книги из ГПНТБ / Крашение хлопкового волокна для меланжевого производства Г. Е. Сладкопевцева, Н. А. Шубина.1960 - 4 Мб

Примерный состав красильных ванн в г/л приведен в табл. 12.

ливаются в ней в результате процесса гидролиза и окисления сернистого натрия.

Поваренная соль (NaCl) в ванне присутствует как составная часть технических красителей. При крашении в синий цвет ее

вводят лишь в заправочную ванну до концентрации 20 г/л, а за­ тем идет накопление ее из красителя.

В настоящее время крашение хлопка на Ивановском мелан­ жевом комбинате осуществляется трехванным способом вместо общепринятого двухванного. При этом способе крашения первая промывная коробка используется как красильная, а промывка хлопка осуществляется только в двух коробках.

Цель этого способа крашения—-увеличить время крашения,

в связи с чем сокращается расход красителя, уменьшаются его потери с промывными водами и улучшается прокрас волокна.

Переход с двухванного способа на трехванный чрезвычайно прост и не требует почти никакой переделки проходного аппа­

рата. Для этого необходимо только установить в первой промыв­ ной коробке паровой змеевик, как и в других красильных короб­ ках, соединив эту коробку через окно в перегородке со второй красильной коробкой, и усилить отжим после крашения только на нижней сетке.

Питание красильных ванн остается прежним, т. е. прилив пи­

тающего красильного раствора производится через дозиметр ИвНИТИ только в первую красильную ванну. Питание второй и третьей красильных ванн идет за счет раствора, который несет на себе хлопок, переходя из одной красильной ванны в другую (отжим между красильными ваннами до 200%).

Одинаковый уровень в красильных ваннах, а также вырав нивание концентрации красильного раствора в ваннах поддер­ живается и через окна (отверстия) в разделяющих стенках.

Подача красильного раствора в аппараты контролируется при помощи дозиметра системы ИвНИТИ, специально установлен­ ного на каждом аппарате.

29

Температурный режим крашения остается прежним, темпера­ тура во всех трех коробках поддерживается в пределах 85—95°.

Время крашения увеличивается с 2,5 до 3,7 мин., вследствие чего резко возрастает (на 20—30%) накрашиваемость хлопка.

Для получения окраски хлопка, соответствующей окраске, по­ лучаемой при двухванном крашении, концентрацию рабочего красильного раствора необходимо снизить за счет питания ванны более слабым раствором красителя.

Для соблюдения объемного баланса красильных ванн при трехванном крашении концентрация маточного (питающего) рас­

твора была снижена по красителю на 20—30%. Концентрация

сернистого натрия в маточном растворе осталась прежней (как и при двухванном крашении). Это объясняется тем, что при трех­ ванном крашении увеличивается поверхность красильной жид­ кости, соприкасающаяся с воздухом, что вызывает усиленное

окисление сернистого натрия и увеличивается расход его.

Уменьшение количества промывных коробок с трех до двух не дало снижения качества промывки, так как красильный раствор, поступающий с хлопком, имеет меньшую концентрацию по кра­ сителю и его легче отмыть. Кроме того, для усиления промывки были поставлены дополнительные холодные и горячие прыски (при входе в промывные коробки — холодные прыски, при вы­ ходе из промывных коробок — горячие). Такая система дает хо­ рошую промывку хлопка.

Трехванный способ полностью себя оправдал: дал большую

экономию в расходе красителей, без снижения качества окрашен­ ного хлопка; расход красителей по отдельным цветам сокра­

тился на 20—30%.

Трехванный способ крашения хлопка на проходных аппара­

тах, оправдавший себя на Ивановском меланжевом комбинате,

может быть рекомендован для внедрения на других аналогичных

производствах.

КРАШЕНИЕ ХЛОПКА НА ЦЕНТРИФУГАЛЬНЫХ АППАРАТАХ КЦВ-12О (ПЕРИОДИЧЕСКИЙ СПОСОБ КРАШЕНИЯ)

Устройство аппарата

Центрифугальные аппараты периодического действия КЦВ

(рис. 2) предназначены для крашения небольших партий хлопка (2—5 т) сернистыми, кубовыми и прямыми красителями. Аппа­ рат состоит из следующих основных частей:

1)собственно аппарата с перфорированной корзиной для окраски волокна;

2)центрифуги для отжима его;

3)электротельфера для загрузки и выгрузки корзин из аппа­ рата и центрифуги;

30

4) емкостей для приготовления и хранения красильных рас­ творов, связанных с аппаратом системой циркуляционных труб.

Собственно аппарат представляет собой бак емкостью до 1000 л. К днищу бака привернут болтами чугунный конус. В верх­ ней части конуса имеется выемка с резьбой для крепления кор­ зины с волокном. Нижняя часть конуса пустотелая, на боковой

поверхности ее имеются отверстия, через которые красильный раствор подается во внутренний цилиндр корзины. С помощью трубопровода красильный бак связан с центробежным насосом и резервуаром, в котором находится красильный раствор. В си-

стему труб включены краны переключения; при помощи четырех­ ходового крана осуществляется циркуляция красильного рас­ твора и воды через корзину с окрашиваемым волокном от центра

к периферии или наоборот.

Трехходовой кран осуществляет подачу отработанных раство­ ров из аппарата в запасной бак. При помощи вентиля отработан­

ные растворы или промывные воды спускают в канаву.

Для подогрева красильного раствора в нижней части бака по окружности расположен глухой змеевик. Перфорированная кор­ зина состоит из двух перфорированных цилиндров (размер от­ верстий 4—5 мм, шаг — 30 мм), между которыми закладывают волокно для крашения. В нижней части внутреннего цилиндра имеется конусообразная опорная поверхность, которая служит

для установки корзины в красильный бак или в центрифугу.

31

При установке корзины в аппарат следят за тем, чтобы кор­ зина плотно соединялась с конической насадкой, так как иначе будет нарушена нормальная циркуляция раствора, что приве­ дет к непрокрасу. В верхнюю часть внутреннего цилиндра вмон­

тирована обечайка крепления корзины. Крышка корзины служит для равномерного спрессовывания волокна перед крашением, подъема корзины, а также предохраняет раствор от разбрызги­ вания.

Крышка представляет собой стальной диск, в центре которого укреплен болтами сферический чугунный колпак, служащий опо­ рой для двойного винтового крепления.

Полый шпиндель, свободно вращающийся в гнезде крышки,

имеет наружную винтовую нарезку. Ввинчивая его при помощи маховичка в гайку обечайки, можно опускать крышку и спрессо­ вывать в корзине окрашиваемый материал. Вращением вну­ треннего шпинделя посредством верхнего махового колеса

крышка скрепляется с вращающимся валом центрифуги или с конусом красильного бака.

Верхняя часть шпинделя заканчивается кольцом, которое служит для подъема корзины тельфером.

Отжим хлопка осуществляется на центрифуге подвесного типа с нижним приводом от индивидуального мотора. Внутренним цилиндром центрифуги является корзина, аналогичная корзине

красильного аппарата. Такое устройство особенно удобно для об­ работки волокна, так как исключает необходимость перегрузки его из корзины красильного аппарата в корзину центрифуги. Центрифуга представляет собой вращающееся веретено с закреп­

ленным на нем колоколом. Корзину с хлопком устанавливают на колокол и прижимают винтом, проходящим через крышку кор­ зины в веретено.

32

Процесс крашения на центрифугальном аппарате

Корзины с хлопком, закрытые крышками, ставят в аппарат.

Наливают 700—800 л воды и нагревают, пуская пар в змеевики.

При достижении требуемой температуры, согласно рецепту,

вводят определенное количество маточного раствора красителя, пускают центробежный насос и проводят крашение (при соблю­ дении температуры и времени). По окончании крашения кра­ сильный раствор перекачивают в специальные емкости и проводят промывку хлопка током холодной воды до чистой. Затем

ваппарат наливают воду, подогревают ее до 35—40°, добавляют 2 кг поваренной соли, и хлопок в течение 15 мин. обрабатывают

вэтом растворе, после чего он поступает на отжим. Отжатый

хлопок вынимают из корзины и передают на трепальный щиток,

агрегированный с сушилкой.

Хлопок поступает для крашения на центрифугальные аппа­ раты из прядильной фабрики или прямо в кипах, или в холстах.

В корзины его набивают ручным способом. Перед крашением хлопок предварительно обрабатывают раствором смачивателя — 5 г/л (отварка).

При ходовом крашении предварительная обработка хлопка ведется в остаточной ванне, использованной для крашения пре­ дыдущей партии хлопка. Остаточные ванны в конце крашения

откачивают в специально отведенные для этой цели емкости. Ис­ пользование остаточных ванн дает возможность более экономно

расходовать краситель. Потеря красителя с промывными водами

составляет 20—25%.

Крашение проводится кубовыми и сернистыми красителями. При продолжительности крашения 1 час прокрас получается лучше, чем при кратковременном крашении, поэтому на центри­

фугальных аппаратах красят наиболее ответственные сорта хлопка, а также хлопок для просновок.

КРАШЕНИЕ СЕРНИСТЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ

Свойства сернистых красителей

Сернистые красители находят широкое применение при кра­ шении хлопкового и вискозного штапельного волокна. Полу­ чаются они сплавлением ряда органических соединений с серой и полисульфидами. Полученные продукты имеют различное содержание серы. Сернистые красители представляют собой ме­ ханическую смесь различных продуктов, поэтому и структура их

до сих пор не установлена. Сернистые красители выпускают

в пастах и порошках. Ниже приведен примерный состав серни­ стого черного красителя в пасте (в %).

Ряду исследователей удалось установить связь между строе­ нием и цветом сернистых красителей. В большинстве случаев черные и синие красители содержат тиозиновые кольца

34

желтые и коричневые — тиозоловые

yN\

сн,

/Xs/

красновато-коричневые — азиновые

/Xfsj/X

В качестве ауксохромов выступают группы NH2, ОН, SO3, но наиболее харктерной группой является дисульфидная группа

—S—S— и полисульфидные группировки —S—Sx—S—, кото­ рые в щелочном растворе сернистого натрия восстанавливаются до сульфогидрильных производных

RS — SR-> RSH + RSH.

Группа SH также является ауксохромом и сообщает серни­ стым красителям растворимость в щелочах SH -> SNa. Серни­ стые красители нерастворимы в воде. Они окрашивают волокно

в щелочных растворах в виде восстановленных лейкосоединений, которые, окисляясь на воздухе, снова переходят в нерастворимое состояние. Лейкосоединения обладают субстантивными свой­ ствами, абсорбируются на волокне и диффундируют в глубь его.

Из восстановителей для сернистых красителей наибольшее практическое применение находит сернистый натрий. Этот вос­ становитель обладает значительной устойчивостью даже при температуре 100° и обеспечивает нормальное восстановление,

а крашение получается удовлетворительным как по цвету, так

и по прочности окраски, в то время как сильные восстановители, например гидросульфит, приводят к перевосстановлению и раз­ рушению красителя.

Роль отдельных компонентов красильной ванны

При сернистом крашении красильная ванна содержит: краси­ тель, восстановитель (сернистый натрий), электролиты (тиосуль­ фат, хлористый натрий, сернокислый натрий), смачиватель (контакт, некаль и т. д.), щелочь как диспергатор, продукты щелочной выварки.

Сернистый натрий. Сернистый натрий восстанавливает серни­ стые красители в лейкосоединение, способное адсорбироваться хлопковым волокном и давать на волокне при последующем

окислении на воздухе соответствующую красителю окраску. Вод­ ные растворы сернистого натрия, применяемые в производстве,

обладают хорошей устойчивостью. Эта устойчивость снижается

в присутствии красителей и зависит от величины площади сопри­

косновения раствора с воздухом, от температуры и от индиви­

дуальных особенностей красителя. Чтобы предохранить красиль­ ные растворы от окисления, в них добавляют небольшое количе­ ство керосина, который образует на поверхности защитную пленку. Наибольшую окисляемость имеют растворы сернистого черного красителя.

Количество сернистого натрия, идущего на восстановление, очень незначительно и до сих пор точно не установлено. Практи­ чески же расход сернистого натрия при крашении в средние тона составляет от 30 до 100% к весу красителя, считая на

62%-ный сернистый натрий.

Исследованиями П. В. Морыганова установлено, что при кон­ центрации сернистого натрия от 30 до 60% от веса красителя наблюдается быстрый рост фиксации красителя. При большей концентрации сернистого натрия она замедляется, а при дости­ жении количества сернистого натрия 100% к весу красителя увеличение фиксации незначительно.

Сернистый натрий в зависимости от концентрации может вы­ полнять следующие функции:

1.При небольшом количестве, т. е. до 50% к весу красителя, он является восстановителем и растворителем.

2.При увеличении концентрации до 150% он оказывает ди­

спергирующее влияние.

3. При концентрации свыше 150% он действует как электро­ лит, оказывая коагулирующее влияние на краситель.

При окислении и гидролизе сернистого натрия в красильной ванне происходит образование и накопления щелочи и тиосуль­ фата. Щелочь, выбираемая волокном и растворяющая серу, на­ капливается до 2—5 г/л. Накопление сульфгидрата и тиосульфа­ тов значительно меньше, так как этому способствует их значи­ тельное содержание в составе самого красителя.

Реакция гидролиза:

Na2S + Н2О = NaOH + NaSH,

реакция окисления:

2Na2S + H2O+4O = Na2S2O3 + 2NaOH.

При недостаточном количестве щелочи в ванне обнаружи­ вается избыточное количество сульфгидрата.

До 1955 г. в практике работы Ивановского меланжевого ком­ бината применяли рецептуру крашения, обеспечивающую содер­ жание сернистого натрия 10—15 г/л (считая на 100%-ный серни­ стый натрий). Сернистый натрий брали в рецептуру маточных растворов в процентах к весу красителя без учета его накопле­ ния в красильных ваннах и без учета содержания его в кра­ сителе.

36

На основании тщательного лабораторного исследования и производственными опытами было установлено, что дозировка

сернистого натрия должна определяться не содержанием краси­ теля, а концентрацией сернистого натрия в красильной ванне. Эта концентрация сернистого натрия для разных сернистых краси­ телей примерно равна 4—6 г/л (в пересчете на 100%-ный ИагЭ). Она не зависит от концентрации красителя в пределах обычного содержания его в производственных красильных ваннах (10— 30 г!л).

Такие выводы были получены на основании исследований выбираемости и накрашиваемости основных сернистых красите­ лей: синего 3, коричневого Ж, зеленого, черного и др., при раз­ личном содержании сернистого натрия в красильной ванне, при

(100%-ного)—5—6 г/л, в красильной ванне необходимо иметь 3—5 г/л едкого натра. При отсутствии последнего окисление сер­

нистого натрия протекает интенсивнее и может произойти пони­ жение его концентрации до 2—3 г/л, что уже недостаточно для крашения, так как раствор красителя с таким содержанием сер­ нистого натрия быстро окисляется при промывке, а окисленный краситель поверхностно осаждается на волокне, уменьшая проч­ ность окраски и затрудняя переработку волокна в прядении. Щелочь, диспергируя краситель и растворяя накапливающуюся в ванне серу, делает окраску ярче и сочнее. Снижение содержа­ ния сернистого натрия в красильной ванне с 15 до 5 г/л спо­ собствует увеличению выбираемости красителя. Особенно резко это сказывается на красителе сернистом синем. Тем самым воз­ можно снизить концентрацию красителя, что сокращает потери его с промывными водами и улучшает промывку хлопка, так как он несет на себе раствор с меньшим содержанием кра­ сителя. :

В табл. 13 приведены данные, показывающие изменение вы­

бираемости красителя сернистого синего 3 с понижением кон­ центрации сернистого натрия в красильном растворе при кон­ центрации тиосульфата 100%-ного — 25,5 г/л, едкого натра

37

На основании полученных результатов была пересмотрена рецептура крашения хлопка с таким расчетом, чтобы содержа­ ние сернистого натрия в красильных ваннах было 4—6 г/л. Это,

наряду с экономией сернистого натрия, дает и значительную эко­

номию красителей.

Снижение концентрации сернистого натрия в красильных ваннах с 10—15 до 4—6 г/л (считая на 100%-ный сернистый нат­ рий) привело к повышению выбираемости сернистого синего 3, т. е. к более полному использованию его. При этом резко сни­ зилась потеря сернистого синего 3 в виде лейкосоединения при промывке.

Эти результаты дали возможность снизить нормы расхода красителя сернистого синего 3 при крашении на проходном аппа­

рате с 22 до 11% (считая на 100%-ный).

Сэкономленный краситель и сернистый натрий можно^ исполь­

зовать для получения более интенсивной окраски по цветам чер­ ному и темно-синему.

Щелочь. Добавляемый в сернистые ванны едкий натр играет роль диспергатора. Введение едкого натра способствует полу­

чению более ярких и сочных окрасок. Количество вводимой ще­ лочи зависит от вида красителя и концентрации сернистого нат­ рия. При крашении волокна необходимо вводить оптимальное количество щелочи, учитывая, что повышенное содержание ее отрицательно влияет на прядильные свойства волокна. Кроме того, наличие избыточной щелочи свыше 5 г/л затрудняет про­ мывку волокна, снижая прочность окраски к трению и светопогоде.

Электролиты. В ходовой сернистой красильной ванне идет на­

копление тиосульфата и хлористого натрия, которые обычно присутствуют в применяемых красителях. Иногда хлористый

натрий вводят дополнительно. Содержание тиосульфата в уста­ новившейся ванне доходит до 30—35 г/л, а хлористого натрия — до 20—25 г/л. Они играют роль коагулятора и увеличивают аб­ сорбцию красителя волокном, снижая заряд коллоидной частицы красителя и тем самым уменьшая силу отталкивания между ча­

стицей красителя и волокном. Оптимальное количество электро­ литов обычно устанавливают опытным путем, и оно зависит от вида применяемого красителя и условий крашения. В практике работы Ивановского меланжевого комбината до 1952 г. при крашении на аппарате непрерывного действия добавляли в каче­ стве электролита поваренную соль из расчета 25 г/л красильной

ванны. В дальнейшем путем лабораторных опытов и производ­

ственных проб было установлено, что при имеющемся солевом составе ходовых красильных ванн (без введения поваренной

соли и с введением ее) выбираемость красителя остается по­ стоянной и в ряде случаев даже более высокая при отсутствии добавки соли. Это указывает на стабильную степень дисперсности красителя в условиях ходового крашения при достаточном накоп­

38