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

лении в ванне тиосульфата (30—40 г/л). Исключение поваренной

соли из рецептуры крашения не увеличило расхода красителя,

а способствовало лучшему прокрасу волокна, уменьшению плот­ ности ванны и повысило прочность окраски волокна к трению.

В настоящее время на аппаратах непрерывного действия кра­ шение проводят без добавки соли в ходовые ванны; соль добав­ ляют лишь в начальные ванны, когда еще количество тиосульфа­

тов в ванне не стабилизировалось.

Смачиватели. В условиях крашения сурового хлопка, как при длительном, так особенно при коротком крашении, большую роль играют смачиватели.

Суровое хлопковое волокно гидрофобно, и без добавки поверх­ ностноактивных веществ, какими являются смачиватели, нельзя достигнуть полного его прокраса. Обычно употребляют в каче­ стве смачивателей контакт и некаль в количестве 3—5 г/л. Содер­ жание их выше указанной нормы может привести к снижению упругости окрашенного волокна, что понижает его прядильные свойства.

Продукты щелочной выварки. В ходовых производственных ваннах накапливаются продукты щелочной выварки: мыла,

азотистые и пектиновые вещества, водорастворимые соли. Эти продукты обладают свойством защитных коллоидов. Они увели­ чивают устойчивость красителя к электролитам; при большом содержании они увеличивают плотность ванны и снижают

эффект накрашивания; ванну приходится обновлять.

Керосин применяют как пеногаситель и для предохранения

красильных ра'створов от окисления. Его вводят прямо в кра­ сильный аппарат в количестве 0,3% от расхода красителя.

Старение красильных ванн

При ходовом крашении сернистыми красителями на аппара­ тах непрерывного и периодического действия состав красильных ванн значительно изменяется. Ванна, как говорят, «стареет». Этот процесс связан с понижением накрашивающей способности. Нередко в результате старения ванны качество крашения на­ столько снижается, что ванну приходится частично или пол­ ностью заменять. Этот процесс имеет особое значение при кра­ шении красителями сернистым коричневым и сернистым синим. Указанные красители в устаревшей ванне, в которой содержатся накопившиеся электролиты и продукты выварки хлопка, коагулируют в крупные агрегаты молекул и резко пони­ жают свою накрашивающую способность. Часто простое разбав­

ление такой ванны водой дает более интенсивное окрашивание волокна.

Заправочная, или начальная, ванна при ходовом крашении характеризуется вполне определенным составом, соответствую­ щим установленной рецептуре; ходовая ванна устанавливается

39

впроцессе непрерывного крашения, во время которого идет не­ прерывный процесс ее обновления поступающим раствором.

При непрерывной работе состав такой ванны стабилизируется

впервые сутки.

Стабилизация раствора идет тем быстрее, чем выше смещае-

мость ванн, т. е. чем больше величина

Vi

V ’

где Vi — объем потери отработанного раствора;

V — объем ванны.

Стабильная ходовая ванна — это ванна с установившимся определенным содержанием входящих в нее компонентов. По отношению к окрашиваемому материалу все компоненты кра­ сильной ванны делятся на две группы: адсорбируемые и не ад­ сорбируемые волокном. К первой относятся краситель, щелочь

и частично смачиватель; ко второй — остальные компоненты.

Концентрацию компонентов питающего раствора устанавливают с учетом этого положения.

Краситель дозируют в ванну из расчета выбираемости его хлопком и механического уноса с промывными водами. Электро­ лит дают только из расчета механического уноса его хлопком. При дозировке сернистого натрия учитывают еще его окисляе-

мость в процессе крашения. При старении красильной ванны происходит увеличение плотности раствора до удельного веса,

равного 1,06, и некоторое понижение накрашивающей способно­

сти красителя вследствие понижения его дисперсности и некото­ рого окисления в ванне из-за сильной циркуляции красильного раствора через толщу волокна и большой площади соприкосно­

вения с окружающим воздухом, особенно в открытых проход­ ных аппаратах. Свежеприготовленная ванна, равноценная по составу старой, красит значительно интенсивнее последней.

Влияние температуры на процесс крашения

Процесс крашения распадается на четыре фазы:

1)диффузия красителя из внешнего раствора к поверхности волокна;

2)адсорбция красителя на внешней поверхности волокна;

3)диффузия красителя внутрь волокна;

4)адсорбция красителя на внутренней поверхности волокна,

т. е. фиксация красителя.

Адсорбция протекает мгновенно, а диффузия по времени, и ее

скоростью определяется время крашения. При ограниченном

времени крашения получаемый эффект зависит от скорости кра­ шения. Чем меньше время крашения, тем значительнее роль фак­ тора скорости. При непрерывном крашении скорость диффузии увеличивается повышением температуры и быстрой сменой обед­

4С

невших красителем слоев жидкости (у поверхности волокна),

достигаемой сильной циркуляцией раствора. Оптимальная тем­ пература крашения зависит от продолжительности крашения и количества электролита. Электролит, агрегируя молекулы,

приводит к снижению скорости диффузии. При установленной

продолжительности крашения, определяемой типом аппарата, крашение необходимо вести при возможно более высокой темпе­ ратуре.

Температурный режим крашения на проходных аппаратах должен строго соблюдаться, колебание температуры является одной из причин получения разнооттеночности волокна. Выбираемость сернистых красителей значительно колеблется в зави­ симости от температуры крашения, что резко сказывается на окраске, особенно при смесовом крашении, где разные краси­ тели по-разному выбираются волокном и имеют различные опти­ мальные температуры крашения.

В настоящее время аппараты еще не имеют терморегулято­ ров, и контроль температуры проводится при помощи техниче­ ских термометров, что не обеспечивает установления во время крашения строго определенной температуры. Вместо установ­ ленной по режиму температуры 85—95° в практике работы тем­ пература колеблется в более широких пределах, зависящих от неравномерной подачи волокна, которое неравномерно охла­ ждает ванну, от температуры подаваемого питающего раствора,

от неравномерного подогрева ванны паром через глухие змее­ вики и от температуры окружающего пространства. С повыше­

нием температуры повышается степень выбираемости сернистых

красителей. Это дает возможность работать с меньшей концен­ трацией их в ходовой ванне при быстром крашении, что способ­

ствует меньшей потере красителя с промывными водами и облег­ чает промывку волокна.

В табл. 14 приведены данные, показывающие зависимость выбираемости сернистых красителей от температуры при краше­ нии в течение 5 мин.

Таблица 14

41

Выбираемость определяли в лаборатории при крашении 10 г

хлопка в течение 5 мин. при длине ванны 1 : 20 и указанных выше температурах (в красильных ваннах, взятых с проходного аппа­ рата). Концентрацию начальной и остаточной ванн определяли

колориметрически. Разница в концентрации красителя, отнесен­ ная к первоначальной концентрации, давала указанный процент выбираемости при соответствующей температуре крашения. Из данных, приведенных в табл. 14, видно, что при повышении тем­ пературы с 70 до 95° выбираемость при крашении в черный цвет увеличивается на 8,3%, а при крашении в синий цвет — на 11 %.

При смесовом крашении в синий цвет с повышением темпера­ туры сернистый черный краситель выбирается интенсивнее синего, поэтому соотношение красителей в красильной ванне приходится изменять в сторону уменьшения концентрации по­ следнего.

При смесовом крашении сернистым черным и сернистым ко­ ричневым с повышением температуры крашения выбираемость их также повышается.

При концентрации смеси красителей 30 г/л выбираемость с повышением температуры с 70 до 95° повышается с 12,4 до

22,4%, при неизменном соотношении красителей. Поэтому кон­ центрация красителя в ванне может быть уменьшена на 3— 5 г/л для получения цвета такой же интенсивности. Снижение

концентрации уменьшает потерю красителя при промывке, что

хлопка, унося с собой 1,2 л ванны, будет уносить красителя на 1,2 г меньше. При снижении же концентрации красителя на 5 г/л потеря на каждом килограмме хлопка уменьшается на 1,2-5 = = 6 г/л красителя, что при производительности 600 кг!час дает 6- 600 = 3600 г красителя в час, или 0,6% к весу хлопка.

Рецептура крашения для проходных аппаратов

Употребляемые красители

Для одежных тканей самыми распространенными цветами являются черный, синий и коричневый. Поэтому при крашении в основном употребляют следующие красители:

сернистый черный в пасте (ГОСТ 5064 —49); сернистый коричневый Ж (ГОСТ 6197—52), сернистый синий 3 и К в порошке, сернистый коричневый (ГОСТ 6330—52), сернистый ярко-зеленый 3 и С.

и в меньшем количестве красители других цветов.

42

Вспомогательными материалами при крашении являются:

сернистый натрий 62%-ный (ГОСТ 596—41), едкий натр (ГОСТ 2263—43), контакт (ГОСТ 463—53),

керосин осветительный (ГОСТ 4650—49), соль поваренная (ТУ 1320—45).

При приготовлении маточных растворов красителя вводят краситель, сернистый натрий, едкий натр и раствор смачивателя.

Соль поваренную в основном употребляют при крашении на цен­ трифугальных аппаратах и для «оживки» хлопка.

Для увеличения прочности окраски к свето-погоде и к мок­ рым обработкам ткань, выработанная из окрашенного хлопка, при отделке подвергается специальным обработкам упрочняю­ щими препаратами ДЦМ и 105, выпускаемыми химической про­ мышленностью.

Расчет объема питающего раствора

Объем питающего раствора, подаваемого на проходной аппа­ рат, определяют по формуле

сильные ванны аппарата, в л/час.

Пример. При производительности аппарата 600 кг/час,

т = 0 (при работе без прысков и без добавки воды и конденсата). При 8% влажности хлопка

а = 600 • 0,92,

V = 600 ■ 0,92 (1,25 — 0,08) + 170 = 812 — 800 л/час.

В зависимости от производительности аппарата объем питаю­ щего раствора должен быть следующим:

43

Расчет концентрации красителя

Расчет красителя производится по общей формуле

VC=y+KCe+d,

откуда

По общей формуле рассчитывают только общий баланс кра­ сителя.

Для расчета концентрации красителя можно пользоваться следующими приведенными ниже способами.

1. Расчет концентрации красителя питающего раствора по заданному ходовому расходу в %:

раствора. Для этого следует уменьшить концентрацию питаю­

В лабораторных условиях делают подгонку цвета под заданный образец крашением хлопка в течение 5 мин.; длина ванны 1 :40; температура 85°; содержание сернистого натрия 100%-ного 5 г/л

44

и тиосульфата — 30 г/л. Затем определяют концентрацию кра­ сителя в ванне для заправки аппарата.

В процессе крашения заправочная ванна изменяется по

растает до 30—40 г/л, что необходимо учитывать при подгонке цвета.

Заправочная ванна красит несколько слабее, приходится или

увеличивать дозировку красителя или добавлять электролит для

восполнения недостающего количества тиосульфата. Обычно плотность заправочной ванны равна 1,02, а ходовой— 1,03—1,04.

Красильная ванна с плотностью выше 1,06 считается непри­ годной, особенно для крашения на аппаратах фильтрующей системы, работающих под давлением. При большей плотности ванны происходит поверхностное непрочное окрашивание во­

локна. Постоянное количество тиосульфата в ванне, определяе­ мое анализом, указывает на стабильность ванны. Если количе­ ство тиосульфата падает, это указывает на разбавление ванны водой, т. е. на потерю красильного раствора и на нарушение

баланса питания аппарата красильным раствором.

В табл. 15 приведена рецептура маточных (питающих) рас­ творов для проходных аппаратов.

Таблица 15

Рецептура для крашения в цвета

Состав питающего раствора

Маточный раствор для черного цвета применяют не только для крашения хлопка в черный цвет, но также и для приготов­

ления раствора для смесовых цветов.

В табл. 16 приведен состав ходовых красильных ванн (в г/л)

при крашении хлопка на проходных аппаратах в черный, синий и серый цвета.

45

Для лучшего прокраса волокна в синий цвет красят на про­

ходном аппарате при замедленном движении конвейера. Произ­ водительность аппарата при этом равна 400 кг)час, что и учиты­

вают при составлении баланса красильной ванны по объему. Для приготовления контакта берут 100 л едкого

натра (уд. вес 1,4), разбавляют водой (до 500 л) и вводят его в 500 кг кислого технического контакта до слабощелочной реак­ ции по фенолфталеину.

Указанный нейтральный контакт вводят по 50 л на коробку маточного раствора красителя емкостью 5000 л (концентрация его в маточном или питающем растворе 5 г/л).

Для приготовления смачивателя берут 330 кг тех­ нического некаля и растворяют его в 670 л воды. Разбавленный в отношении 1 :2 некаль вводят по 60 л на коробку маточного раствора красителя емкостью 5000 л (концентрация некаля в ма­ точном или питающем растворе 4 г/л).

Маточный раствор для оживки хлопка приго­ товляют следующим образом.

Берут 50 г поваренной соли и растворяют ее в 1000 л воды. Указанный раствор поваренной соли концентрации 50 г/л филь­ труют перед подачей в питающую коробку, где он разбавляется до концентрации 25 г/л и отсюда подается на хлопок через дыр­ чатый прыск в количестве 70—75 л[час (из расчета 1 —1,5 г’кг

хлопка).

Для приготовления 8%-ного раствора серни­ стого натрия берут 650 кг 62%-ного сернистого натрия и растворяют в воде до объема 5000 л. Полученный раствор сер­ нистого натрия применяют для приготовления маточных рас­ творов красителя всех цветов.

При крашении штапельного волокна концентрацию краси­ теля в маточных растворах понижают на 25—30% в зависимости от выбираемости красителя волокном. Кроме оживки, волокно

дополнительно обрабатывают стеароксом 6 из расчета 1 г/кг волокна, опрыскивая его перед отжимным каландром (10%-ным раствором стеарокса 6).

46

Приготовление растворов красителей и вспомогательных ма­ териалов проводят в отдельном помещении, принципиальная схема которого приведена на рис. 3.

Приготовление растворов красителей и химикатов

Жидкие химикаты (едкий натр, сернистый натрий, контакты)

принимаются в цистерны емкостью 5000 л, расположенные в под­ вальном помещении. Здесь, в случае надобности, сернистый нат­

рий и едкий натр разбавляют водой при перемешивании острым

паром и перекачивают в расходные баки. Отсюда растворы по­ дают в разварочные и в питающие коробки. Перекачивание жид­ костей, перемешивание при разваривании и вымывание красите­ лей из барабанов производят с помощью насосов мощностью

8,3—19,5 л. с.

Полученные со склада и предварительно взвешенные бара­ баны красителя и сернистого натрия при помощи электротель­ фера подаются специальным приспособлением в разварочные

коробки (рис. 4). Открыв крышку, барабан устанавливают

в гнездо ложного дна. Подаваемый при помощи форсунки рас­ творитель сильной струей вымывает содержимое барабана. Растворитель подается через мерник, установленный над маточ­ ной коробкой. В качестве растворителя для красителей при­ меняют жидкий сернистый натрий концентрации 8—10%. Сер­ нистый натрий указанной концентрации готовят из твердого 62%-ного или жидкого 20%-ного. Растворителем для сернистого натрия служит вода. Разварку сернистого натрия и красителей проводят при циркуляции горячей воды с помощью насоса в те­ чение 2 час.

Полноту растворения красителя определяют пробой на

стекле. Проба должна быть совершенно прозрачна, без нерастворенных частиц красителя.

Если маточный раствор состоит из смеси красителей (напри­

мер, синий цвет), его готовят следующим образом. Сухой синий краситель помещают в маточную коробку и вымывают раство­ ром сернистого натрия (8—10%-ного) и в это же время добав­ ляют маточный раствор отстоенного черного красителя концен­ трации 100 г/л. Растворение происходит в течение 3 час. при циркуляции и разогреве острым паром.

После пробы на полноту растворения добавляют остальное

количество маточного раствора черного красителя согласно’ ре­ цепту и доводят раствор до объема 5000 л.

Готовый раствор технический контролер проверяет на вы­ краску и на содержание сернистого натрия. Нормальные рас­ творы перекачивают насосом в отстойники, где они отстаиваются в течение 10—12 час. Нерастворимые примеси при этом оседают на дно. Готовые растворы сливают в сливные коробки, затем

48