Заварювання

Мета: вивчити процес заварювання, основні терміни.

План:

1. Процес заварювання.

Заварювання — це технологічний процес, при якому розправлену по ширині тканину обробляють в киплячій воді або в середовищі насиченої пари з подальшим охолодженням. При цьому усувається напруга (деформація) волокон, що виникла в попередніх технологічних операціях. Куски тканини отримують стабільні розміри, фіксується ткацьке переплетення. В результаті тканина набуває здатності, як у подальших технологічних процесах, так і в умовах експлуатації не деформуватися під впливом механічних дій при нижчій від умов заварювання температурі. Заварюванню піддають тканину платтяного і костюмного призначення.

Обробка парою і киплячою водою спочатку викликає порушення міжмолекулярних і водневих зв'язків кератину, потім руйнуються цистинові зв'язки. Звільнені від зв'язків макромолекули намагаються створити нові зв'язки.

Збільшення тривалості процесу може призвести до гідролітичного розщеплення кератину по пептидних зв'язках, що погіршить механічні властивості.

Ступінь гідролітичного руйнування волокна здійснюється залежно від рН середовища. В сильно кислих і в сильно-лужних розчинах відбувається руйнування волокна. В слабо-кислому середовищі руйнування мінімальне. Враховуючи це, заварювання проводять в слабо-кислому середовищі. Одночасно з ефектом фіксації в процесі заварювання тканина звільняється від розчинних у киплячій воді домішок і набуває здатності більше поглинати барвники і рівномірніше забарвлюватись.

При заварюванні відбувається послідовна дія киплячої і холодної води на розправлену по ширині тканину.

Заварювання попереджає утворення заломів шляхом закріплення положення волокон на поверхні тканини, в результаті чого при подальших обробках вони краще чинять опір механічним діям і зберігають початковий напрям.

Заварювання сприяє очищенню тканини, так як при цьому видаляється шліхта і інші розчинні забруднення.

Карбонізація

Мета: вивчити процес карбонізації, основні терміни.

План:

1. Процес карбонізації.

Більше половини шерсті, яка поступила на переробку, засмічено домішками рослинного походження. Промита вовна містить до 7-8 % домішок целюлозного походження. Наявність таких домішок перешкоджає проведенню технологічного процесу і сприяє збільшенню обривності волокон.

У виробництві приймають міри для звільнення волокон від рослинних домішок. Але звільнитися від них повністю механічним способом неможливо.

Вилучити целюлозні домішки з вовни можливо лише в результаті хімічної обробки — карбонізації, яка основана на різній стійкості вовняних і целюлозних волокон до дії сильних кислот при нагріванні. Це дозволяє створити такі умови процесу, при яких відбувається перетворення целюлози в крихку гідроцелюлозу. Вовна при цьому практично не руйнується. При дії кислоти кератин вовни як основа вступає в реакцію солеутворення:

ООС-К-NН₃⁺ + Н₂SО₄ ↔ НООС-К-NН₃⁺НSО₄^-

Після насичення вільних кінцевих і бокових аміногруп порушуються поперечні іонні зв'язки за схемою:

H₂SO₄

R₁⁺NH₃^-ООС - R₂ + Н₂SО → R₁N⁺H₃H^-SO₄ + R₂СООН

Ці процеси зворотні. При промиванні вовни великою кількістю води відбувається гідроліз солеподібних сполук з утворенням початкового кератину.

Процес карбонізації складається із таких стадій: 1) просочування вовни розведеним (4-6 %-ним) розчином сірчаної кислоти; 2) видалення з вовни механічним способом надлишку розчину кислоти (віджимання); 3) висушування для поступового видалення вологи і підвищення концентрації розчину кислоти, який залишається на волокні; 4) прогрівання при температурі 100 °С для повного видалення води і створення найбільш руйнівних умов впливу на целюлозу.

На заключній стадії проводять такі операції: 1) вибивання шляхом механічної дії, в результаті чого відбувається подрібнення утвореної крихкої гідроцелюлози і звільнення волокон вовни від продуктів розпаду целюлози; 2) промивання і нейтралізація вовни для видалення залишків кислоти.

При карбонізації використовують переважно сірчану кислоту; температура заключної стадії при цьому досягає 95-115 °С. При використанні інших реагентів (НС1, NаНSО₄, А1С1₃, МgС1₂) необхідно використовувати тільки високу температуру термообробки (125-150 °С). Умови карбонізації частково впливають на склад і властивості волокон вовни. Особливо значний вплив на зміну початкових властивостей волокон при карбонізації мають такі фактори: 1) концентрація розчину сірчаної кислоти, 2) умови вилежування обробленої кислотою вовни, 3) вміст вологи вовни перед сушінням і термообробкою, 4) температура і тривалість термообробки.

На першій стадії карбонізації кислота сорбується целюлозними часточками і кератином вовни. Швидкість поглинання кислоти целюлозними домішками вища, ніж кератином. Для того, щоб знизити сорбцію кислоти вовною в розчин вводять 1-2 г/л ПАР.

Висушування вовни проводять при порівняно низьких температурах і поступово підвищують з 50 до 80 °С. При цьому концентрація кислоти на волокнистому матеріалі збільшується з 5 до 80 % .

В умовах сушіння починає протікати процес гідролізу целюлози, який значно прискорюється з підвищенням температури. Якщо б процес гідролізу відбувався повністю, целюлоза перетворилася б в глюкозу відповідно до реакції:

(n-1)H₂O

(С₆Н₁₀0₅)_n → nС₆Н₁₂0₆

В умовах карбонізації цей процес протікає нерівномірно, і в результаті різного ступеня дії кислоти на домішки і перепаду температур утворюється суміш продуктів гідролізу — гідроцелюлоза.

Термічна обробка проводиться в останній секції сушильної камери при температурі 95—115 °С протягом 2—3 хв. Під впливом високої температури різко прискорюється утворення гідроцелюлози і відбувається часткове її обвуглювання. Однак у цих умовах відбуваються одночасно і негативні реакції, пов'язані з незворотними процесами руйнування кератину за пептидними зв'язками, що зменшує міцність волокна:

H₂O

R₁CO-NHR₂ → R₁СООН + Н₂NR₂

(H⁺,t)

Видалення крихких продуктів гідролізу целюлозних домішок проводять механічним способом після термічної обробки, коли вологість матеріалу не перевищує 2-3 %. Для цього на карбонізаційних лініях встановлюють спеціальні пристрої.

Концентровану сірчану кислоту видаляють із матеріалу промиванням холодною проточною водою. Залишки кислоти нейтралізують водним розчином аміаку або соди, після чого волокнистий матеріал знову промивають водою.