Химическая технология текстильных материалов

1. Привести технологию обработки в отделочном производстве суровой вискозно-штапельной ткани, предназначенной для изготовления швейного изделия из набивной ткани, отделанной элементами из гладкокрашеного материала.

2. Технология подготовки тканей из гидратцеллюлозных волокон перед крашением и печатанием.

3. Механизм и технология крашения х/б ткани активными красителями.

4. Технологический режим печатания ткани кубовыми красителями.

5 Особенности технологии заключительной отделки из гидратцеллюлозных волокон Заключение Список использованных источников обработка ткань волокно.

Химическая технология волокнистых материалов — наука о сущности и способах осуществления химических, физико-химических и механических процессов, применяемых в отделочном производстве при обработке волокнистых материалов от сырья до готовой продукции.

Изучение химико-технологических процессов и эффективных способов их проведения составляет предмет химической технологии волокнистых материалов — науки, возникшей как самостоятельная отрасль прикладных знаний во второй половине XIX в связи с развитием машиностроения.

1. Привести технологию обработки в отделочном производстве суровой вискозно-штапельной ткани, предназначенной для изготовления швейного изделия из набивной ткани, отделанной элементами из гладкокрашеного материала.

Отделка тканей из химических волокон состоит из предварительной отделки (опаливания, крепирования, заваривания, отваривания, беления), крашения, печатания, заключительной отделки (стрижки и чистки, аппретирования, ширения и сушки, термообработки, декатировки, мягчения, каландрования, правки утка).

Вискозное волокно, состоящее из гидратцеллюлозы, не содержит естественных примесей, которые сильно осложняют подготовку природных волокон к крашении и печатанию. Несмотря на это. Изделия из вискозного волокна перед крашением и печатанием должны пройти ряд операций для очистки от веществ, нанесенных на нити на заводах искусственного волокна (например, замасливающего вещества), на крутильных предприятиях 9 подкраска для различения пряжи различных видов крутки) и в ткачестве (шлихта). Кроме того, при подготовке изделий необходимо достичь равномерного набухания искусственных целлюлозных волокон, что в дальнейшем способствует равномерному переходу на них красителя.

Отделка штапельных тканей начинается с опаливания — удаление с поверхности тканей выступающих волоконец, нитей и узелков путем их сжигания. В результате ткань приобретает ровную, гладкую поверхность; улучшается ее внешний вид, четко выявляется ткацкая структура полотна, облегчается проведение последующих технологических процессов.

Искусственные целлюлозные волокна по сравнению с природными менее устойчивы к химическим реактивам, в особенности к щелочам. Поэтому для них допустимы лишь сравнительно мягко действующие реактивы при небольшой температуре и продолжительной обработки.

Важно, чтобы вещества, наносимые на нити в предшествующих процессах, легко удалялись с волокна. Этим обеспечивается упрощение и удешевление операций подготовки, повышение добротности выпускаемых материалов. На заводах искусственного волокна для замасливания волокна в большинстве случаев применяется водная эмульсия, содержащая в своем составе минеральное масло (типа веретенных масел). Нанесенные на гидратцеллюлозные волокна компоненты этой эмульсии сравнительно легко удаляются с волокна при применении растворов моющих веществ.

Для подкраски крученой пряжи на крутильных фабриках применяют кислотные красители, которые не фиксируются на целлюлозе и легко смывается с волокна.

При выборе материалов для шлихтования основ из вискозного волокна необходимо учитывать легкость удаления шлихты с волокна. Этому условию соответствует растворимый крахмал (крахмал, подвергнутый определенной степени расщепления). Ценными продуктами для шлихтования являются водорастворимые эфиры целлюлозы — метиловые, оксиэтиловые, карбоксиметиловые, карбоксиэтиловые.

Очистка суровых тканей из гидратцеллюлозных волокон от описанных выше примесей может быть достигнута путем применения моющих растворов, т. е. растворов, обладающих достаточно высокими смачивающими, растворяющими и эмульсирующими свойствами. Обычно процесс очистки сводится к обработке тканей при температуре 85 — 90? в течение 30 — 40 мин. В растворах, содержащих 6 — 8 г/л мыла 40%-ного и 0,5 — 0,8 г/л кальцинированной соды, — операция называемая «отваркой». Вместо мыла при отварке целесообразно применять синтетические моющие вещества, например, препарат ТМС, сульфонол или ОП-10 в концентрации 1 — 2 г/л. После отварки ткань промывают в теплой (40 ?) и холодной воде.

Белению эти ткани не подвергаются, потому что они выработаны из беленого или окрашенного волокна. Лишь в редких случаях ткани подбеливаются гипохлоритом для усиления белизны.

Ткани из вискозного волокна чаще всего окрашивают прямыми красителями, дающую широкую гамму цветов.

Отжим тканей из искусственных целлюлозных волокон после мокрых обработок производится на центрифугах или на отсосных машинах.

Для высушивания тканей из вискозного волокна обычно не применяют сушильные барабаны, так как обработка на них связана с сильным натяжением ткани.

Чаще всего ткани из искусственных целлюлозных волокон сушат в петлевых сушилках, через которые полотно проходит без натяжения, свободно висящими петлями, омываемыми нагретым воздухом (температура воздуха 70 — 75 ?). В этих сушилках ткань испытывает натяжение только от собственного веса, влажность и повышенная температура создают условия для усадки ткани, тем более выраженной, чем больше ткань была вытянута в предшествующих процессах обработки. Такая сушка имеет большое значение не только для креповых, но и для других тканей, так как дает возможность выпускать ткани с малой усадочностью после стирки.

2. Технология подготовки тканей из гидратцеллюлозных волокон перед крашением и печатанием.

В отличие от хлопка и льна гидратцеллюлозные волокна не содержат природных примесей. Поэтому цель процесса подготовки тканей из них — очистить материал от шлихты, замасливателей, маркирующих красителей.

Процесс очистки суровых тканей от примесей проводят путем отварки в растворах, содержащих СМС (синтетические моющие средства) и кальцинированную соду при температуре 85 — 90? С в течение 45 — 60 мин. Затем следует промывка горячей и холодной водой. Обычно искусственные волокна выпускаются химическими заводами в отбеленном виде, но при переработке в текстильном производстве они несколько загрязняются, поэтому их добеливают в мягких условиях, чаще всего перекисью водорода. При обработке необходимо использовать оборудование, в котором ткань испытывает минимальное натяжение. Это требование связано с тем, что гидратцеллюлозные волокна теряют прочность в мокром состоянии. Все химические обработки должны проводиться в мягких условиях, поскольку искусственные волокна более чувствительны к воздействию химических реактивов и особенно щелочей.

Подготовка тканей из вискозного штапельного волокна имеет некоторые особенности, поскольку они содержат шлихту на основе крахмала. Вследствие этого их очистка путем отварки в растворах СМС и соды малоэффективна.

Вискозные штапельные ткани подготавливают к крашению по непрерывному одностадийному щелочно-перекисному способу, совмещая в одной стадии процессы расшлихтовки и беления. Ткань пропитывается раствором, содержащим H₂O₂, NaOH, NaSiO₃ и ПАВ, запаривается при температуре 98? С в течение 5 — 7 минут и промывается горячей и холодной водой. В этих условиях происходит удаление крахмала и ткань получает необходимую белизну.

3. Механизм и технология крашения х/б ткани активными красителями.

Активными называются красители, в молекулах которых содержатся группировки атомов, образующие в процессе крашения ковалентную связь с реакционными группами волокон. Этим активные красители отличаются от других красящих веществ.

Существуют следующие способы крашения хлопчатобумажных тканей активными красителями: периодические, полунепрерывные и непрерывные.

При крашении по периодическому способу волокнистый материал обрабатывают в течение 30 — 40 минут в красильной ванне, содержащей краситель и электролит; затем вводят щелочной реагент и продолжают обработку еще 90 минут, после чего промывают.

К полунепрерывным относится плюсовочно-роликовый способ. Этот способ характеризуется тем, что краситель фиксируется при вылеживании ткани, оплюсованной его щелочным раствором, в ролике в течение нескольких часов при комнатной температуре. Этот способ крашения является наиболее рациональным. К его преимуществам относятся:

— более полное использование красителя;

— отсутствие миграции красителя;

— равномерность крашения смешанных тканей (вискозное волокно с хлопком).

Продолжительность вылеживания ткани в ролике определяется реакционной способностью красителей и составляет от 2 — 4 ч. (для М-проционов) — до 24 — 48 ч. (для Аш-проционов и цибакронов).

К полунепрерывным так же относится способ пэдролл. Данный способ характеризуется тем, что фиксация красителя происходит при выдерживании ткани, оплюсованной красильным раствором, содержащим краситель и щелочь, в ролике в течение нескольких часов при высокой температуре и непрерывном вращении.

Непрерывные способы:

— плюсовочный способ с сушкой. При крашении по этому способу краситель фиксируется при сушке ткани, оплюсованной щелочным раствором красителя;

— плюсовочно-запарной способ без промежуточного высушивания. Краситель фиксируется при кратковременном (45 — 60 сек.) запаривании оплюсованной ткани.

Два описанных способа рекомендуются только для наиболее реакционноспособных активных красителей — М-проционов и ремазолей;

— плюсовочно-запарной способ с промежуточной сушкой. Этот способ осуществляется по схеме: плюсование (щелочь+краситель) — сушка — запаривание (3 — 10 мин.) — промывка;

— плюсовочный способ с термофиксацией. При данном способе краситель фиксируется во время сушки и последующей термообработки оплюсованной ткани;

— двухванный способ. Данный способ осуществляется по схеме: плюсование (краситель) — сушка — плюсование (щелочной реагент+электролит) — запаривание (45 — 60 сек.) — промывка.

Аппретирование осуществляют синтетическими смолами для придания ткани несминаемой отделки.

Из всех рассмотренных способов наиболее экономичными и прогрессивными являются полунепрерывные и непрерывные. Для этих способов крашения пригодны красители с высокой реакционной способностью, так как их фиксация волокном проходит в течение очень незначительного времени.

При крашении по всем способам для получения окрасок с хорошей прочностью к мокрым обработкам и трению необходима тщательная отмывка окрашенных тканей от гидролизованного красителя, не способного химически взаимодействовать с волокном. Количество красителя, гидролизованного и химически связанного, зависит от реакционной способности красителя, сродства его к волокну, скорости диффузии внутри волокна.

Гидролизованный активный краситель обладает почти таким же сродством к целлюлозному волокну, как и негидролизованный, так как различие между ними заключается в замещении активного атома хлора гидроксилом. Краситель с высоким средством лучше закрепляется на волокне и, следовательно, его труднее удалить, чем краситель с низким сродством.

Количество гидролизованного красителя, удаляемого при промывке, регулируется как сродством, обуславливающим начальную потерю красителя с поверхности волокна, так и скоростью диффузии красителя из внутренних частей волокна. Чем меньше времени промывки и ниже температура, тем большее значение приобретает скорость диффузии.

4. Технологический режим печатания ткани кубовыми красителями.

Льняная и хлопчатобумажная отрасли текстильного производства не могут существовать без кубовых красителей. Использование их обеспечивает выпуск высококачественных изделий, особенно столового и постельного белья с пестротканым рисунком. Хлопчатобумажная промышленность широко применяет кубовые красители и в крашении, и в печати.

Кубовые красители нерастворимы в воде, поэтому они сорбируются волокном только после перехода в растворимую форму — натриевую соль лейкокислоты кубового красителя. После поглощения ее волокном краситель вновь переводят в нерастворимый пигмент непосредственно на волокне. Такая схема обеспечивает получение на тканях окрасок высокой прочности и широкой цветовой гаммы.

Печатание осуществляют по трем принципиально различным схемам:

— печатной краской, содержащей предварительно восстановленный краситель, с последующей сушкой и проявлением окраски в запарном зрельнике (щелочно-гидросульфитно-ронгалитный способ);

— печатной краской, содержащей невосстановленный кубовый краситель в тонкодисперсной форме, восстановитель и поташ, с последующей сушкой и проявлением окраски в запарном зрельнике (ронгалитно-поташный способ);

— печатной краской, содержащей невосстановленный кубовый краситель в тонкодисперсной форме, с последующей сушкой, обработкой щелочным раствором восстановителя и проявлением окраски в скоростном зрельнике (двухфазный способ, являющийся аналогом суспензионного способа крашения).

Во всех трех способах процесс заканчивается проводкой ткани через промывные машины, в которых осуществляют окисление, мыловку и промывку.

Наиболее перспективным и технологически выгодным из указанных способов узорчатого расцвечивания является ронгалитно-поташный. При его реализации печатная краска содержит кубовый краситель в виде пасты для печати, ронгалит, поташ с водой и загустку. После печатания и сушки ткань обрабатывают в запарном восстановительном зрельнике при 103 — 105? С в течение 10 минут. Далее следует промывка по традиционной для кубовых красителей технологии.

Для печатания обычными порошками кубовых красителей этот способ не пригоден. В этом случае используют гидросульфитно-ронгалитный способ.

Кубовые красители нашли применение не только для прямой, но и для вытравной и резервной печати, поскольку в качестве вытравляющих и резервирующих веществ обычно используют восстановители. Состав печатной краски и технология узорчатого расцвечивания в данном случае аналогичны прямой печати по белым тканям. Количество ронгалита в этом случае увеличивают, так как он расходуется не только на перевод кубового красителя в растворимую форму, но и на обесцвечивание основного фона при вытравной печати и для резервирования окраски при резервном способе.

5. Особенности технологии заключительной отделки из гидратцеллюлозных волокон.

Специфические свойства искусственных целлюлозных волокон, в частности наиболее распространенного вискозного, является причиной существенных особенностей заключительной отделки тканей, изготовленных из этих волокон.

Вискозное волокно легко деформируется, в особенности во влажном состоянии, когда даже небольшие натяжения приводят к большим удлинениям. Эти удлинения в значительной степени обратимы. Но при обычных условиях (температура и влажность) вследствие жесткости молекулярных цепей целлюлозы и интенсивного взаимодействия между ними полученные удлинения в большей или меньшей степени сохраняются. Удлинение фиксируется также при сушке волокна в натянутом состоянии. Наоборот, влажностнотермические воздействия на волокно, находящееся в свободном состоянии, убыстряя ход релаксационных процессов, могут приводить к практически полному исчезновению обратимого удлинения. Суровые ткани из вискозного волокна при опытной стирке обнаруживают значительную усадку, которая для отдельных видов тканей, например для полотна из вискозного штапеля, достигает по основе 15 — 18%.

При заключительной отделке тканей из вискозного волокна особенно важно вести обработку с минимальным натяжением. Кроме того, необходимо устранить свойственную искусственному волокну жесткость и уменьшить блеск.

В качестве аппретирующих материалов применяются преимущественно не клеящие вещества, а умягчающие: олеиновое мыло, рицинат аммония, ализариновое масло, стеарокс 6.

Сушка на открытых горячих металлических поверхностях (барабанах) связана со значительным натяжением, увеличением жесткости ткани и блеска, что придает волокну стекловидный характер. Поэтому ткани после аппретирования сушат на каландрах с сукном или на сушильно-ширильных машинах. При этом клуппные сушильно-ширильные машины не дают вполне удовлетворительных результатов. Лучше всего для этой цели пригодны игольчатые ширильно-усадочные машины.

В процессе обработки на игольчатой ширильно-усадочной машине достигается значительное уменьшение усадки ткани.

В ширильно-усадочных машинах цепи состоят из игольчатых клуппов, на иглы которых накалываются кромки ткани. Ткань подается на иглы со скоростью, превышающей скорость движения цепей; благодаря этому накалывание ткани проходит не только без натяжения по основе, но еще образуется и некоторый запас ткани, распределяющийся между иглами в виде складочек. В процессе сушки ткань за счет этих складочек имеет возможность свободно усаживаться по основе, а складочки после высушивания ткни исчезают.

Аппретирование и отделку тканей можно также осуществить на аппретурно-отделочном агрегате.

На каландре с сукном расправленная по ширине ткань перемещается между нагретой поверхностью полого большого сушильного барабана (диаметр 1500 мм) и бесконечным сукном, охватывающим большую часть его окружности. Прижатая сукном к барабану ткань, не испытывая натяжения, равномерно высушивается и при этом пропаривается, отчего становится эластичной и приобретает мягкий блеск. Скорость движения ткани от 8 до 32 м/мин.

Заключение.

Перед отделочным производством, как и перед всей текстильной промышленностью, стоят задачи увеличения выпуска тканей, повышения их качества, снижения себестоимости, повышения производительности труда. решение всех этих задач тесно связано с разработкой и внедрением новых технологических процессов, интенсификацией существующих, механизацией тяжелых и трудоемких работ, широким применением автоматического контроля и регулирования. Указанными задачами определяется содержание и направление курса химической технологии волокнистых материалов.

Список использованных источников:.

1. Садов Ф. И. Химическая технология волокнистых материалов [Текст] / Ф. И. Садов, М. В. Корчагин, А. И. Матецкий. — Легкая индустрия, 1968. — 784 с.

2. Васильев, В. В. Химическая технология текстильных материалов [Текст] / В. В. Васильев, Л. А. Гарцева, О. Г. Циркина: учебное пособие. — Иваново: ИГТА, 2005. — 124 с.