Відварювання

Мета: вивчити процес відварювання; періодичні способи; безперервні способи; основні терміни.

План:

1. Процес відварювання.

2. Періодичні способи відварювання.

3. Безперервні способи відварювання.

При розшліхтовуванні із сурової тканини видаляється значною мірою шліхта і деяка кількість водорозчинних домішок целюлози. Але частина шліхти (15-20 %) і нерозчинні домішки (воскоподібні, пектинові і білкові речовини, лігнін, пігменти) залишаються на матеріалі, понижують його гігроскопічність і погіршують зовнішній вигляд.

Воскоподібні речовини, які важко видаляються з текстильного матеріалу, зумовлюють його низьку змочуваність і капілярність.

Метою відварювання є надання текстильним матеріалам стійкої і високої змочуваності, рівномірної і високої адсорбційної здатності шляхом видалення супутніх речовин, передусім — воскоподібних.

Воскоподібні речовини та інші забруднення в основному зосереджені в первинній стінці, що суттєво полегшує видалення їх із волокна.

Основним реагентом при відварюванні, яке проводиться при температурі вище 100 °С, є їдкий натрій. Концентрація його залежно від режиму і рецептури відварювання коливається від 10 до 100 г/л.

Призначення їдкого натрію в операції відварювання багатофункціональне: він діє на саме волокно і на домішки, переводячи більшість із них у водорозчинний стан.

У лужному середовищі при високій температурі бавовняне волокно сильно набрякає, середній розмір пор збільшується в декілька разів, відбувається часткове руйнування первинної стінки, утворення в ній мікроскопічних тріщин. Усе це сприяє дифузії домішок, зосереджених в основному в первинній стінці, в варочну рідину.

Більша частина лугу витрачається на взаємодію безпосередньо з целюлозою, їдкий натрій іонізує доступні гідроксильні групи в гідроксилатні (-ОН → О^- + Nа⁺) і карбоксильні — в карбоксилатні (-СООН → СОС^- + Nа⁺). їдкий натрій витрачається також на гідроліз протеїнів і перевід амінокислот в їх солі, на омилення жирних кислот (складові воскоподібних). При цьому утворюються натрієві солі амінокислот і жирних кислот — мила, які мають високу поверхневу активність, добре розчинні у воді, характеризуються високою емульгуючою здатністю, що сприяє інтенсивному видаленню воскоподібних речовин та інших забруднень з поверхні волокна в процесі циркуляції варочної рідини.

Пектинові речовини під дією лугу при високій температурі гідролізуються з утворенням водорозчинних продуктів. Одночасно відбувається окислювальна деструкція пектинових речовин за рахунок присутності в лужному варочному розчині кисню. При відварюванні з волокна видаляється до 70 % пектинових речовин.

Мінеральні речовини при взаємодії з лугом утворюють гідроксиди, розчинні у воді.

Хоча значна частина забруднень переводиться в варочну рідину шляхом їх розчинення в гарячих лужних розчинах, гідрофобні вуглеводні, а також ефіри жирних кислот і спиртів (складові воскоподібних речовин) можуть бути видалені тільки за рахунок їх емульгування поверхнево-активними речовинами (ПАР), які з цією метою вводяться у варочну рідину. При високій температурі відварювання воски плавляться (Т_плавл =60 °С), розтікаються по поверхні волокна, а ПАР переводять їх в каплеподібний стан, утворюючи на межі поділу жирове забруднення — варочна рідина сольватну оболонку, яка знижує поверхневий натяг, переводячи забруднення у варочну рідину у вигляді емульсії (рис. 2.1).

Для надання бавовняній тканині високої і стійкої змочуваності при відварюванні немає необхідності повністю видаляти з неї всі воскоподібні речовини, тим більш, що при вмісті нижче 0,25 % погіршується еластичність волокна.

Для попередження ресорбції (осадження) на текстильний матеріал продуктів гідролізу супутників целюлози у варочну рідину як стабілізатор вводять силікат натрію (Nа₂SiO₃), який у водному середовищі при гідролізі утворює кремнієву кислоту. Остання має високо розвинуту поверхню і добре адсорбує продукти розпаду природних забруднювачів і тим самим усуває можливість їх повторного осадження на волокно.

Рис. 2.1. Схема емульсійного видалення забруднення з поверхні волокна:

1 — забруднення; 2 — тканина; 3 — варочна рідина; 4 — молекули ПАР

Крім того, силікат натрію виконує захисну функцію - попереджає виникнення іржавих плям, які утворюються таким чином. У лужному варочному розчині солі твердості води перетворюються в малорозчинні гідроксиди відповідних металів (Са, Мg), але не випадають в осад, а утворюють досить стійкі колоїдні гідрозолі. Крім того, у варочній рідині завжди знаходиться гідроксид заліза (іржа), так як всі комунікації виконані із заліза.

У такому вигляді гідрозолі адсорбуються активованим у процесі відварювання волокном і міцно ним утримуються. При висушуванні тканини колоїдні гідрозолі перетворюються в осади (іржаві плями), які важко видаляються. Силікат натрію перетворює гідрозолі в грубодисперсні часточки, які волокном не адсорбуються. На стадії промивання ці часточки легко вимиваються.

Целюлоза бавовняного волокна відрізняється достатньо високою стійкістю до дії лугів навіть при високих температурах. Однак ситуація різко змінюється, якщо в системі є кисень. У цьому випадку кисень відіграє роль активатора окислювальної деструкції, яка підсилюється з підвищенням температури.

У процесі лужного відварювання при високій температурі виникає небезпека окислювальної деструкції, оскільки в структурі тканини і варочній рідині розчинена достатня кількість кисню. Для попередження окислювальної деструкції у варочну рідину вводять антиоксиданти, які зв'язують кисень. Як антиоксиданти можуть бути використані відновники — бісульфіт, сульфіт, гідросульфіт (дітіоніт) натрію.

Бісульфіт реагує з киснем:

2NаНSO₃ + О₂ → 2NаНSО₄, повністю його зв'язуючи і таким чином виводячи його із системи.

Відварювання проводять періодичним і безперервним способами, причому на практиці частіше використовують безперервні способи.

Періодичні способи. Ці способи забезпечують високу якість відварювання, яке проводиться в котлах. Тканина загружається в котел, ущільнюється за допомогою вакуум-насоса, сполученим з днищем котла.

Двостороння циркуляція рідини через товщу тканини здійснюється за допомогою циркуляційного насоса.

Відварювання проводять при температурі 130 °С (під тиском) протягом 2—12 годин (залежно від щільності тканини і її забрудненості), варочною рідиною, г/л:

їдкий натрій (100 %-ний) — 10;

силікат натрію — 3-5;

ПАР — 0,5-0,1;

сульфат натрію — до 10,0.

Безперервні способи відварювання забезпечують високу стійку капілярність тканини, але за суттєво коротший час (30-120 хв.).

Тканина просочується варочною рідиною такого ж скла­ду, як при періодичному способі, але з підвищеним умістом складових, г/л:

їдкий натрій — 25-30;

відновник — до З0;

силікат натрію — 5,0;

ПАР — 0,5-0,1.

і далі піддається тепловій обробці насиченою парою при температурі 102-103 °С в спеціальних парових камерах протягом 30-120 хв.

При такій технології тканина виконує подвійну функцію одночасно: