные аммонийные соединения (ЧАС) в качестве гидрофобной части содержат остатки жирных высших кислот, а катионная пиридиновая форма обеспечивает их растворимость и одновременно играет роль активного центра в реакции с целлюлозой. Наиболее часто из этих препаратов применяют N-метил-N-стеариламидаметиленпиридиниум хлорид. Такие препараты можно использовать для придания гидрофобных свойств полиамиду, шерсти, натуральному шелку. Однако после фиксации ЧАС на текстильных материалах последние необходимо промывать для полного удаления пиридина, который затем попадает в стоки.

Для придания гидрофобности в настоящее время широко используются различные кремнийорганические соединения, которые могут применяться в виде водорастворимых мономеров и в виде олигомеров, растворимых в органических растворителях и используемых обычно в виде водных эмульсий. В ряде случаев кремнийорганические соединения применяют совместно с предконденсатами термореактивных смол. При этом кремнийорганические препараты могут взаимодействовать с предконденсатами и образуют в волокне смолу, в состав которой входят оба компонента. Применяют два типа кремнеорганических гидрофобизаторов:

- силиконаты - препараты, растворимые в щелочных водных растворах (например, АМСP-3);

- алкилполисилоксаны, нерастворимые в воде, используются в виде водных эмульсий.

Комплексные соединения хрома и алюминия в настоящее время выводятся из производства в связи с их негативным влиянием на экологию.

Производные меламина, этиленмочевины и высших жирных кислот

Гидрофобизаторы на основе этиленмочевины реагируют с целлюлозой при температуре сушки, без катализатора и побочных продуктов не выделяются. Ковалентная связь препаратов этого типа с целлюлозой обеспечивает устойчивость гидрофобного эффекта к стиркам и химической чистке.

Для олеофобной отделки могут применяться различные фторорганические соединения - низкомолекулярные перфторорганические кислоты, амины, спирты, олефины и высокомолекулярные, к которым относятся различные типы фторсодержащих полимеров и сополимеров на основе акриловой и метакриловой кислот, а также фторсодержащие полиуретаны.

Высокая степень олеофобности обеспечивается лишь при наличии плотной пленки фторсодержащего препарата на поверхности волокна, образованной ориентированным наружу слоем фторированных углеводородных радикалов. Для получения олеофобности ткань плюсуют фторсодержащим препаратом, высушивают и подвергают термообработке при температуре 150 °C в течение 5 мин, после чего следует заключительная промывка. Термообработка необходима для придания тканям, наряду с олеофобностью, также высокой гидрофобности.

Таблица 2.49 - Примеры составов для гидрофобной отделки текстильных материалов и их влияние на экологию

Состав раствора	Используемое оборудование	Эмиссии в сточные воды
Состав N 1	Плюсовка, агрегированная с сушильно-ширильной барабанной машиной	Соли хрома
Хромолан
Уротропин
Уксусная кислота 80 %-ная
Состав N 2	Пропиточно-полимеризационные линии, включающие одну или две плюсовки, сушильную машину, автомат для правки утка, сушильно-ширильную машину, термическую камеру конвективного типа или радиционную термическую камеру с инфракрасными излучателями	ЧАС Азот аммиачный
Аламин С
Уксусная кислота 40 %-ная
Хлорид аммония
Хлорид магния, гибрат или сульфат алюминия
Состав N 3	Пропиточно-полимеризационные линии, включающие одну или две плюсовки, сушильную машину, автомат для правки утка, сушильно-ширильную машину, термическую камеру конвективного типа или радиционную термическую камеру с инфракрасными излучателями	Формальдегид Магний
Аламин С
Предконденсат термореактивной смолы
Уксусная кислота 40 %-ная
Хлорид аммония или хлорид магния гидрат

2.5.2.2 Придание текстильным материалам устойчивости к действию микроорганизмов

Биоцидная отделка текстильных материалов - это заключительная отделка волокнистых материалов биоцидными веществами с целью придания текстилю антимикробных, противоаллергенных или репеллентных свойств.

В зависимости от используемых препаратов и объекта их воздействия биоцидные отделки подразделяются на следующие виды:

Антимикробная отделка, препятствующая размножению и росту на текстильном материале колоний микроорганизмов (бактерий, грибов, вирусов) и, таким образом, позволяющая текстилю выполнять функцию "защитного барьера" для кожи человека от попадания на нее патогенных микробов извне.

Противогрибковая отделка (ПГО) - частный случай антимикробной отделки, но в ПГО основной задачей является сдерживание роста плесневых и других микрогрибов на текстильном материале. В случае ПГО речь идет о профилактике грибковых заболеваний кожи человека.

В антимикробной и противогрибковой отделке различают следующие термины: санитария, дезинфекция, деодорирование (предотвращение возникновения запаха).

Антигнилостная отделка - защищающая текстильный материал при его контакте с землей и водой от микроорганизмов, вызывающих гниение волокна и таким образом предотвращающая разрушение материала.

Противоаллергенная отделка - препятствующая размножению на текстильном материале микроскопического пылевого клеща (экскременты которого являются аллергеном) и таким образом выполняющая профилактические функции.

Репеллентная отделка - придающая текстилю свойство отталкивать кровососущих насекомых, являющихся переносчиками вирусных инфекционных заболеваний.

В зависимости от целей защиты биоцидные отделки выполняют следующие функции:

- гигиеническую - предотвращение возникновения неприятного запаха, вызываемого продуктами жизнедеятельности бактерий. Профилактика транзита (попадания) микроорганизмов на кожу человека;

- защиту текстильного материала от повреждения;

- репеллентную - защиту от насекомых.

Все антимикробные препараты делятся на две группы:

1) Мигрирующие (не только по текстильному материалу, но и способные частично переходить с субстрата на кожу человека и в воду при стирке). Это, например, все препараты на основе триклозана.

2) Немигрирующие (не переходящие в процессе эксплуатации текстильного изделия на кожу человека и в сточные воды). К ним относятся препараты на основе серебра, а также вещества, образующие прочную ковалентную связь с волокном.

Для репеллентной перманентной отделки на данный момент применяют импортные препараты на основе перметрина.

Изделия из целлюлозных волокон и шерсти склонны к деструкции под действием микроорганизмов - бактерий и грибков плесени. Синтетические волокна более устойчивы, однако и они подвержены действию микроорганизмов, в частности полиэфирное (лавсановое) волокно является наименее устойчивым среди синтетических волокон к действию микроорганизмов. Поэтому защита от действия микроорганизмов (повышенная долговечность изделий) имеет большое народнохозяйственное значение. Противогнилостная обработка имеет особое значение для тканей специального назначения (палаточные, брезентовые, плащевые ткани, рыбацкие сети и др.).

Для защиты тканей от разрушающего действия микроорганизмов используют два вида препаратов. Препараты, не образующие химической связи с волокном, относят к препаратам первого типа: нерастворимые соединения меди и других металлов, производные фенола, четвертичные аммонийные соли, органические производные серы. Препараты второго типа вступают в химическое взаимодействие с гидроксильными группами целлюлозы с образованием лабильных связей. К ним относятся производные акридинового ряда (риванол и трипафлавин), хлорированные фенолы, присоединяемые ионной связью к привитому сополимеру целлюлозы и поли-2-метил-5-винилпиридина, и некоторые другие соединения.

В настоящее время преобладают способы первого типа, предусматривающие использование бактерицидных веществ. По степени нарастания бактерицидной активности катионы металлов можно расположить в следующий ряд: цинк - свинец - хром - кадмий - медь - серебро - ртуть.

Для противогнилостной обработки целлюлозных материалов наибольшее применение нашли различные соединения меди. Это объясняется тем, что соединения меди защищают ткань от многих известных микроорганизмов.

Из органических соединений, предотвращающих развитие микроорганизмов на целлюлозных материалах, чаще других используют салициловую кислоту, салициланилид, а также производные фенола и оксидифенила. Салициловую кислоту и ее производные применяют преимущественно для защиты текстильных материалов от плесени.

Технологический процесс включает пропитку ткани раствором салициланилида и сушку на сушильной барабанной или сушильно-ширильной машине.

Наиболее эффективная защита целлюлозных материалов от действия различных микроорганизмов, как грибов, так и бактерий достигается при нанесении на волокно комбинации антисептиков, например, соединений меди и оксидифенила или медно-хромово-таннидных препаратов.

Медно-хромово-таннидный комплекс образуется непосредственно на целлюлозном материале при обработке его двухванным способом. В первой ванне ткань обрабатывают раствором дубильного экстракта, отжимают, подсушивают до определенного влагосодержания, затем обрабатывают во второй ванне раствором медного купороса и хромпика, выдерживают на воздухе, промывают и сушат. Однако все перечисленные препараты увеличивают содержание в сточных водах отделочных предприятий количество меди и других металлов, что негативно сказывается на санитарно-химических показателях сточных вод.

Современная противогнилостная отделка хлопчатобумажных и смесовых тканей осуществляется по технологии Sanitized. Принцип действия препаратов Санитайзед для противогнилостной отделки основан на разрушении метаболических процессов в клетке нежелательных микроорганизмов, вызывающих появление плесени грибка. Таким образом останавливается способность микроорганизмов к функционированию, росту и воспроизведению. Отделка обеспечивает устойчивый противогрибковый, бактериостатический эффект, защищающий от дрожжей плесени, грибков и водорослей, грамположительных и грамотрицательных бактерий.

2.5.2.3 Защита шерсти от повреждения насекомыми.

Шерсть повреждается не только микроорганизмами, но и насекомыми. Она служит средой обитания насекомых типа кератофагов, к которым относятся платяная моль различного вида и жучки (кожееды). Для предотвращения повреждения шерсти используют специальные ТВВ по различным технологиям.

Во-первых, рекомендуется использовать для химической модификации шерстяного волокна формальдегид. Образующиеся в результате его использования поперечные сшивки увеличивают не только биостойкость шерсти, но и устойчивость к термоокислительной деструкции. Данный способ является эффективным, но практически не используется на сегодняшний день из-за строгого регламентирования содержания свободного формальдегида на текстильных материалах и в рабочих зонах машин.

Во-вторых, используют антиметаболиты-вещества, усваивающиеся организмами насекомых и нарушающие в них обмен веществ. К антиметаболитам относят имидазол и бензолсульфонамид.

Третий способ основан на использовании препаратов, препятствующих развитию микроорганизмов на шерсти.

Молеустойчивую отделку совмещают обычно с крашением шерстяных текстильных материалов, в таком случае используют хлорсодержащие препараты, содержащие в молекуле трифенилметановые, сульфо- или сульфамидные группы.

2.5.2.4 Противосвойлачиваемая отделка шерсти

При жидкостных водных обработках шерстяных изделий происходит изменение их линейных размеров и свойлачивание, что существенно ухудшает внешний вид изделий, а также меняет линейные размеры шерстяного трикотажа до невозможности использования шерстяного изделия. Противосвойлачиваемая отделка шерсти препятствует усадке за счет свойлачивания, изменяя фрикционные свойства шерстяных волокон путем частичного нанесения на поверхность волокна полимера.

На практике для указанных целей используются окислители, разрушающие чешуйчатый слой шерсти: газообразный хлор, водный раствор хлора или гипохлорит натрия, хлорамин Т, натриевая соль дихлоризоциануровой кислоты, пероксид водорода, пероксомономерная кислота, перманганат калия. Разрушение чешуйчатого слоя шерсти данными веществами не только подавляет ее свойства к свойлачиванию, но и повышает диффузионную проницаемость.

Противосвойлачиваемость может придаваться на разных стадиях производства текстильной продукции. Наиболее распространена технология обработки гребенной ленты, но также обрабатывают готовые изделия и шерстяную ткань.

Малоусадочная/противосвойлачиваемая обработка шерсти в гребенной ленте проводится непрерывно на линиях барабанного типа с пятью секциями, в каждой из которых лента шерсти проходит вокруг перфорированного барабана, и через волокнистый материал просасывается обрабатывающая жидкость. Циркуляция последней обеспечивает равномерность нанесения.

Одной из самых распространенных технологий обработок является технология "Херкосетт" с операциями следующей последовательности: хлорирование - антихлорирование - промывка - обработка полимером - обработка мягчителем - сушка и термофиксация/Хлорирование - наиболее неприятная из всех операций малоусадочной отделки шерсти, так как может привести к значительному повреждению волокна при недостаточном контроле за ее проведением. Токсичность газообразного хлора, выделяющегося из гипохлорита в кислой среде, ухудшает условия труда в цехе. Кроме того, такая обработка вызывает пожелтение белой шерсти и изменение оттенка у окрашенной шерсти. Возможна замена операции хлорирования на обработку другими окислителями (кислого пероксомоносульфата натрия) или ферментами протеолитического характера.

Огнезащитная отделка текстильных материалов

Огнезащитные обработки можно подразделить на обработки, придающие невоспламеняемость, и на обработки, придающие огнестойкость. Невоспламеняемость придается декоративным обивочным интерьерным тканям, используемым для изготовления занавесей, гардин, штор, а также тканям, используемым для детской, туристической и некоторых видов производственной одежды. Эти ткани не воспламеняются, но при контакте с открытым пламенем разрушаются.

К огнестойким (огнезащитным) материалам относятся материалы, устойчивые к действию высоких температур и способные обеспечить полную защиту от огня. К ним относятся ткани для спецодежды пожарных, сталеваров, литейщиков, противопожарных одеял и др.

Для подавления процесса горения необходимо, чтобы выделяющаяся при горении энергия была меньше теплопотерь в окружающее пространство. Вещества, обеспечивающие выполнение этого условия путем снижения или поглощения выделяющихся при горении энергии, называются антипиренами.

Антипирены для поверхностной или объемной обработки текстильных материалов делятся на две группы. К первой группе относятся огнезащитные составы, представляющие собой различные комбинации буры и борной кислоты, диаммонийфосфаты и другие неорганические соединения. Этот класс соединений находил применение для обработки текстильных материалов (преимущественно целлюлозных), не требующих стирки. С 2006 г. в связи с высокой токсичность ограниченно применение антипиренов на основе вышеуказанных соединений.

Ко второй группе относятся огнезащитные составы, образующие на поверхности текстильного материала нерастворимые соединения, обеспечивающие устойчивость огнезащитного эффекта к многократным стиркам. К наиболее часто применяемым в данном случае соединениям относятся фосфор-, фосфоразот- и фосфоргалогенсодержащие соединения.

Разнообразные препараты и соединения, обеспечивающие огнезащитную отделку, наносят на волокна двумя способами:

1) ткани пропитывают водными растворами защитных веществ и высушивают (иногда эти вещества входят в состав аппрета). Такой способ не гарантирует длительного огнезащитного действия в случае, если защитные вещества легко удаляются с волокна при промывке;

2) ткани сначала пропитывают одним реагирующим веществом, а затем другим, образующим нерастворимые соединения, и промывают. Длительный эффект в этом случае достигается благодаря осаждению на волокне защитных веществ в виде нерастворимого осадка или пленки.

ГАРАНТ:

Нумерация пунктов приводится в соответствии с источником

2.5.2.6 Умягчающая отделка

Рост потребительских требований к одежде (мягкость, гладкость, драпируемость, комфортность и т.д.), высокие скорости на отделочном оборудовании и высокоскоростные швейные машины, особые требования к волокнам на стадии прядения и многое другое определяют актуальность придания волокнам, пряже, ткани мягкости, антифрикционности, которые в полной мере достигаются с помощью специальных препаратов - мягчителей. Технология обработки текстильных материалов мягчителями включает промывку и сушку. Фиксирующая обработка не требуется.

Классификация мягчителей по химическому строению:

- катионного типа;

- анионного типа;

- амфотерные;

- кремнийорганические;

- неионогенные.

Катионные мягчители используются на стадии промывки текстильных материалов. Катионные мягчители являются наиболее широко используемыми в практике и для этого имеются следующие причины:

- низкие концентрации мягчителей на волокне (0,2 % от массы волокон) дают хороший эффект мягчения;

- имеют сравнительно высокое сродство ко многим волокнам и могут быть использованы не только в непрерывных, но и в периодических методах (истощения ванны);

- простая и экономичная технология производства;

- эффект мягчения дополняется объемностью текстиля, но не возникает эффект "зажиренности";

- хорошие антистатические и антифрикционные эффекты;

- большой выбор структур мягчителей с различными индивидуальными свойствами.

Четвертичные и псевдокатионные мягчители в условиях их применения имеют положительный заряд и могут быть использованы как по непрерывной технологии плюсования, так и по периодической технологии истощения красильной ванны. Дают хороший эффект мягчения на всех видах волокон, но плохо совмещаются (не совмещаются) с другими ТВВ анионной природы (оптические отбеливатели, различные ПАВы), а также склонны к пожелтению в условиях термофиксации. Очень широко используются в практике заключительной отделки текстиля.

Амфотерные мягчители не дают высокого эффекта мягчения, но проявляют хорошие антистатические свойства. Очень хорошо воспринимается при контакте с кожей и поэтому часто используется в гигиеническом ассортименте (полотенце, салфетки).

Анионные мягчители имеют очень ограниченное применение из-за из низкой субстантивности (сродства) к волокнам и низкого эффекта мягчения. Совмещаются только с ТВВ анионного или неионогенного характера; улучшают гладкость и антистатические свойства текстиля, его гидрофильность.

Неионогенные мягчители теоретически не имеют заряда и, следовательно, не должны иметь высокого сродства к волокнам. Их можно использовать в комбинации с другими ТВВ устойчивыми к действию высоких температур, поскольку эти мягчители не вызывают пожелтения текстиля в условиях термофиксации и поэтому подходят для использования в комбинации с оптическими отбеливателями. Основные типы мягчителей для текстиля приведены в таблице 2.50.

Таблица 2.50 - Мягчители используемые в процессах заключительной отделки текстильных материалов

N	Тип (природа) мягчителя	Основной эффект	Конечный потребительский эффект
1	Четвертичные соединения	Мягкость, антистатика	Мягкий гриф, объемность, драпируемость
2	Эфиры, амиды жирных кислот	Гладкость	Удобство при пошиве, лучшее прохождение в прядении, вязании, ткачестве, устойчивость к истиранию, устойчивость на разрыв
3	Парафины
4	Полиэтилены
5	Амфотерные	Гидрофильность, антистатика	Повышение сорбционной способности
6	Силиконы	Гладкость, мягкость	Хороший мягкий гриф "силиконового" типа

2.5.2.7 Антистатическая отделка

Все текстильные волокна и материалы из них в большей или меньшей степени являются диэлектриками, и поэтому при контакте с другими диэлектриками и проводниками за счет трения способны приобретать устойчивый положительный или отрицательный заряд. Такое явление называется накоплением электрического заряда и, как правило, оказывает вредное воздействие на технологию переработки текстильных материалов и ухудшает их потребительские свойства.

При эксплуатации изделий из текстиля возникновение статического заряда может сказываться отрицательно на самочувствии человека, вызывать дискомфорт при носке (покалывание и прилипание одежды). Во избежании негативного фактора воздействия статического заряда на ткани различного сырьевого состава и плотности в процессе заключительной отделки наносят антистатики.

Антистатики - препараты, способные снять или снизить до допустимого предела электростатические заряды, накапливающиеся на поверхности текстильного материала в процессе производства и последующей эксплуатации.

По механизму действия антистатики должны увеличивать электропроводность поверхности материала и придавать гладкость, снижая тем самым образование электрических зарядов.

Все текстильные материалы по электризуемости, т.е. по способности накапливать статическое электричество можно условно разделить на 4 вида (см. таблицу 2.51).

Таблица 2.51 - Виды волокнистых материалов и их электризуемость

Электризуемость	Время полупериода стекания заряда с поверхности (т), с	Удельное поверхностное электрическое сопротивление (), Ом	Волокна
Низкая	Менее 0,5	Менее 10¹⁰	Целлюлозные
Умеренная	0,5-0,2	10¹¹-10¹²	Шерстяные, шелковые (натуральные), ацетатные
Высокая	2,0-10,0	До 10¹⁴	ПЭФ, ПАН, ПА
Очень высокая	10,0-100	До 10¹⁵	ПВХ, Полиолефиновое

Максимальную способность накапливать и сохранять электрические заряды на поверхности имеют гидрофобные синтетические волокна, а натуральные гидрофильные электризуются в меньшей степени и быстрее теряют электрический заряд.

Снизить электризуемость натуральных волокон (хлопок, лен, шерсть, натуральный шелк) можно просто повысив их влажность, поскольку скорость стекания зарядов увеличивается с ростом влажности.

Для гидрофобных синтетических волокон влияние влажности на электростатический заряд очень мало, поэтому необходимо нанесение специальных антистатических препаратов, образующих токопроводящий слой на поверхности волокон. Кроме того, такой слой может сгладить поверхность и снизить трение и тем самым - накопление зарядов на поверхности волокон.

Для антистатической обработки применяют текстильно-вспомогательные поверхностно-активные вещества (неионогенные, катионоактивные и анионоактивные), приготовленные на основе производных жирных кислот или спиртов.

Антистатики бывают перманентного и неперманентного действия.

Антистатики наносят при изготовлении волокон (отделка во время формования), текстурировании, перематывании нити, а также при авиваже и замасливании штапельного волокна, авиваже нитей и пряжи после отбеливания и крашения, авиваже трикотажа и вязаных изделий и аппретировании тканей.

Антистатики в производстве волокон применяются как компоненты препарационных составов, наносимых во время формования синтетических, целлюлозных, но чаще всего ацетатных волокон. Для таких составов используют неионогенные или анионоактивные антистатики, так как катионоактивные из-за сложности их вымывания затрудняют последующее крашение.

Антистатики в формовании (для замасливания шерстяных и целлюлозных волокон) применяются как обычные препараты на основе алеиновой кислоты, нейтральных или минеральных масел, обладающих благодаря эмульгаторам антистатическим действиям, достаточным при больших механических нагрузках во время обработки в прядении, чесании и вытяжке. В то же время для отделки синтетического штапельного волокна при формовании необходимы специальные препараты, обладающие хорошим антистатическим действием также и при низкой влажности воздуха. Часто эти препараты содержат, в виде антистатиков, составы на основе неионогенных и анионоактивных веществ.

В отделке (крашении) для обработки пряжи, вязаных и трикотажных изделий применяются как нестойкие, так и стойкие антистатики. В качестве нестойких антистатиков применяют поверхностно-активные вещества, которые могут действовать как мягчительные авиважные средства, в связи с их хорошей выбираемостью.

Для отделки тканей можно использовать разнообразные антистатики - выбор зависит от препарата, требований к грифу текстильного материала и эффекта антистатической отделки.

Наиболее токсичными из антистатиков являются соединения четвертичного аммония. Сброс этих веществ в сточные воды может привести к негативным экологическим последствиям.

2.5.3 Экологические проблемы отделки текстильных материалов

Среди процессов отделки текстильных изделий химические обработки являются наиболее значимыми с точки зрения генерируемых выбросов. Например, огнезащитная отделка представляет особый тип отделки как с точки зрения применяемых технологий, так и с точки зрения выбросов. За некоторыми исключениями (например, применение фосфорорганического огнезащитного состава), непрерывные способы данной отделки не требуют промывки после фиксации функционального вещества. Это означает, что возможные выбросы, связанные с загрязнением воды, ограничены системными потерями и водой, используемой для очистки всего оборудования.

Обычно эти потери составляют 1 % - 5 %, исходя из общего количества потребляемой финишной композиции; также в интересах предпринимателя не выливать дорогостоящие вспомогательные вещества. Тем не менее, в некоторых случаях, при обработке небольших партий, могут наблюдаться потери до 35 или даже 50 %. Это зависит от устройства системы подачи раствора, размера плюсовок в составе отделочной линии. В этом отношении, с применением таких технологий, как напыление, вспенивание потери отделочного раствора намного ниже по объему (хотя и более концентрированные с точки зрения активного вещества).

Остатки концентрированных растворов повторно используются, если применяемые вспомогательные отделочные материалы обладают достаточной стабильностью или утилизируются отдельно как отходы, предназначенные для сжигания. Однако слишком часто рабочие растворы сливаются и смешиваются с другими сточными водами.

Несмотря на то, что объемы являются весьма незначительными по сравнению с общим объемом сточных вод, производимых текстильной фабрикой, уровни концентрации очень высоки, содержание активных веществ в диапазоне 5 % - 25 % и ХПК составляет от 10 до 200 г/л.

В случае трикотажных отделочных фабрик, работающих главным образом на небольших партиях, системные потери могут составлять значительную часть общей органической нагрузки. Кроме того, многие вещества трудно биоразлагаются или вообще не разлагаются биологически, а иногда они также токсичны (например, биоциды имеют очень низкую ХПК, но очень токсичны).

Диапазон загрязняющих веществ, которые могут быть обнаружены в сточных водах, варьируется в широких пределах в зависимости от типа применяемой отделки. В частности, выброс следующих веществ в окружающую среду вызывает серьезные проблемы:

- этиленмочевина и производные меламина в их выпускной форме;

- органо-фосфорные и галогенсодержащие органические соединения (огнезащитные вещества);

- полисилоксаны и производные (мягчители);

- алкилфосфаты и алкилтерфосфаты (антистатики);

- фторосодержащие гидро- и олеофобизаторы и др.

В процессе сушки и поликонденсации выделяются воздушные выбросы из-за летучести самих активных веществ, а также их составляющих (например, мономеров, олигомеров, примесей и побочных продуктов разложения). Кроме того, выбросы в атмосферу (иногда сопровождаемые запахами) связаны с остатками препаратов и выделением их из тканей в процессе хранения (например, полихлорированные диоксины/фураны могут возникать в результате термической обработки текстильных изделий, которые ранее обрабатывались хлорированными носителями или перхлорэтиленом).

Нагрузки на выбросы зависят от температуры сушки или фиксации тканей, количества летучих веществ в отделочном растворе, волокнистых составляющих текстильного материала и вида ПТРС в отделочной композиции. Однако в большинстве случаев выбросы, производимые отдельными компонентами отделочных рецептур, являются аддитивными. В результате общий объем органических выбросов в отработанном воздухе (общий органический углерод и конкретные проблемные соединения, такие как канцерогенные и токсичные вещества) может быть легко рассчитан с помощью коэффициентов выбросов.

Другим важным фактором, который следует учитывать в отношении выбросов в атмосферу, является то, что при сжигании газов (метан, пропан, бутан), используемых для обогрева стентов в отделочном оборудовании, могут наблюдаться выбросы в воздух рабочей зоны цеха предприятия, такие как: несжигаемые органические соединения, CO, NOx, формальдегид. Таким образом, говоря о выбросах в атмосферу, экологическая выгода, получаемая при использовании отделочных композиций на основе бесформальдегидных ПТРС, полностью теряется, если горелки в рамных частях натяжного устройства плохо отрегулированы и производят высокие выбросы формальдегида.

Загрязняющие вещества, которые могут встречаться в сточных водах, варьируются в зависимости от применяемых отделочных материалов. Основными вопросами, которые следует отметить, являются: применение средств защиты от моли (выбросы биоцидов) и низкий уровень истощения ванн с мягчителями, которые часто представляют собой ЧАС (выбросы плохо поддающихся биологическому разложению веществ).

<< Раздел 1. Общая информация об отрасли промышленности		Раздел 3. >> Текущие уровни эмиссии в окружающую среду и потребления ресурсов
	Содержание Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 39-2017 "Производство текстильных изделий (промывка,...

Раздел 2. Описание технологических процессов, используемых в настоящее время в рассматриваемой отрасли промышленности

ГАРАНТ:

ГАРАНТ:

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас