Среди всех процессов подготовки тканей к крашению и печатанию центральное место занимает группа их, объединяемая одним названием - беление. По сути дела, под белением тканей, которое осуществляется в отбельно-приготовительном цехе отделочной фабрики, понимают ряд механических и химических обработок, проводимых для придания этим тканям гладкости, хорошей смачиваемости, белизны, мягкости.
Суровая хлопчатобумажная ткань, поступающая на отделочную фабрику, имеет ворсистую поверхность, неприятную коричневую окраску, она малогигроскопична. В ней имеется целый ряд примесей, примерный состав которых приводится ниже (%):
Воскообразные вещества - 0,5-0,6
Пектиновые вещества - До 1,2
Белковые вещества - 1-1,2
Минеральные вещества - 1,1-1,12
Крахмалопродукты (шлихта) - 3-8
Эти примеси отрицательно сказываются на ходе последующих обработок, и поэтому при белении их удаляют.
Кроме суровых тканей, белению подвергается чехол (суровая ткань, используемая в качестве подкладки на печатных машинах). Поскольку чехол содержит, помимо прочих, красящие и клеющие вещества, входящие в состав печатной краски, его обработка усложняется.
К основным операциям, из которых слагается процесс беления, относятся: опаливание, расшлихтовка, отваривание, собственно беление, кислование, промывка, отжим, сушка и ширение. Часть тканей - сатин, майя и др. - подвергаются мерсеризации, т. е. кратковременной обработке концентрированным раствором едкого натра (240-280 г/л) при температуре 25° С. В результате ткани приобретают блеск, способность к лучшей накрашиваемости и другие качества.
Для обработки ткани в отбельном цехе в большом количестве применяются кислоты (серная, соляная), щелочи (едкий натр),окислители (гипохлорит натрия,перекись водорода и др.).
В последнее время стали использовать также новые белящие реагенты - хлорит натрия и надуксусную кислоту, что позволяет сократить время обработки ткани при белении.
Осуществляется беление различными способами, в зависимости от имеющегося на фабрике оборудования. Наиболее известный классический способ - прерывный, с применением варочных котлов, когда ткань отбеливается гипохлоритом. Вторым способом беления является полуагрегатный. Самым же современным и экономически выгодным способом следует считать непрерывный запарной щелочно-перекисный, при котором все процессы механизированы.
Прием суровых тканей на склад отбельно-приготовительного цеха
Суровые ткани в кипах поступают с ткацких фабрик на склад в отбельно-приготовительный цех. Кипы состоят из 4-10 товарных кусков. Для бесперебойной работы фабрики количество различных суровых тканей на складе должно быть равно трех- пятидневному их запасу.
На складе суровые ткани принимают по фактурным данным, проверяя количество тканей, их артикул и сортность. Одновременно происходит внешний осмотр тканей. Принятый материал укладывают на стеллажи.
В дальнейшем качество суровых тканей подвергают контрольной проверке (согласно инструкции, изложенной в ТУ). Для этой цели отбирают 10% ткани от каждой партии. Определяют качество по количеству единиц порока, которые оцениваются баллами. Ткани, имеющие до 10 единиц порока, относятся к I сорту, а от 10 до 30 единиц - ко II сорту; если число пороков превышает 30, суровые ткани считаются бракованными. Наиболее часто встречающимися ткацкими пороками являются недосеки, забоины, подплетины, шишковатость, слеты, редочь, масляные пятна и др.
В лаборатории определяют прочность ткани, ее плотность, вес 1 м2; полученные данные сопоставляют с требованиями госта.
В случае несоответствия фактурных данных данным контрольной проверки качества и лабораторных испытаний вся партия ткани забраковывается.
Следующий этап - подбор партии из кусков ткани одного артикула согласно плану-расписанию с учетом емкости оборудования (котлов) или производительности агрегатов для беления тканей. Куски тканей, подобранные в партию, укладывают в тележки и подвергают клеймению и сшиванию в непрерывную ленту.
Клеймо ставят на расстоянии 3-5 см от концов куска быстро высыхающей и несмываемой краской, которая состоит из асфальта, сажи, дегтя и скипидара. В клейме указывают номер партии, артикул ткани, название ткацкой фабрики и способ обработки.
Качество сшивания тканей влияет на производительность отдельных машин и агрегатов, так как разрыв шва вызывает останов машины и даже ее поломку. Кроме того, низкое качество шва неизбежно скажется на увеличении выхода лоскута, отходов, получаемых при раскрое кусков, а также вызовет целый ряд различных видов брака (засечек, заминов и др.). Исходя из сказанного, к шву предъявляют следующие требования: он должен быть прочным, без складок, засечек и перекосов; уточные нити одного куска должны быть параллельны уточным нитям другого; два куска должны сшиваться так, чтобы их лицевые и изнаночные стороны совпадали. Для сшивания рекомендуется применять отваренные мерсеризованные нитки № 10. Большое значение имеет частота проколов иглы. Так, для сухой ткани число проколов должно составлять 24-26, а для мокрой 18-19 на 5 см длины шва. Сшивание кусков осуществляют встык на специальных швейных машинах (66 класса ПМЗ, ЭМЗ-5 и 35 класса ПМЗ).
Были проведены опыты по склеиванию кусков ткани с применением полихлорвиниловой пленки, но у суровых тканей не всегда удается в этом случае обеспечить цельность шва при различных технологических процессах беления.
Подготовленная партия суровой ткани с прилагаемым к ней паспортом направляется на опаливание.
Опаливание ткани
При опаливании с поверхности ткани удаляются выступающие кончики волокон (ворс, пух), придающие готовой ткани неприятный внешний вид. Они отрицательно влияют и на ход процессов крашения и печатания, являясь причиной образования ряда пороков, и способствуют быстрому загрязнению бельевых тканей.
Опаливанию подвергают почти все ткани, за исключением фланели, бумазеи и марли.
Оборудование для опаливания тканей
Осуществляют опаливание на машинах двух систем. К машинам первой системы относятся газоопаливающие машины (опаливание пламенем газовой горелки), а к машинам второй - желобовый опаливающий агрегат (кончики волокон сжигаются при соприкосновении ткани с металлической раскаленной поверхностью желоба).
Особенно большое распространение, как более производительные, экономичные по расходу топлива и обеспечивающие хорошее качество опаливания тканей, получили газоопаливающие машины.
Пороки, возникающие при опаливании ткани
Для выпуска доброкачественной ткани необходимо систематически проверять состояние оборудования, а также качество поступающих суровых тканей и опаленной ткани. Степень опаливания определяют органолептически. Для этого ткань складывают вдоль по основе и просматривают место перегиба на свет. Отсутствие ворсинок указывает на то, что опаливание вполне удовлетворительное. В отдельных случаях с той же целью используют лупу. С помощью динамометра проверяют прочность ткани после опаливания.
При опаливании ткани может возникнуть ряд пороков.
Непропалка возникает при недостаточном разогреве плит, из-за неравномерного поступления газа в горелку, при неправильном соприкосновении ткани с поверхностью плит, в связи с плохим состоянием кулисного приспособления или из-за большой скорости движения ткани через опаливающую машину.
Неравномерное опаливание возможно при разладке машины, засечках, неравномерном нагреве плит и плохом состоянии горелок.
Причина разнокромочного опаливания - неравномерный разогрев плит или неравномерный прижим ткани к плитам.
Пережог ткани (общий или местный) возникает в случае сильного прижима к плитам и горелкам при малой скорости движения ткани и высокой температуре плит или при отсутствии в искрогасителе пара или воды. Последний порок является неисправимым.
Расшлихтовка ткани
Под расшлихтовкой ткани понимают ее обработку с целью перевода крахмала шлихты из нерастворимого состояния в растворимое с последующим его вымыванием. При этом частично удаляются спутники целлюлозы (пектиновые и азотистые вещества), что облегчает дальнейшую обработку ткани.
Способы расшлихтовки ткани
В процессе расшлихтовки применяют воду, серную кислоту (3-6 г/л), отработанные щелока - едкий натр (3-5 г/л), контакт (3 г/л), растворы гипохлорита натрия с содержанием активного хлора 1-1,5 г/л. Кроме того, используют различные диастатические препараты растительного и бактериального происхождения - диафарин, биолазу, супербиолазу.
Расшлихтовка тканей на воде, кислоте, щелочи или контакте сводится к тому, что ткань, пропитанную соответствующим раствором, укладывают в ящики, где она лежит 6-24 ч при температуре 30-40° С, и затем промывают. Время лежки зависит от плотности ткани, количества шлихты и способа расшлихтовки.
При расшлихтовке происходят физико-химические процессы. Установлено, что в случае использования кислоты, воды или щелочи не происходит полный гидролиз крахмала; последний в основном набухает, благодаря чему при промывке легче удаляется.
Расшлихтовка ткани с применением окислителей осуществляется следующим образом.
Ткань пропускают через раствор гипохлорита натрия, температура которого не выше 30° С, и укладывают в ящики. Во время лежки гипохлорит натрия гидролизует крахмал шлихты. В результате происходит частичное разрушение природных примесей волокна, что облегчает дальнейшую обработку.
Большое распространение в качестве окислителя при расшлихтовке получила также перекись водорода.
Во время расшлихтовки на диастатических препаратах имеют место биохимические процессы (брожение), благодаря которым крахмал шлихты переходит в растворимую форму. В частности, расшлихтовка на растворе диафарина заключается в том, что ткань пропитывают при температуре 50° С раствором, содержащим диафарина до 5 г/л; далее следуют лежка в течение 6 ч и промывка. При этом способе расшлихтовки происходит осахаривание крахмала. Обработка супербиолазой проводится при температуре 85° С при содержании супербиолазы 2-5 г/л с последующей промывкой теплой водой. Здесь осуществляется полный гидролиз крахмала. Применение супербиолазы позволяет вести процесс непрерывно, так как гидролиз крахмала протекает за 40-60 минут.
Независимо от способа расшлихтовки, основными процессами при всех ее вариантах являются набухание крахмала, частичный или полный гидролиз его и гидролиз пектиновых и азотистых веществ.
Важно отметить, что расшлихтовка - это, по существу, подготовительная операция перед отвариванием. Для бельевых тканей и чехлов перед отвариванием практикуется другая операция - кислование. Ткань пропитывают раствором серной кислоты (концентрация 5-6 г/л, температура 25-30° С) и укладывают в ящики, где она находится 2-3 ч; затем ткань промывают.
Оборудование для расшлихтовки тканей
Пропитывание тканей крахмалорасщепляющими веществами осуществляют на материальных машинах, для лежки используют ящики или емкие компенсаторы. Укладку тканей проводят с помощью автоматических укладчиков. С целью же удаления с материала продуктов расщепления крахмала применяют мойные машины.
Мойно-материальная машина предназначена для промывки и пропитывания ткани в жгуте различными растворами.
Применяются комбинированные мойно-материальные машины различных конструкций. Их назначение - промывка ткани в жгуте и ее обработка разными растворами.
Пороки, возникающие при расшлихтовке тканей
Качество расшлихтовки проверяют путем пробы с раствором йода. В случае хорошей расшлихтовки капля раствора йода, нанесенная на ткань, не приводит к синему окрашиванию последней.
При расшлихтовке на ткани может возникнуть ряд пороков.
Недостаточная расшлихтовка свидетельствует о том, что на материале остается большое количество крахмала шлихты. Причинами этого порока могут быть недостаточное время лежки и слабая концентрация расщепителя.
Неравномерная расшлихтовка есть результат неравномерного пропитывания ткани на материальной машине или же неодинаковых условий лежки. Указанный порок может вызвать неравномерную окраску ткани.
Замины и заломы получаются вследствие деформации некоторых тканей при их обработке в жгуте.
Ослабление ткани может возникнуть при длительной лежке, повышенных температуре и концентрации растворов, а также при обсыхании ткани, пропитанной раствором кислоты.
Отваривание тканей
Отваривание является одной из главных операций облагораживания тканей. При осуществлении этого процесса с волокна удаляются спутники целлюлозы (воскообразные, пектиновые, азотистые и минеральные вещества), остатки шлихты и механические примеси. Отваренная ткань приобретает способность смачиваться водой.
Для отваривания применяют едкий натр, соду кальцинированную, бисульфит и силикат натрия, контакт, смачиватели.
Едкий натр является веществом, при действии которого происходят все основные процессы отваривания. Общий расход его составляет в среднем 3,5-4% от веса ткани.
Бисульфит натрия в количестве 0,2-0,4% добавляют в варочный раствор в тех случаях, когда есть основание предполагать, что в растворе и в аппарате находится воздух. Дело в том, что в условиях отваривания (температура 135° С) кислород воздуха может вызвать окисление целлюлозы с образованием оксицеллюлозы.
Для умягчения воды в варочную жидкость вводят соду или фосфат натрия (0,3-0,5%, в зависимости от жесткости). Силикат натрия добавляют, если в воде содержатся соли железа. Он способствует коагуляции гидроокиси железа, предупреждая образование на ткани ржавых пятен. Добавление силиката натрия способствует также и белизне ткани. В среднем его берут в количестве 0,3-0,4% от веса ткани.
Использование контакта, а также препаратов ОП-07 и ОП-10 имеет очень важное значение. Они эмульгируют воски, играют роль смачивателей и облегчают процесс отваривания. Их добавляют в количестве 0,3-0,5% от веса ткани.
Осуществляют отваривание ткани в котлах под давлением в течение 4-8 ч или в аппаратах непрерывного действия при температуре 98-100° С в течение 1-2 ч.
На первом этапе обработки волокно набухает и адсорбирует некоторое количество едкого натра. Затем начинаются химические реакции едкого натра с нецеллюлозными примесями. Под его действием около 40% воскообразных веществ омыляются с образованием натриевых солей жирных кислот. Другая часть воскообразных веществ, не поддающаяся омылению, удаляется посредством эмульгирования.
Одновременно происходит гидролиз пектиновых и азотистых веществ и крахмала шлихты. Пектиновые вещества в условиях щелочной варки легко гидролизуются, переходят в растворимые соединения и полностью удаляются с волокна. Азотистые вещества частично гидролизуются, образуя аминокислоты, которые с едким натром дают растворимые в воде соли. Минеральные вещества вымываются из волокна. Крахмал шлихты полностью гидролизуется и переходит в растворимое состояние.
В результате отваривания ткань теряет около 8% своего веса.
Характеристика материалов, используемых при отваривании тканей
Для приготовления растворов химических вспомогательных материалов, красителей и для промывки тканей в большом количестве применяется вода. Наличие в природной воде различных солей кальция и магния (углекислых, сернокислых, хлористых и др.), т. е. жесткость воды, а также содержащиеся в ней во взвешенном состоянии разные примеси являются причиной большого расхода химических материалов и источником образования различных пороков. Именно поэтому качество воды имеет чрезвычайно большое значение.
Различают три вида жесткости: общую ЖО, временную ЖВ и постоянную ЖП. Под общей жесткостью подразумевается общее содержание солей кальция и магния, присутствующих в воде в растворенном виде. Временная (карбонатная) жесткость обусловливается наличием в воде двууглекислых солей кальция и магния. И, наконец, постоянная жесткость определяется содержанием в воде сернокислых, хлористых и азотнокислых солей кальция и магния. Таким образом,
ЖО = ЖВ + ЖП.
За единицу измерения жесткости принят 1 мг-экв кальция или магния, что соответствует содержанию в 1 л воды соответственно 20,02 мг ионов кальция или 12,14 мг ионов магния.
Получила распространение следующая градация воды по жесткости:
Вода // Содержание ионов кальция или магния, мг-экв/л:
Очень мягкая // 0-1,5
Мягкая // 1,5-3
Средняя // 3-6
Жесткая // 6-10 и более
На отделочных фабриках воду подвергают механической очистке и умягчению.
С целью удаления механических примесей ее отстаивают и фильтруют через слой кварцевого песка. Осветление и обесцвечивание воды осуществляют методом коагуляции с последующей фильтрацией. Для этого в воду добавляют коагулянт - сернокислый алюминий. Последний, гидролизуясь, распадается на гидрат окиси алюминия и серную кислоту. Гидрат окиси алюминия выделяется в виде хлопьев и увлекает взвешенные вещества.
Умягчение воды проводят несколькими способами: 1) нагреванием и кипячением; при этом устраняется лишь временная жесткость соли - Са (НСО3)2 и Mg (НСО3)2 выпадают в осадок; 2) известково-содовым; 3) действием едкого натра; 4) фосфатным; 5) катионитовым и др.
Требования, предъявляемые к воде, таковы:
жесткость - в пределах 1,5-3 мг-экв/л;
содержание солей железа - до 0,1 мг/л;
отсутствие мути (взвешенных частиц);
отсутствие масел и жиров.
Едкий натр поступает на фабрику в цистернах или железных бочках в виде раствора, концентрация которого 400-600 г/л, либо в твердом виде в железных барабанах весом до 200 кг. Согласно стандарту технический едкий натр (сорта А) должен содержать NaOH не менее 95%, углекислого натрия 3%, хлористого натрия не более 1,5% и окислов железа, алюминия и марганца не более 0,03%. При отваривании часто применяют едкий натр в виде отработанных мерсеризационных щелоков (концентрация 50-60 г/л).
Бисульфит натрия поступает на фабрику в виде светло-желтой жидкости (плотность 1,4) в стеклянных бутылях емкостью 40 л. Водный раствор имеет слабокислую реакцию.
Углекислый натрий (сода) хорошо растворим в воде, в водном растворе имеет щелочную реакцию. Транспортируется в бумажных мешках весом 50 кг. В техническом продукте соды содержится до 95%. Применяется это вещество для умягчения воды и как слабая щелочь.
Силикат натрия поступает на фабрику в виде жидкости, плотность которой 1,3-1,4, в деревянных бочках или бутылях. Водный раствор имеет щелочную реакцию.
Контакт (смачиватель) является отходом керосинового производства. Это смесь сульфонафтеновых кислот с углеводородами. Он представляет собой жидкость темно-бурого цвета, имеющую кислую реакцию, транспортируется в деревянных бочках весом 100-180 кг. Перед употреблением контакт нейтрализуют щелочью.
Смачиватели ОП-7 и ОП-10 - синтетические препараты, продукты конденсации оксиэтилена и алкилированного фенола, обладающие смачивающими и эмульгирующими свойствами. Они представляют собой маслообразную (густую) жидкость или пасту светло-желтого или коричневого цвета, легко растворимую в воде и в растворах кислот и щелочей.
Большое значение имеют вспомогательные смачивающие и эмульсирующие химические вещества, которые являются поверхностно-активными. Применение их в небольших количествах ведет к снижению поверхностного натяжения волокна, благодаря чему облегчается его смачивание, и способствует быстрому прониканию раствора внутрь волокна. По химическому составу поверхностно-активные вещества подразделяют на ионогенные (диссоциирующие в водной среде на ионы) и неионогенные (недиссоциирующие).
У ионогенных веществ в свою очередь различают две группы: анионактивные и катионактивные. К первой группе относятся вещества, где ион, содержащий гидрофобную часть молекулы, имеет отрицательный заряд; у веществ второй группы ион, содержащий гидрофобную часть, имеет положительный заряд.
Анионактивными веществами являются мыло, обладающее высокой моющей способностью, препарат ТМС, некаль, контакт, сульфонол и др., а катионактивными - продукты конденсации аминов с жирными кислотами и соли триэтаноламиновых эфиров.
Приготовление варочного раствора
Из рассмотренных выше веществ в отделе приготовления растворов готовят варочный состав, рецепт которого следующий (г/л):
Едкий натр (92 %-ный) - 12
Сода кальцинированная (95 %-ная) - 2,0
Силикат натрия (плотность 1,4) - 1,5
Бисульфит натрия (плотность 1,4) - 2,0
Смачиватель (контакт усредненный) - 1,5
Для приготовления варочного раствора в аппаратах периодического действия необходимо знать вес партии и отношение объема жидкости в литрах к весу обрабатываемой ткани в килограммах (модуль). Например, при модуле 3 на каждую весовую часть ткани требуется 3 объемных части раствора. При партии весом 3000 кг и при модуле 3 необходимо приготовить 9000 л раствора.
Раствор готовят в железных баках с механическими мешалками. Емкость их может быть различной: она зависит от рабочего объема варочного аппарата. Баки снабжают мерником и трубами для подачи воды, пара и варочного раствора.
Приготовленный раствор перед подачей его в котел подвергается контролю в химической лаборатории.
Оборудование для отваривания тканей
Отваривание осуществляют в аппаратах периодического и непрерывного действия. К первым относится вертикальный варочный котел системы ИвНИТИ, ко вторым - аппараты, применяемые при агрегатном способе беления (запарные аппараты).
Пороки, возникающие при отваривании тканей
Нарушение режима отваривания может вызвать образование большого числа пороков; поэтому контроль процесса имеет важное значение. С этой целью проверяют состояние оборудования и концентрацию приготовленных питающих и рабочих растворов. При осмотре варочных котлов обращают внимание на состояние ложного дна, прокладку у горловины котла, на сальники у центробежного насоса. Затем проверяют укладку ткани в котле, концентрацию растворов в материальной машине, питающего раствора, варочной жидкости и отработанных щелоков, следят за качеством отваривания, температурой, при которой осуществляется процесс, его длительностью.
Ниже рассмотрены пороки, которые могут возникнуть при отваривании ткани в котле.
Непроварка получается при неравномерной укладке ткани в котел, недостаточной концентрации едкого натра, слабой циркуляции варочной жидкости во время отваривания. Непроваренная ткань характеризуется низкой капиллярностью, что отрицательно сказывается на ходе процессов крашения и печатания.
Известковые пятна возникают при наличии в воде солей кальция и магния, которые откладываются на ткани и при дальнейшей обработке вызывают образование пороков.
Ржавые пятна образуются вследствие отложения на ткани гидроокиси железа. Наличие на ткани ржавых пятен приводит к образованию пороков во время последующих крашения и печатания.
Причиной ослабления ткани является наличие в котле при отваривании кислорода воздуха.