Химическая технология текстильных материалов - Эмиль Вознесенский

Для устранения этих недостатков ряд фирм выпускает модифицированные химическими и физическими методами ПАН-волокна с улучшенными свойствами.

В России выпускается сополимерное ПАН-волокно – нитрон-3. Его получают радикальной цепной полимеризацией из нитрила акриловой кислоты путем формования из раствора диметилформамида. В качестве сополимеров используют метакриловую и итаконовую кислоты. Схематично строение этого волокна можно представить следующим образом:

При нагревании выше 165оС волокно желтеет, но не теряет механической прочности; при 235–250оС – размягчается, а при 250– 300оС – происходит необратимое изменение его химической структуры.

Волокно устойчиво к действию кислот и разбавленных растворов щелочей и окислителей. При нагревании в щелочах наблюдается пожелтение волокна по причине омыления нитрильных групп.

В настоящее время ряд зарубежных фирм выпускает полиакрилонитрильные нити с улучшенными свойствами. Например, гидрофильная ПАН – нить «Данова» покрыта плотной оболочкой с тонкими каналами, по которым вода поступает вглубь пористого сердечника. Нити «Долан-40» и «Долан-44» отличаются низкой пиллингуемостью, а нити «Дайлен» и «Лафнен» – повышенной устойчивостью к горению. Указанные волокна хорошо перерабатываются в смесях с шерстяными и хлопковыми волокнами.

Полиэфирные волокна

Полиэфирные волокна (лавсан, тесил, терилен, дакрон) выпускают на основе полиэтилентерефталата.

Наряду с целлюлозными волокнами полиэфирные (ПЭФ) волокна являются основным текстильным сырьем в мировой практике. В производстве многих видов одежды они находятся вне конкуренции, для некоторых типов ассортимента доля потребления ПЭФ достигает 70 %.

Высокий спрос на полиэфирные волокна обусловлен созданием материалов нового типа, обладающих комплексом свойств, за счет которых они составляют конкуренцию природным волокнам и могут имитировать шерсть, хлопок и натуральный шелк.

Полиэфирные волокна обладают высокой эластичностью, свето- и термостойкостью, а по прочностным показателям и по устойчивости к истиранию уступают лишь полиамидным волокнам.

К недостаткам полиэфирных волокон следует отнести крайне низкую гигроскопичность, высокую электризуемость и степень кристалличности. Это затрудняет процесс их крашения, который, как правило, проводят при температурах порядка 130оС, на работающем под давлением оборудовании. Однако в настоящее время выпускаются полиэфирные волокна нового поколения, способные окрашиваться при температурах ниже 100оС, что решает проблемы колорирования тканей из смеси полиэфирных и натуральных волокон.

Полиэфирные волокна устойчивы к действию высоких температур и химических реагентов. Они размягчаются при 230–240оC, устойчивы к действию разбавленных растворов кислот, щелочей, окислителей, восстановителей. Только концентрированные минеральные (серная, азотная) и некоторые органические кислоты, а также концентрированные растворы щелочей (NaOH 40 %) способны разрушать волокно.

Важнейшей тенденцией совершенствования ассортимента тканей из полиэфирных волокон является использование текстурированных комплексных нитей. Изделия из них имеют достаточно хорошие гигиенические и эксплуатационные свойства. При этом на качество готовых изделий в основном влияет линейная и поверхностная плотность, а также объемность нитей.

Полиамидные волокна

Полиамидные волокна состоят из линейных гетероцепных макромолекул, включающих различное сочетание метиленовых (–СН2–) и карбамидных (–СО–NH–) групп. Особенно широкое применение в шелковой промышленности получило полиамидное волокно – капрон. Его общую формулу можно представить как:

Полиамидные волокна характеризуются высокой степенью кристалличности. Отдельные макромолекулы соединены между собой водородными связями и силами Ван-дер-Ваальса. Основными функциональными группами являются амино- (–NH2) и карбоксильные (–СООН). В этой связи капроновое волокно приближено к натуральному шелку.

Капрон выпускают в виде непрерывных комплексных нитей и в виде штапельного волокна. Важнейшими достоинствами волокна являются прочность, устойчивость к истиранию, действию микроорганизмов, значительная упругость, более высокая гигроскопичность в сравнении с другими синтетическими волокнами. Капрон окрашивается практически всеми известными классами красителей. Недостатками волокна являются сильная электризуемость, что затрудняет его переработку в ткань, невысокая свето- и термостойкость.

Волокно устойчиво к действию щелочей и восстановителей, но разрушается кислотами и окислителями. Муравьиная кислота и фенолы вызывают неограниченное набухание и растворение полиамидных волокон.

Ткани из комплексных капроновых нитей как бытового, так и технического назначения выпускаются шелковой промышленностью в широком ассортименте.

2. ПРОЦЕССЫ ПОДГОТОВКИ ТКАНЕЙ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ВОЛОКОН К КРАШЕНИЮ И ПЕЧАТАНИЮ

Поступающие на отделочную фабрику ткани подвергаются разбраковке, в количестве 10 % от каждой партии. Далее, в зависимости от технологии обработки, подбираются куски суровья, клеймятся и сшиваются встык на швейных машинах в непрерывное полотно.

В суровом виде ткани содержат многочисленные примеси:

– природные (присутствуют в натуральных волокнах);

– технологические (наносят на волокно или ткань в процессах их изготовления).

К технологическим примесям относятся: замасливатели и антистатики (наносятся на волокна перед процессами прядения), шлихтующие агенты (наносятся на нити основы перед процессом ткачества для повышения прочности и уменьшения обрывности пряжи), маркирующие красители и случайные загрязнения.

Вышеперечисленные примеси сообщают суровым тканям жесткость, гидрофобность (несмачиваемость), неприятный сероватожелтый цвет, склонность к развитию микроорганизмов и др. Если их не удалить, они серьезно затрудняют процессы крашения, печатания и заключительной отделки.

Для полного удаления сопутствующих веществ и сообщения тканям хороших капиллярных свойств, высокой степени белизны и ряда других необходимых положительных свойств требуется целый комплекс сложных взаимосвязанных физико-механических и химических обработок. Они реализуются в процессах подготовки тканей к крашению и печатанию. Важнейшей задачей подготовки тканей является максимальное сохранение исходных позитивных свойств волокон. Поскольку текстильные материалы имеют неодинаковое химическое строение и свойства, а ткани из них содержат различные по природе примеси, то к технологии подготовки следует подходить дифференцировано, в соответствии с природой волокна.

2.1. Подготовка хлопчатобумажных тканей

К основным операциям, из которых складывается технологический процесс получения отбеленных хлопчатобумажных тканей, относятся: опаливание, расшлихтовка, щелочная отварка, собственно беление, мерсеризация, сушка, стрижка и ширение.

2.1.1. Опаливание

Назначение процесса опаливания заключается в удалении 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.

Не подлежат опаливанию полотенечные ткани, марля, фланель, бумазея, байка, хлопчатобумажное сукно, многие тяжелые ткани, предназначенные для пошива спецодежды, плащевые, обувные, костюмные материалы.

Опаливание осуществляют на газоопаливающих машинах, в которых ткань на большой скорости проходит в открытом пламени газовой горелки. Скорость обработки составляет приблизительно 180 м/мин, при этом выступающие на поверхности волокна и нити сгорают, а структура ткани не повреждается. В процессе опаливания ткань проходит через заправочное устройство в пухоочистительную камеру, далее в опаливающую машину и паровой искрогаситель.

Заправочное устройство обеспечивает ввод ткани в газоопаливающий агрегат, расправляет и центрирует полотно по оси машины, а также регулирует его натяжение.

В пухоочистительной камере поверхность материала очищается от пуха, пыли, сорных растительных примесей, что достигается за счет пропуска ткани между щетками, вращающимися навстречу движению полотна. Одновременно приподнимаются слежавшиеся хлопковые волоконца и ворс, что существенно повышает качество опаливания.

В опаливающей машине ткань проходит в пламени двух – четырех газовых горелок с компановкой, обеспечивающей как одностороннее, так и двустороннее опаливание. Используются газовые горелки двух типов: конвективные (с открытым пламенем) и радиационно-конвективные (снабженные специальными керамическими насадками).