Заключительная отделка
Заключительная отделка
Общие сведения
Под заключительной отделкой подразумевают совокупность технологических операций, осуществляемых с целью улучшения качества текстильных материалов (придание красивого «товарного» внешнего вида, стандартной ширины, улучшенных потребительских свойств, а также ряда специальных свойств в зависимости от назначения ткани).
На заключительную отделку текстильные материалы поступают после прохождения всех необходимых стадий технологического процесса. Здесь окончательно оформляют текстильные изделия, сообщают им ценные потребительские и специальные свойства, а также создают удобства для раскроя на швейных предприятиях.
Готовые ткани и другие материалы проходят ряд складально-уборочных операций, после чего их направляют потребителю.
В заключительной отделке ткани бытового назначения облагораживают путем придания им разнообразных эффектов (шелковистый блеск, тиснение, пушистый ворс). Тканям из целлюлозных волокон сообщают свойства малосминаемости и малоусадочности. Изделия из синтетических волокон обрабатывают антистатическими веществами. Плащевым, техническим и другим тканям в процессе заключительной отделки придают водоупорность. Ткани для спецодежды, декоративные, обивочные должны обладать маслоотталкивающими, грязеотталкивающими, огнестойкими, биозащитными и другими свойствами.
В связи с многообразием свойств, придаваемых текстильным материалам на стадии заключительной отделки, в производстве используются различные технологические процессы, которые можно разделить на две группы — физико-механические и химические.
К физико-механическим процессам относят стрижку, ворсование, ширение и исправление перекосов уточных нитей, разглаживание, тиснение, прессование обработку на усадочных машинах и др.
Рекомендуемые материалы
К химическим относят процессы, в которых текстильные материалы обрабатывают разнообразными химическими веществами. В зависимости от химической природы веществ и условий процессов возможно придание изделиям необходимых свойств: наполненность, красивый внешний вид, специальный гриф ткани, мягкость или жесткость, малосминаемость, малоусадочность, формоустойчивость, пониженная валкоспособность (для шерстяных материалов из камвольной пряжи), антистатические свойства. Нанесение химических веществ в ряде случаев способствует удлинению срока службы тканей, повышению их износоустойчивости. Используемые отделочные препараты улучшают сцепляемость волокон в пряже, уменьшают взлохмачивание, выпадение отдельных волокон из нее и повышают сопротивление к истиранию.
С помощью химических соединений тканям придают ряд специальных свойств: водо-, масло- и грязеотталкивающих, огнестойких, биозащитных и др.
Химические соединения, а также композиции на их основе с другими веществами, используемые для придания тех или иных свойств текстильным материалам, называют аппретами, а процесс их нанесения на ткань — аппретированием.
В зависимости от химической природы аппретов и составов композиций на их основе эффекты, получаемые на текстильных изделиях, имеют различную устойчивость к стиркам и химическим чисткам. По этому принципу отделочные препараты и композиции подразделяют на смываемые, малосмываемые и несмываемые аппреты.
Смываемые аппреты при эксплуатации тканей удаляются с них в процессе первой же стирки. Для возобновления прежнего эффекта процесс обработки должен повторяться после каждой стирки. В качестве смываемых аппретов используют крахмал, декстрины, желатин, клей. Легкосмываемыми являются также разнообразные поверхностно-активные вещества (ПАВ, ряд антистатических и умягчающих препаратов, гигроскопические, а также некоторые антисептические и подцвечивающие вещества). Все они гидрофильны. Между указанными веществами и макромолекулами волокна не происходит какого-либо взаимодействия, кроме образования слабых межмолекулярных связей.
В настоящее время во многих случаях смываемые аппреты заменяют более устойчивыми препаратами на основе различных синтетических высокомолекулярных соединений. Придаваемые этими соединениями свойства сохраняются и после 4 — 5 стирок, поэтому их называют малосмываемыми.
Очень широкое применение находят несмываемые аппреты. Получаемые с их помощью эффекты сохраняются на ткани после значительного числа стирок или в течение всего срока эксплуатации. Широко используются несмываемые аппреты на основе предконденсатов термореактивных смол, химических соединений, приводящих к сшивке макромолекул волокна, и др.
В дальнейшем для краткости вместо термина «заключительная отделка» будем использовать термин «отделка», подразумевая под этим операции и процессы заключительной отделки.
Отделка тканей из целлюлозных волокон
В процессах отделки тканей из целлюлозных волокон широко используются сочетания химических и физико-механических способов.
Отделочные препараты и химизм протекающих процессов
Для придания тканям из целлюлозных волокон тех или иных свойств применяют аппреты различных видов.
Смываемые аппреты. Основными аппретирующими веществами в составе смываемых аппретов являются крахмалы (рисовый, маисовый, пшеничный, картофельный), декстрин, клей. Композиции на основе крахмала в некоторых случаях еще используются для бельевых, светлоокрашенных и белоземельных тканей.
В состав аппретов в зависимости от назначения ткани могут входить подцвечивающие вещества (оптические отбеливатели, ультрамарин), утяжеляющие вещества (сульфаты бария, магния, мел, каолин), гигроскопические (глицерин), антисептики (салициловая кислота и др.), мягчители (стеариновое мыло, масла) и другие компоненты.
Малосмываемые аппреты на основе термопластичных полимеров. В настоящее время крахмал при аппретировании тканей успешно заменяют синтетическими смолами. При этом достигается не только экономия пищевых продуктов, но и повышается качество отделки тканей за счет получения эффектов значительно более устойчивых к стиркам и другим видам воздействия.
Особое значение получили композиции на основе термопластичных полимеров. В текстильной промышленности термопластичные полимеры используют в виде эмульсий или латексов с содержанием сухих веществ в технических продуктах 20 — 30 %. Широкое применение находят полиэтиленовая и поливинилацетатная эмульсии, эмульсии на основе полиакриловых соединений (эмукрилы С и М), полиметилметакрилатный латекс, латексы на основе каучуков и др.
Нанесенная на ткань эмульсия (латекс) после высушивания образует тонкую и равномерную пленку на волокне. В большинстве случаев пленки удерживаются на материале за счет адгезионных физических сил. Их величина определяется природой волокна и полимера, а также толщиной пленки, причем, чем тоньше пленка, тем выше сцепляемость, ее с волокном.
Малосмываемый аппрет на основе термопластичных полимеров для хлопчатобумажных тканей имеет следующий состав (г/л): поливинилацетатная эмульсия (50 % -ная) — 10 — 20, полиэтиленовая эмульсия (20 % -ная) — 10 — 20.
Несмываемые аппреты на основе термореактивных смол. Для получения несмываемых аппретов на основе термореактивных смол используют различные их предконденсаты.
Предконденсатами термореактивных смол называют низкомолекулярные соединения, которые, будучи нанесенными на волокно в определенных условиях (катализатор, нагревание), способны к поликонденсации с образованием сшитых нерастворимых в воде смол. Кроме реакции поликонденсации, молекулы предконденсата способны взаимодействовать также с макромолекулами целлюлозного волокна. Это обеспечивает прочное закрепление смолы на ткани.
Предконденсаты термореактивных смол используют для придания изделиям из целлюлозных волокон свойств наполненности, малоусадочности, малосминаемости, формоустойчивости. С их помощью достигается устойчивость эффектов тиснения, лощения, серебристо-шелковистой отделки.
Особое распространение получили препараты под техническими названиями карбамол, карбамол ЦЭМ, карбамол ГЛ, метазин, гликазин, карбозоны Э и О. Все они являются метилольными (т. е. содержащими — СН2ОН-группы) производными органических соединений и по своей реакционной способности могут быть разделены на две подгруппы. К первой относятся соединения, молекулы которых легче взаимодействуют между собой (давая сшитые нерастворимые продукты), чем с макромолекулами целлюлозы. Такими являются, например, предконденсаты мочевиноформальдегидных (карбамол) и меламиноформальдегидных (метазин) смол.
Основным веществом предконденсата мочевиноформальдегидной смолы является диметилолмочевина. Ее получают из мочевины и формальдегида по реакции
Технический продукт — карбамол — является 40 %-ной водной пастой, содержащей диметилолмочевину и не вступившие в реакцию исходные продукты — мочевину и формальдегид.
Диметилолмочевина обладает высокой реакционной способностью вследствие наличия в молекуле свободных — СН2ОН - групп и активных атомов водорода у атомов азота. Поэтому технические продукты не подлежат длительному хранению.
Основой технического препарата метазин являются продукты реакции меламина с формальдегидом. В зависимости от количества использованного формальдегида получаются различные соединения. Наиболее реакционноспособным из них является триметилолмеламин.
Метилольные производные меламина являются еще более активными, чем диметилолмочевина, и поэтому их метилольные группы частично алкилируют. Таким препаратом и является метазин.
Карбамол и метазин хорошо растворимы в воде, что существенно облегчает их применение.
Под действием температуры и катализатора молекулы этих соединений активно взаимодействуют между собой (поликонденсация), образуя смолу в структуре волокна. На примере диметилолмочевины (карбамола) процесс может быть представлен следующим образом
Кроме указанного течения реакции с образованием метиленовых мостиков — СН2 — может происходить поликонденсация молекул диметилолмочевины с образованием эфирных связей — СН2 — О — СН2 —. Ход реакции зависит от условий процесса.
При обработке целлюлозных материалов водные растворы отделочных препаратов заполняют субмикроскопические поры и пустоты аморфной и, возможно, переходной областей волокна. Затем при создании определенных температурных и других условий в этих пустотах протекают химические реакции смолообразования и взаимодействия с функциональными — ОН группами целлюлозы. Образующиеся смолы сохраняют часть свободных метилольных групп, которые взаимодействуют с гидроксильными группами целлюлозы с образованием ковалентных связей
Если смола образует, по крайней мере, две химические связи с двумя макромолекулами целлюлозы, то происходит сшивка макромолекул целлюлозы. Кроме того, смолы связываются с целлюлозными и гидратцеллюлозными волокнами за счет водородных и межмолекулярных связей.
Ко второй группе относятся соединения, более склонные к реакциям взаимодействия с — ОН- группами целлюлозы, чем друг с другом. Широкое применение находят продукты такого типа, являющиеся метилольными производными циклической этиленмочевины (карбамол ЦЭМ — формула слева), пропиленмочевины, дигидроксиэтиленмочевины (карбамол Г Л — формула справа), триазинонов (карбазоны Э и О) и др.
Диметилолэтиленмочевина и другие соединения второй подгруппы не содержат активных атомов водорода у атомов азота, что обусловливает снижение их реакционной способности в процессе отделки и обеспечивает лучшую устойчивость препаратов при хранении.
Реакции сшивки макромолекул и смолообразования для всех указанных предконденсатов протекают с достаточной скоростью при температуре 110 —160 °С и в присутствии катализаторов. В качестве катализаторов применяют различные кислые соли (хлористый магний, хлористый аммоний, хлористый цинк), слабые органические кислоты или комбинации этих веществ. Считают, что действие катализаторов основано на создании кислой среды при повышенной температуре.
На примере карбамола ЦЭМ протекающие реакции могут быть представлены следующим образом
В образовании сшивок могут участвовать одна (как показано на схеме), две и, возможно, больше молекул диметилолэтиленмочевины.
Основным недостатком использования предконденсатов термореактивных смол является существенная потеря тканями механической прочности (до 40—50 % для хлопчатобумажных и до 60 % для льняных). При этом ухудшается также устойчивость к истиранию. Ткани из гидратцеллюлозных волокон теряют прочность в меньшей степени, но потери устойчивости к истиранию остаются существенными.
Уменьшение потерь прочности и устойчивости к истиранию достигается введением в состав аппретов термопластичных полимеров (полиэтиленовой, поливинилацетатной эмульсий) или кремнийорганических соединений, а также правильным выбором более эффективного катализатора и снижением вследствие этого температуры термообработки. Изменение структуры хлопкового волокна на предварительных стадиях, например при мерсеризации под натяжением, также позволяет снизить потери прочности в результате аппретирования карбамолом ЦЭМ.
Другим недостатком можно считать появление неприятного запаха у изделий, обработанных предконденсатами с использованием катализаторов, особенно солей аммония. Требуется тщательная промывка ткани после аппретирования.
Препараты для придания несминаемости в мокром состоянии. В нашей стране создан и выпускается катионоактивный препарат этамон ДС на основе этиленмочевины
Этамон ДС представляет собой подвижную жидкость, содержащую 50 % основного вещества. Он хорошо разбавляется водой и устойчив даже в жесткой воде и в присутствии электролитов. Этамон ДС совмещается с другими отделочными препаратами (карбамолом, метазином, карбамолом ЦЭМ, полиэтиленовой эмульсией и др.). Для придания малосминаемости в состав аппрета вводят 250—300 г/л этамона ДС.
Считают, что при обработке целлюлозных материалов этамоном ДС в конечном итоге получаются такие же продукты в волокне, как и в случае обработки карбамолом ЦЭМ, поскольку препарат в условиях термообработки разлагается с выделением циклической диметилолэтиленмочевины, которая и реагирует с макромолекулами целлюлозы. В результате разложения этамона ДС выделяются и другие вещества, которые вызывают набухание волокна во время образования сшивок, и ткани приобретают, эффект малосминаемости во влажном состоянии. Прочностные свойства тканей при этом выгодно отличаются. Потеря прочности в результате обработки этамоном ДС не превышает 10 — 15 %.
Карбамол ЦЭМ также можно использовать для придания несминаемости во влажном состоянии, но при этом сшивка макромолекул целлюлозы должна происходить обязательно в набухшем волокне.
Очень высокие показатели несминаемости во влажном состоянии могут быть получены с помощью препаратов на основе дивинилсульфона, например β-оксиэтилсульфона и его производных. Простейшее из них сульфатное производное β-оксиэтилсульфона: NaO3SO—CH2—CH2—SO2—CH2—CH2—OSO3Na. Известен еще целый ряд препаратов: метилолакриламид, производные эпихлоргидрина и др. Действие всех этих веществ также основано на образовании поперечных мостиков-сшивок между макромолекулами волокна.
Придание малосминаемости, малоусадочности и формоустойчивости
Под несминаемостью текстильного материала подразумевают способность его к быстрому восстановлению исходной формы и расправлению складок после прекращения действия сминающей нагрузки. Обычно этот показатель характеризуют углами восстановления складки на ткани после ее смятия по основе и утку (или суммой этих углов) и выражают в градусах. Несминаемость можно характеризовать в сухом и влажном состоянии. В результате заключительной отделки тканям из целлюлозных волокон не удается придать абсолютной несминаемости, поэтому более точным является термин «придание малосминаемости». Например, для хлопчатобумажных тканей в результате отделки удается повысить угол восстановления складки до 130—150° по сравнению с 70—85° для необработанной ткани (в сухом состоянии).
Сминаемость волокнистого материала определяется упруго-эластическими свойствами волокна и тесно связана с его молекулярной и особенно надмолекулярной структурой. Условно можно выделить три типа структурных областей, которые определяют поведение волокна при деформациях: области высоко-упорядоченного расположения макромолекул (кристаллиты) — недеформируемые области; переходные области, в которых макромолекулы прочно удерживаются в первоначальных положениях и при действии нагрузки не наблюдается смещения структурных элементов волокна, а возникающие в результате нагрузки внутренние напряжения после ее снятия возвращают макромолекулы в исходное положение; аморфные области, обусловливающие пластическую деформацию за счет внутреннего сдвига макромолекул (или образуемых ими структурных элементов) под действием внешней нагрузки. Гидратцеллюлозные и целлюлозные волокна характеризуются значительной пластичностью, и поэтому легко подвергаются сминанию.
Для увеличения доли упругоэластической деформации необходимо введение дополнительных прочных ковалентных связей-сшивок между макромолекулами волокна, что способствует стабилизации системы.
Для придания малосминаемости во влажном состоянии необходимо, чтобы процессы образования поперечных связей происходили в набухшем волокне, так как в нем объем доступных межфибриллярных зон увеличен и после сшивки набухшее волокно утрачивает способность к пластической деформации. Однако обработанная таким образом ткань не имеет высоких показателей к сминанию в, сухом состоянии, поскольку после удаления воды из волокон при высушивании фибриллы сближаются и поперечные связи между макромолекулами целлюлозы становятся ненапряженными. При действии внешней нагрузки сохраняется возможность перемещения элементов структуры один относительно другого. В сухом волокне фибриллы расположены на минимальном расстоянии. Образование поперечных связей между макромолекулами в неупорядоченных областях сухого волокна приводит к уменьшению возможности взаимного перемещения фибрилл под действием внешней, нагрузки, т.е. к приданию материалу устойчивости к сминанию в сухом состоянии. Одновременно уменьшается возможность набухания волокна при последующем увлажнении и волокно приобретает определенную устойчивость к сминанию во влажном состоянии и малоусадочность.
Изменение линейных размеров текстильных материалов зависит от многих факторов: природы волокна, структуры пряжи, характера переплетения ткани, технологии обработки. Целлюлозные волокна очень гидрофильны, сильно набухают в воде, в результате чего они увеличиваются по толщине и укорачиваются по длине. Изделия из них склонны к изменению линейных размеров. В процессах влажных обработок, как правило, материалы подвергались действию растягивающих усилий, вследствие чего происходила вытяжка ткани. При последующей замочке такого вытянутого материала способность к сокращению линейных размеров увеличивается. При этом к усадке, обусловленной природой волокна и структурой изделия, добавляется усадка, обусловленная вытяжкой (технологическая или релаксационная усадка). Технологическая усадка в значительной степени устраняется с помощью физико-механических способов (сушка с опережением, обработка на тканеусадочных машинах и др.), Химические способы придания малоусадочности предполагают обработку аппретирующими составами на основе тех же предконденсатов.
Поскольку для получения малосминаемости и малоусадочности используются отделочные препараты одних типов, на практике эти виды отделок часто совмещают. Тогда ткани придают одновременно свойства малосминаемости и малоусадочности, что существенно облегчает эксплуатацию изделий в быту.
Количество предконденсатов в аппретах составляет от 70 до 250 г/л и зависит от природы препаратов и назначения отделки. При малосминаемой и малоусадочной отделке тканей из вискозного волокна чаще используют карбамол в количестве 100— 200 г/л или его смеси с метазином.
Обработка ткани предконденсатами сопровождается значительным повышением жесткости, поэтому пропиточные растворы содержат различные добавки, улучшающие качество отделки: мягчители, смачиватели, термопластичные полимеры. В качестве мягчителей используются препарат AM, стеарокс-6 и стеарокс-920, алкамон ОС-2, аламин М и др. Препарат AM — водная паста на основе N-оксиметилолстеариламида — хорошо совмещается с предконденсатами термореактивных смол. Алкамон ОС-2 является катионоактивным ПАВ, а стеарокс-6 и стеарокс-920 — препараты неионогенного типа. Препарат аламин М — продукт взаимодействия стеариновой кислоты и метилолтриазина; помимо уменьшения жесткости придает некоторую гидрофобность.
Добавки термопластичных полимеров также оказывают умягчающее, пластифицирующее действие. Наиболее широко используют полиэтиленовую и поливинилацетатную эмульсии в количестве 5 — 20 г/л.
Для аппретирования белых, светлоокрашенных и белоземельных тканей в состав композиции могут входить оптические отбеливатели (1 г/л).
Гигроскопическое вещество — мочевину (до 10 г/л) — вводят для улучшения набухаемости целлюлозных волокон в процессе обработки и облегчения диффузии молекул предконденсата внутрь волокна. Мочевина также способствует связыванию не вступившего в реакцию формальдегида.
Ниже приведены основные стадии процесса придания ткани малосминаемости и малоусадочности.
1. Равномерная пропитка аппретом осуществляется на трехвальных плюсовках при температуре 20 — 30°С. Отжим 80 — 90 %.
2. Сушка пропитанной ткани производится на игольчатых сушильно-ширильных машинах с постепенным повышением температуры (от 110 до 140 °С) по мере продвижения ткани в секциях сушильной машины. Такой температурный режим должен обеспечить превышение скорости диффузии молекул низкомолекулярного предконденсата внутрь волокна над скоростью процесса гомополиконденсации, т. е. превращения в высокомолекулярный продукт, неспособный к дальнейшей диффузии.
3. На стадии термической обработки происходят реакции смолообразования и сшивки. В настоящее время термическую обработку часто осуществляют при температуре 140—150 °С в течение 4—5 мин. Если температура термообработки может быть повышена До 170 °С, то сокращается время пребывания ткани в термокамере до 2 мин. Процесс может быть интенсифицирован за счет совмещения сушки и термообработки в один процесс, проводимый при температуре 180—200 °С, использования радиационно-термических камер, перегретого пара, а также проведением смолообразования и сшивки под действием частиц высокой энергии (быстрых электронов и др.).
4. Промывка тканей после термообработки проводится с целью удаления всех не вступивших во взаимодействие с волокном веществ.
Свойство текстильных материалов и изделий сохранять приданную при изготовлении форму является очень ценным. Формоустойчивость изделий из целлюлозных волокон недостаточна и должна быть повышена. Для придания формоустойчивости используются предконденсаты термореактивных смол и некоторые другие соединения. Ткани, прошедшие малосминаемую отделку, приобретают некоторую формоустойчивость, но она создает определенные трудности при изготовлении швейных изделий, например заглаживании складок. Кроме того, сам процесс пошива таких тканей затруднен. Наилучшие условия для пошива изделий и придания им требуемой формы могут быть достигнуты использованием тканей с потенциальной формоустойчивой отделкой (способ «форниз», разработанный в ЦНИХБИ). В этом случае первая стадия процесса придания формоустойчивости проводится на отделочном предприятии, где на ткань наносят раствор, предконденсата и высушивают в мягких условиях, при которых образования конечного продукта не происходит. Затем производится пошив изделия. В заключение на швейном предприятии осуществляют термообработку. При этом на материале получается конечный продукт реакции и фиксация формы.
Одно из основных требований к отделочным препаратам в этом случае — это способность при хранении длительное время не изменяться, не реагировать с волокном, не подвергаться поликонденсации или полимеризации, находясь на волокнистом материале.
В качестве отделочных препаратов используют карбамол ГЛ, карбамол 2М, а в качестве катализатора — хлористый магний. В состав аппретов вводят эмульсии термопластичных полимеров, мягчители (аламин М), мочевину. Ткань, пропитанная карбамолом ГЛ, может храниться в течение 6 месяцев, так как препарат практически не реагирует с целлюлозой при хранении.
Недостатком способа является существенная потеря прочности целлюлозных волокон, поэтому ткани должны обладать запасом прочности. Кроме того, дефекты, появляющиеся в результате плохо выполненной влажно-тепловой операции в швейном производстве, не поддаются исправлению термофиксацией. Этот недостаток может быть устранен использованием таких соединений, которые образовывали бы поперечные связи, способные разрушаться и вновь образовываться в зависимости от условий обработки.
Получение эффектов тиснения, лощения, серебристо-шелковистой отделки
Придание ткани этих эффектов достигается при использовании специального оборудования — каландров, основными рабочими органами которых являются валы, один из них металлический, обогреваемый, а остальные эластичные, наборные. Обработка ткани на каландре (каландрование) относится к физико-механическим процессам.
Эффект, получаемый в результате каландрования, неустойчив к влажным обработкам. Для придания устойчивой отделки необходимо сочетать действие механических факторов с химической обработкой. Химическая обработка позволяет путем сшивок зафиксировать макромолекулы волокон в том положении, которое они заняли после пропускания материала через каландр. В соответствии с видом отделки используют каландры различных типов: отделочные (для разглаживания, уплотнения, улучшения грифа и придания умеренного блеска); фрикционные (для придания блеска различной интенсивности: от слабого до очень сильного — лощение); серебристые (для придания эффекта серебрения); тиснильные (для получения рельефных рисунков).
Технологический процесс получения устойчивых отделок обычно включает:
· пропитку ткани на плюсовке при температуре 25 — 30°С аппретирующим составом предконденсатов термореактивных смол (метазин, карбамол ЦЭМ) с добавками эмульсий термопластичных полимеров (полиэтиленовой, поливинилацетатной) и катализатора (хлористого магния), мочевины и др.;
· сушку на цепной сушильно-ширильной машине с опережением при температуре 80—110°С до требуемой остаточной влажности в зависимости от природы материала и вида отделки. В процессе сушки не должны происходить процессы смолообразования и сшивки;
· пропуск ткани через соответствующий каландр при заданных температурах обогреваемого вала и давлении в жале валов каландра;
· термическую обработку в термокамерах или термических аппаратах. Условия ее устанавливают в соответствии с типом использованного отделочного препарата и видом отделки. Обычно термообработка проводится при температуре 140 — 150°С в течение 3 — 5 мин. Лучшие условия термического воздействия создаются в камерах с инфракрасными излучателями УРТК, позволяющими быстро прогреть ткань по всей ее ширине и толщине. Это снижает возможность миграции препарата и способствует получению качественной отделки. При повышении температуры до 160 — 180°С продолжительность термообработки может быть сокращена до нескольких, секунд.
Серебристо-шелковистая отделка наиболее часто используется для сатинов, лощеная — для бязей, ситцев и др. Устойчивое тиснение способствует красивому оформлению миткаля, бязи и других хлопчатобумажных тканей, а также тканей из вискозного волокна,
Характеристика оборудования. В зависимости от вида отделки тканей из целлюлозных волокон используют различное оборудование.
Оборудование для аппретирования. Линия для аппретирования обычно включает машину для равномерного нанесения аппрета на ткань (плюсовка), агрегированную с машиной для сушки.
Аппрет можно наносить двумя способами — под ролик и в жало валов. При заправке под ролик (см. рис. 36, а, г) ткань погружают в аппрет, находящийся в ванне плюсовки, затем она огибает направляющие ролики. По выходе ее отжимают. Количество уносимого тканью раствора регулируется степенью прижима валов.
При заправке в жало (см. рис. 36, в) происходит нанесение аппрета на одну сторону ткани (обычно на изнаночную). Нижний вал плюсовки смачивается отделочным составом и наносит его на одну сторону ткани.
Агрегаты, состоящие из плюсовки и сушильно-барабанных машин, крахмально-нафтольно-сушильные линии (ЛНС) выпускают с рабочей шириной 1200, 1800, 2200 мм. В состав линии ЛНС-120-1 входят трехвальная плюсовка ПТ-120 с пневматическим прижимом валов и сушильно-барабанная машина СБМ-3/120 с тридцатью барабанами. Аппретированная на ЛНС ткань вытягивается по длине, усаживается по ширине; она жестка на ощупь и в ней возможен перекос уточных нитей. Для улучшения качества ткани после аппретирования ее подвергают комплексу физико-механических обработок на отдельных машинах или агрегатах из нескольких машин (увлажнение, ширение с исправлением перекосов уточных нитей, каландрование) и накатывают на ролики.
Для тканей из смесей волокон используются также игольчатые сушильно-ширильные (СШМ) и сушильно-ширильно-стабилизационные (СШСМ) машины, которые агрегированы с плюсовками.
Широкое применение полечили специальные отделочные агрегаты, в которых в одну линию объединены машины, выполняющие все операции от пропитки ткани аппретом до накатки ее в рулоны перед отправкой на контроль качества. Экономическая целесообразность агрегатов несомненна при массовом выпуске однотипных тканей. Такими агрегатами являются линии аппретурно-отделочные (ЛАО).
Они предназначены для аппретирования различными отделочными композициями на основе термопластичных полимеров и других соединений, правки перекосов уточных нитей, ширения, сушки, уплотнения структуры ткани и ее разглаживания на отделочном каландре, накатки в рулон. Линии успешно используют для отделки всех видов тканей из целлюлозных волокон.
Схема линии ЛАО-120-Б-2 для отделки мокроотжатых отбеленных тканей показана на рис. 51. Ткань после расправления на горизонтальном жгуторасправителе 1, или миновав его, поступает в мойную ванну 2 для предварительной промывки или смачивания, отжимается на отжимном устройстве 3 и поступает для пропитки аппретирующим составом в плюсовку 4. Наличие мойной машины с отжимом позволяет лучше промыть ткань и разгладить заломы. После плюсования ткань предварительно
подсушивают на сушильно-барабанной машине 5, подвергают исправлению перекосов утка на установке правки утка 6 и высушивают на шестисекционной сушильно-ширильной машине 7 до определенной остаточной влажности. Далее ткань обрабатывают на отделочном каландре 8 и накатывают в рулон на накатной машине 9 или выбирают с помощью люлечного укладчика. Сушильно-ширильная машина снабжена механизмом опережения ввода ткани (до 20 %). Для отделки окрашенных или напечатанных тканей обычно используют линию ЛАО-120, в которой отсутствуют мойная ванна и отжимное устройство и ткань сразу подается в плюсовку для пропитки аппретом и далее проходит так, как указано для линии ЛАО-120-Б-2.
Рис. 52. Схема пропиточно-полимеризационной линии ЛПП – 120
Оборудование для малосминаемой и малоусадочной отделки. Тканям из целлюлозных волокон придают свойства малосминаемости и малоусадочности на линиях несминаемой отделки отечественных и ряда зарубежных фирм. В нашей стране созданы специализированные пропиточно-полимеризационные линии ЛПП и мойно-сушильные линии ЛМС, предназначенные для малосминаемой, малоусадочной, водоотталкивающей и других отделок хлопчатобумажных тканей, тканей из гидратцеллюлозных волокон и меланжевых, а также специальной отделки льняных; льнолавсановых и льновискозных тканей.
Схема линии ЛПП-120 показана на рис. 52. Ткань через раскатную машину 1 поступает на трехзальную плюсовку 2, где ее пропитывают аппретирующим составом предконденсатов термореактивных смол, отжимают и направляют на предварительную сушку на сушильной воздушно-роликовой машине 3 до 40—45 %-ной остаточной влажности. Затем ткань проходит через установку правки утка 4 и поступает на сушильно-ширильную машину 5, где приобретает необходимую ширину и высушивается до остаточной влажности 1,5 — 2%. Далее ткань подвергают действию горячего воздуха в машине для термической обработки 6 по заданному режиму и после охлаждения накатывают в ролик на накатной машине 7 или люлечным укладчиком 8 укладывают в тележку. В линиях ЛПП установлены плюсовки с горизонтальными малопрогибными отжимными валами, обеспечивающими равномерную степень отжима по всей ширине ткани.
В линии ЛМС-120 (рис. 53) промывка осуществляется следующим образом: ткань с раскатной машины 1 или с тележки поступает на отжим 2 и далее на промывку в четырех ваннах. В пропиточной ванне 3 она обрабатывается раствором синтетического моющего вещества (1 г/л) при температуре 40°С, в двух последующих ваннах 4 промывается водой (теплой и холодной) и в последней (пропиточной) ванне 3 может обрабатываться растворами различных веществ (оптическими отбеливателями, ДЦУ и др.). После выхода из последней ванны ткань отжимают, подсушивают на сушильно-барабанной машине 5 до остаточной влажности 30—40 % и подвергают окончательному ширению и сушке на сушильно-ширильной машине 6, пропускают через камеру для охлаждения 7 и накатывают в ролик 8 или укладчиком 9 укладывают в тележку.
Рис. 53. Схема мойно-сушильной линии ЛМС-120
Линии ЛПП-120 и ЛМС-120 могут работать как независимо одна от другой, так и совместно. На них предусматривается автоматическое регулирование параметров (уровня аппретирующего состава в плюсовке, температуры в термокамере давления пара, поступающего в сушильные машины и др.). К недостаткам их можно отнести большие габаритные размеры: длина их соответственно 48,1 ми 39 м. Для уменьшения длины линии ЛПП-120 вместо машин для термической обработки ТО-120-3 (10,025 м) можно использовать малогабаритные универсальные радиационные термические камеры УРТК. Применение инфракрасных излучателей в процессах сушки и термообработки очень перспективно, поскольку дает возможность подводить к текстильному материалу значительные потоки тепла. Выпускаемые камеры УРТК хорошо встраиваются в линии ЛАО и др., а также используются в процессах придания устойчивого тиснения, серебрения, лощения.
На рис. 54 показана схема камеры УРТК-120-4. В камеру ткань 1 поступает, будучи предварительно нагретой в сушильной машине до температуры более 100° С. По направляющим роликам 2 ткань подают в камеру, где она проходит между излучающими панелями 3, нагреваясь с двух сторон до температуры 160 —200° С, и выводят через щель. Контроль температуры осуществляется датчиком 4. Обработка при высокой температуре длится около 20 с.
Рис. 54. Схема универсальной радиационной камеры УРТК-120-4
Оборудование для физико-механической отделки тканей. Ширение тканей производится на цепных ширильных машинах ШЦ. Принцип их действия основан на захвате кромок ткани клуппами, установленными на двух бесконечных цепях, и растягивании полотна по ширине до стандартного размера. Перед ширением ткань увлажняют подпариванием для придания ей необходимой эластичности. Цепное поле делится на участки ввода, стабилизации и вывода ткани из цепей. На участке ввода вначале цепи сближены, а затем расходятся до нужной ширины, обеспечивая ширение ткани. На участке стабилизации цепи движутся параллельно для фиксации достигнутой ширины, а на участке вывода несколько сближаются для облегчения выпуска кромок из клуппов.
Диагональные перекосы уточных нитей исправляют путем изменения скорости движения одной из цепей в соответствии с командой специального аппарата правки утка АПУ.
Ткани из целлюлозных волокон, не прошедшие малоусадочной отделки химическими способами, в результате влажных обработок у потребителя усаживаются в большей степени по длине. Такую усадку можно значительно уменьшить с помощью ряда физико-механических способов. Основным их достоинством является сохранение прочностных показателей тканей.
Одним из способов снижения усадки является сушка и ширение ткани на цепных сушильно-ширильных и стабилизационных машинах при проведении процессов с опережением. Ткань подается на иглы в свободном состоянии, без натяжения по основе. В результате сушки происходит усадка ткани по длине.
При другом способе снижение усадки по основе достигается на специальных тканеусадочных машинах. Эти машины обычно включают в тканеусадочные линии ЛУ-120 или ЛУ-180 для механической усадки тканей.
Схема линии ЛУ-180 приведена на рис. 55. Ткань через заправочное устройство 1 подают в увлажнительную камеру 2, в которой ее увлажняют с двух горячей водяной сторон пылью. Затем для быстрого и равномерного распределения нанесенной влаги ткань пропаривают на сушильном цилиндре 3, обогреваемом паром. Через роликовый компенсатор ткань поступает в короткую цепную ширильную машину 4, в тканеусадочную машину (ТУМ-180) 5 и затем через роликовый компенсатор 8 направляется в сушильный отделочный барабан (БО-180) 9. Высушенная и отделанная ткань укладывается в тележки люлечным укладчиком 12.
Рис. 55. Схема тканеусадочной линии ЛУ-180
Тканеусадочная машина ТУМ-180 (ТУМ-120) в качестве основных рабочих органов имеет бесконечный резиновый ремень 7, огибающий прижимной вал 14, натяжной вал 13 и обогреваемый паром усаживающий вал 6; последний плотно прижимается к резиновому ремню. Огибая прижимной вал, внешняя поверхность ремня растягивается и на эту растянутую поверхность накладывается ткань и прижимается. Пройдя жало валов, ремень и ткань изменяют кривизну движения (с выпуклой поверхности переходят на вогнутую, создаваемую валом 6). Деформация растяжения части ремня сменяется деформацией сжатия, а вместе с ремнем усаживается и прижатая к нему ткань. Усадка ткани будет тем больше, чем больше толщина ремня и степень его растяжения.
Сушильный отделочный барабан БО-180 (БО-120) также служит для некоторой усадки ткани по длине и для отделки, сообщая ей мягкий гриф, матовый оттенок, делая приятной на ощупь и более добротной. Основными рабочими органами являются барабан 9, бесконечное сукно 11 толщиной 6 — 8 мм и сушильные цилиндры 10 для сукна. Сукно огибает направляющий ролик, его "внешняя поверхность растягивается, и здесь происходит наложение ткани на растянутое сукно. Далее сукно и ткань поступают на сушильный барабан и огибают его. Кривизна движения изменяется, выпуклая поверхность сукна с тканью становится вогнутой и сжимается, способствуя усадке.
Основными рабочими органами отделочных каландров являются тяжелые валы, устанавливаемые обычно по вертикали один над другим. Наиболее распространены двух-, трех и четырехвальные каландры, но имеются каландры небольшим числом валов. Один из валов каландра — металлический — обогревается паром (до температуры поверхности 110 — 120°С), электричеством или газовыми горелками (до 150 — 200°С). Другие валы — наборные (эластичные) — изготовлены из прессованной шерстяной бумаги с содержанием 20 — 50 % шерсти.
На рис. 56 представлена схема трехвального отделочного каландра. На двух рамах 1 установлены три вала: металлический 3 и два наборных 2 и 4. Металлический гладкий вал 3 получает принудительное вращение посредствомцепной передачи от электродвигателя. Балы 2 и 4 вращаются за счет трения с металлическим валом. Прижим валов пневматический, давление достигает 1000 Н/пог. см.
Рис. 56. Схема трехвального отделочного каландра
Для получения матовой отделки валы должны вращаться с одинаковой окружной скоростью, а ткань заправлена через два жала валов, лицом к металлическому горячему гладкому валу.
При получении глянцевой или лощеной отделок средний металлический вал и нижний эластичный кинематически связаны жесткой зубчатой передачей. При этом окружная скорость металлического вала на 20 — 50 % превышает скорость эластичного вала, т. е. валы работают с фрикцией. В таких фрикционных каландрах ткань, заправленная лицом к горячему валу, движется со скоростью эластичного вала, а верхний вал проскальзывает по поверхности, сообщая лицевой стороне ткани особый глянец.
Серебристые каландры могут быть двухвальными с металлическим валом, имеющим на поверхности специальную гравюру из тончайших параллельных штрихов (50 — 200 на 1 см). Штрихи располагаются под определенным, небольшим углом (7 — 26,5 °) к оси вала так, чтобы штриховая гравировка лучше перекрывала структуру переплетения ткани. Штрихи оставляют на ткани отпечатки незаметных для глаз полосок, которые изменяют отражение света от ее поверхности. За счет этого создается впечатление серебристо-шелковистого блеска. Окружные скорости обоих валов устанавливаются одинаковыми.
Тиснение или гофрирование ткани также может выполняться на двухвальных каландрах, но металлический вал должен иметь рельефную, выпуклую гравюру. На эластичном валу выполняется такая же гравюра зеркального изображения, но углубленная. Пропуск ткани через каландр с таким комплектом валов позволяет получить рельефное тиснение. Одностороннее и плоское тиснение достигается в том случае, если гравированным является только металлический вал, а эластичный вал гравировки не имеет.
Как уже указывалось, устойчивые эффекты могут быть достигнуты только при совместном использовании аппретирования предконденсатами термореактивных смол и физико-механических воздействий — каландрования и термообработки. Для проведения последних двух процессов по непрерывной схеме созданы линии каландрования и термообработки ЛКТ, включающие отделочный или серебристый каландр, камеру УРТК и охладительную камеру.
Отделка тканей из химических волокон, натурального шелка и из смесей волокон
При отделке, тканей из указанных волокон достигают тех же целей: улучшение внешнего вида, придание малоусадочности, формоустойчивости и др. Особое значение для материалов из ацетатных и синтетических волокон имеет придание антистатических свойств. К некоторым изделиям предъявляются особые требования, связанные с условиями эксплуатации. Так, для подкладочных тканей, необходима гладкая поверхность и высокая устойчивость к истиранию. Для плащевых — водоотталкивающие свойства, для декоративных — огнезащищенность. Иногда особый, нарядный вид изделий достигается металлизацией, т. е. нанесением тонкого слоя металла на поверхность материала.
В отделке ткани подвергаются аппретированию и разнообразным физико-механическим операциям. Аппретирование осуществляется на аппретурно-отделочных линиях, линиях для малосминаемой, малоусадочной отделки или на плюсовках, агрегированных с сушильно-ширильными или сушильно-ширильно-стабилизационными машинами. Проведением термостабилизации тканей из ацетатных, полиамидных и полиэфирных волокон на стадии отделки достигается улучшение потребительских свойств: формоустойчивости, уменьшения усадки, заломов, пиллинга при стирке, повышения допустимой температуры глажения.
Аппретирование тканей из гидратцеллюлозных нитей, волокон, а также смешанных тканей осуществляют с целью придания малоусадочности и малосминаемости предконденсатами термореактивных смол (карбамолом, метазином или гликазином) с добавками кремнийорганического препарата (эмульсия КЭ-30-04), катализатора, мягчителя. После пропитки аппретом ткань высушивают, подвергают термообработке и промывают, как было описано ранее.
После аппретирования предконденсатами термореактивных смол и сушки ткани из вискозных нитей иногда обрабатывают на фрикционных, тиснильных или серебристых каландрах с последующей термообработкой для фиксирования приданных эффектов.
Для плащевых, пальтовых и других тканей может проводиться одновременное придание малосминаемости и водоотталкивающих свойств. В этом случае в аппрет на основе карбамола добавляют кремнийорганические соединения или аламин М.
В целях повышения износоустойчивости ткани из вискозных, ацетатных и триацетатных нитей обрабатывают эмульсиями термопластичных полимеров (полиэтиленовой) или кремнийорганических соединений.
Мягкий гриф тканям из химических волокон сообщают с помощью мягчителей: полиэтиленовой эмульсии, стеарокса-6 или стеарокса-920, препарата AM.
Материалы из ацетатных, триацетатных, синтетических и смесей волокон при эксплуатации способны накапливать на поверхности значительные пр величине заряды статического электричества. Это создает трудности как в технологических процессах, так и при носке уже готовых изделий. Накопление статического электричества зависит от соотношения между скоростями процессов образования и стекания зарядов. Стекание заряда зависит от удельного сопротивления волокон и происходит тем быстрее, чем меньше значения удельного сопротивления. Значения удельного поверхностного сопротивления ацетатных и синтетических волокон находятся в пределах 1012 — 1014 Ом, в то , время как для целлюлозных волокон эта величина составляет 107 — 108 Ом. При эксплуатации изделий допустимые величины удельного сопротивления составляют 109 — 1011 Ом.
Снижение электризуемости достигается при изготовлении материалов из смесей волокон с различными потенциалами. Наиболее эффективной является обработка поверхности волокон антистатическими веществами. Действие их основано на способности сорбировать влагу на поверхности волокна и образовывать гидрофильный или ионный электропроводный слой. В качестве антистатических веществ (антистатиков) широко используются различные ПАВ, неионогенные или катионоактивные, некоторые полимеры и другие препараты. Особое распространение получили стеарокс-6, стеарокс-920, препарат ОС-20, алкамоны ДС, ГС, ОС-2, О, эпамин-06.
Большинство антистатиков сообщают материалам неустойчивые эффекты, которые исчезают после первой стирки. Более эффективным препаратом является эпамин-06. Это 40%-ный водный раствор полимера, содержащего реакционноспособные группы. На поверхности волокон эпамин-06 образует ионизированную пленку, достаточно устойчивую к мокрым обработкам и химической чистке.
Технологический процесс осуществляется следующим образом. Текстильный материал пропитывают на плюсовке раствором эпамина-06, сушат и подвергают термообработке. Для придания мягкости в пропиточный раствор добавляют мягчитель (стеарокс-6 или стеарокс-920), а для отбеленных тканей дополнительно вводят оптический отбеливатель. Содержание антистатика на химических волокнах должно составлять 2,5 — 7 %.
К физико-механическим процессам, осуществляемым на тканях из химических волокон и из смесей волокон, относятся высушивание, исправление перекосов уточных нитей, ширение для придания стандартной ширины, стрижка, термостабилизация, декатировка, каландрование и др.
Высушивание и придание необходимой ширины обычно производят на игольчатых сушильно-ширильных машинах, снабженных механизмами опережения и устранения перекосов уточных нитей. Используются как одноэтажные, так и многоэтажные сушильно-ширильные машины.
Креповые ткани из вискозных, ацетатных и других нитей после обработки на сушильно-ширильных машинах могут подвергаться заключительной декатировке с целью выравнивания внутренних напряжений и стабилизации структуры и формы. Подробное описание принципа работы декатиров приведено ниже.
Разглаживание и некоторое уплотнение подкладочных и других тканей проводят на трехвальных отделочных каландрах. На тканях из ацетатных и других нитей иногда получают разнообразные эффекты путем тиснения, лощения с целью получения блестящей поверхности (отделка «лаке»), образования складок типа плиссе или гофре.
Гладкую блестящую отделку «лаке» получают на фрикционных каландрах с температурой металлического вала для ацетатных тканей 120 — 140°С, для триацетатных 195 °С, для полиамидных 170 — 180 °С. Для тканей из ацетатных нитей используют низкую температуру вала, и невысокое давление в жале валов из-за возможности значительных потерь механической прочности.
В отличие от ацетатных тканей на изделиях из триацетатных нитей эффект «лаке» получается устойчивым, что объясняется более жесткими условиями процесса и более высокой термопластичностью триацетатного волокна. Стойкие эффекты на триацетатных изделиях получаются и при обработке на крепкаландрах с мелкой гравюрой на поверхности металлического вала.
При отделке тканей из натурального шелка стараются выявить и подчеркнуть уникальные свойства волокна — особый умеренный блеск, мягкость, эластичность и др., а также придать малоусадочность, формоустойчивость, товарный вид. Шелковые креповые ткани обрабатывают на плюсовке раствором уксусной кислоты (1 %-ным) и высушивают на сушильно-ширильной машине. Здесь ткань усаживается за счет подачи материала на машину с опережением и при этом достигается хорошо выраженный креповый эффект.
Отделка шерстяных тканей и тканей из смесей шерсти с другими волокнами
В цехах заключительной («сухой») отделки ткани высушивают с одновременным ширением, исправляют перекосы уточных нитей, чистят, выравнивают поверхность и подвергают заключительной декатировке. В ряде случаев для придания особой мягкости, малоусадочности, антистатических и других свойств на шерстяные ткани и ткани из смесей волокон наносят аппретирующие вещества.
Ткани для спецодежды и технические обрабатывают с целью придания необходимых специальных свойств (повышенной кислотостойкости, водо- и маслоотталкивающих, огнезащищенных и т. п.).
Некоторые суконные ткани (высококачественные драпы, ратины, касторы и др.) подвергают сложной обработке, в которой чередуются процессы мокрой и сухой отделки. При этом осуществляют многократное ворсование, сушку и стрижку. Остальные ткани после разнообразных операций мокрой отделки подвергают сушке или аппретированию и сушке и осуществляют операции сухой отделки.
Аппретирование шерстяных тканей, и особенно тканей из смеси шерсти с химическими волокнами, проводят, как уже указывалось, на плюсовках, агрегированных с игольчатыми сушильно-ширильными или стабилизационными машинами. Аппретирование смешанных с химическими волокнами тканей проводят с целью умягчения и придания антистатических свойств. В качестве умягчающих и одновременно антистатических препаратов широко используют катионоактивные и неионогенные вещества: препарат AM; алкамон ОС-2, выравниватель А, стеарокс-6, стеарокс-920, словавив-SG и др. Поскольку все указанные препараты растворимы, то придаваемые эффекты не обладают устойчивостью к воздействию воды.
Более устойчивые эффекты антистатической обработки на полушерстяных тканях, содержащих химические волокна, можно получить, используя, например, эпамин 06 в количестве 100 — 125 г/л с добавкой мягчителя и соды. После аппретирования ткань высушивают и подвергают термической обработке для образования полимера, а затем промывают.
Особенно важным представляется улучшение свойств и внешнего вида полушерстяных тканей с вложением вискозного волокна. Для улучшения внешнего вида, наполненности, снижения усадки и сминаемости тканей можно использовать различные высокомолекулярные соединения: полиуретановые дисперсии, (препараты ЛАТУР, ПУС), полимеры акрилового типа, полиэтиленимин. Обработка ими проходит по той же технологической схеме: пропитка ткани аппретом, сушка и термообработка на цепной сушильно-ширильной машине. Обычно операции сушки и термообработки совмещают.
Помимо релаксационной усадки при эксплуатации шерстяных изделий потребитель сталкивается с усадкой от свойлачивания, которая происходит при одновременном воздействии влаги и механических усилий (стирка). Свойлачивание характеризуется уплотнением, скрытием переплетения и резким уменьшением размеров готового изделия. В настоящее время имеется ряд процессов, позволяющих предотвратить свойлачивание шерсти. Все они основаны на сглаживании чешуйчатой поверхности шерсти путем образования на поверхности волокна тонкой равномерной пленки полимера.
В качестве полимеров используют полиамидэпихлоргидринную смолу и некоторые полиуретаны. Обработка полиамидэпихлоргидринной смолой широко распространена за рубежом (способ Геркосетт) и осуществляется на волокне, гребенной ленте и готовых изделиях. Процесс включает следующие стадии: хлорирование с целью подготовки поверхности шерсти, нейтрализацию соединений хлора, пропитку раствором смолы, промывку с мягчителем, сушку, термическую обработку и окончательную промывку и сушку.
После сушки шерстяные и полушерстяные ткани подвергают контрольному просмотру, чистке и стрижке с целью выравнивания поверхности материала.
Чистка проводится перед стрижкой и после нее на чистильных машинах ЧМ-180. При механической чистке происходит удаление с лицевой и изнаночной сторон ткани приставшего пуха, нитей, случайных загрязнений, состриженных волокон и т. п. Чтобы облегчить удаление загрязнений, расправить мелкие складки и сделать ткань более эластичной, ее перед чисткой подпаривают острым паром. Очистка увлажненной ткани производится очистительными щетками, вращающимися навстречу движению ткани.
Рис. 57. Схема стригального аппарата
Стрижка шерстяных тканей является важной операцией облагораживания внешнего вида. Особое значение стрижка имеет для суконных тканей, которые подвергают этой операции, неоднократно. После предыдущих технологических операций на поверхности шерстяных тканей, прошедших или не прошедших ворсование, выступают волокна, имеющие различную длину. Основной целью стрижки является выравнивание длины ворса (у ворсованных тканей) или выступающих концов волокон, чтобы придать ткани однородный внешний вид и выявить рисунок переплетения у камвольных тканей. Стрижку тканей производят на стригальных машинах «со стола» или «с веса».
Основными органами стригальных машин являются стригальные аппараты. Количество стригальных аппаратов в машинах доходит до четырех. Стригальный аппарат (рис. 57) состоит из плоского ножа 3 и стригального цилиндра 1 с ножами-перьями 2. Стригальный цилиндр вращается с высокой скоростью (до 2250 мин-1). Он и плоский нож действуют как ножницы, состригая излишний ворс, который выступает при огибании тканью 5 стола 4. Высота стрижки определяется расстоянием от верхнего края стола до края плоского ножа. Состриженный ворс удаляется с помощью специальных отсосов от каждого стригального аппарата.
При стрижке «со стола» (рис. 57, а) стригальный механизм воздействует на участок ткани, находящийся на столе и поэтому удаляет даже незначительно выступающие волокна. В случае стрижки «с веса» (рис. 57, б) участок ткани, подвергающийся стрижке, как бы слегка провисает между двумя опорами полого стола. Прогиб ткани не позволяет срезать мелкие утолщения, узелки.
Ткани обычно подвергают многократному воздействию стригального механизма как с лицевой стороны (2 — 16 раз), так и с изнаночной (1 — 6 раз).
На рис. 58 показана технологическая схема заправки ткани в стригальную машину с тремя стригальными аппаратами. Расправленная ткань, пройдя заправочное устройство 1 и систему тянульного вала 2 и роликов, обра
Рис. 58. Схема заправки ткани в стригальную машину с тремя стригальными аппаратами
батывается с одной стороны (подвергающейся стрижке) щетками вала 3 для поднятия ворса и затем, пройдя расправитель 4, поступает под воздействие первого стригального механизма 5, который, при показанной схеме заправки, осуществляет стрижку изнаночной стороны ткани. Далее ткань, пройдя поворотное устройство 7, направляется на стрижку лицевой поверхности на втором и третьем стригальных механизмах 5 и пройдя ионизатор (пластину для снятия статического заряда) самокладом 6 укладывается в тележку. Для многократной стрижки ткань сшивают в бесконечное полотно и осуществляют нужное количество проходов через машину.
Прессованием, камвольных и некоторых суконных тканей достигается выравнивание их по толщине, уплотнение, разглаживание и появление блеска: Прессование проводят после стрижки и чистки ткани на машинах, называемых прессами. Прессы бывают цилиндрическими (самопрессы) и с плоскими прессующими поверхностями. На самопрессах происходит сжатие ткани между нагретым полым цилиндром и утюгом, который концентрически прижат под определенным давлением к цилиндру.
Схема самопресса С-180Ш представлена на рис. 59. Ткань с тележки, непрерывно через натяжное устройство 3, ролики 2 и щетки 1, которых она касается лицевой и изнаночной сторонами, проходит опаритель 4. При этом она равномерно увлажняется паром. Далее ткань попадает на ширитель 5 и поступает в зону воздействия давления между утюгом 9 и барабаном 7. Затем, обогнув ролик 6, ткань выбирается самокладом 8 в тележку. Полый барабан 7 обогревается изнутри паром и приводится во вращение от главного привода. Утюг также имеет внутреннюю полость, куда подается пар. Скорость движения ткани от 6,6 до 20 м/мин.
Кондиционирование и увлажнение имеют очень большое значение при отделке шерстяных тканей. Увлажнение улучшает технологические свойства ткани на всех стадиях сухой отделки, особенно качество стрижки и сухого ворсования тканей, а также внешний вид готовых тканей и их потребительские свойства.
Рис. 59. Схема заправки ткани в Рис. 60. Схема машины МКУ- самопресс С-180Ш 180Ш
На рис. 60 показана технологическая схема машины для кондиционирования и увлажнения МКУ-180Ш. Расправленная ткань непрерывно через заправочное устройство 1 и тканерасправитель 2 вводится в форсуночно-увлажнительное устройство 3, в котором с одной стороны параллельно ткани установлен коллектор с форсунками, откуда на ткань наносится распыленная влага. Для равномерного распределения нанесенной влаги по всему объему материала увлажненная ткань пропаривается на обогреваемом паром барабане 4. Далее ткань охлаждается на перфорированном барабане 5 за счет просасывания через нее окружающего воздуха. Машина оснащена приборами контроля и автоматического регулирования параметров, а также имеет дистанционное управление. Скорость движения ткани в машине в зависимости от ассортимента 8 — 40 м/мин.
Технологические обработки ткани в цехах сухой отделки приводят к некоторой вытяжке тканей и возникновению в волокнах избыточных неравномерных напряжений. Вследствие этого шерстяные ткани могут давать значительную релаксационную усадку при изготовлении швейных изделий и их эксплуатации. Для снижения усадки ткани обрабатывают на заключительных декатирах и на машине для свободной усадки. В них для снятия избыточных внутренних напряжений и стабилизации линейных размеров используют действие влаги и тепла (пропаривание) при минимальном натяжении. При последующем быстром охлаждении происходит фиксация материала. Физико-химические процессы, происходящие при заключительной декатировке, во многом аналогичны процессам, протекающим при заварке. Кроме стабилизации размеров заключительная декатировка облагораживает внешний вид ткани, делает ее добротной и приятной на ощупь.
Заключительные декатиры периодического и непрерывного действия широко используют в промышленности. Декатиры периодического действия отечественные и производства ГДР применяют для обработки суконных и камвольных тканей. На них определенное количество ткани в расправленном виде вместе со спутником накатывают на перфорированный декатировочный цилиндр. В качестве спутника используют фланелевую хлопчатобумажную ткань. Внутрь цилиндра подают пар, который, проходя через всю толщу материала, равномерно пропаривает ткань в течение заданного времени (12 — 20 мин). Цилиндр помещается в кожух машины, который должен быть закрыт при пропаривании. После окончания пропаривания кожух открывают и ткань быстро охлаждают путем просасывания через толщу ткани воздуха. Декатиры периодического действия имеют невысокую производительность, поскольку полный цикл обработки составляет около 40 мин, а количество заправленной ткани невелико и зависит от ассортимента.
Рис. 61. Схема непрерывного заключительного декатира ДЗН-220Ш
Более производительными являются декатиры непрерывного действия ДЗН-220Ш (рис. 61). Расправленная ткань 1 с заправочного устройства поступает на пропаривающий подогревающий полый перфорированный барабан 2, затем укладывается на спутник 5 и вместе с ним транспортируется на декатировочный цилиндр 3. В барабане 2 создается разрежение и за счет этого пар из декатира просасывается через ткань, хорошо прогревая ее перед поступлением на декатировочный цилиндр. Спутник также предварительно прогревается в паровой камере 9, установленной в нижней части корпуса машины. Перемещаясь по декатировочному цилиндру в паровой камере, ткань подвергается одновременно тепловому воздействию пара и механическому воздействию спутника. Пар фильтруется через спутник и ткань из камеры в декатировочный цилиндр. После выхода из паровой камеры ткань вместе со спутником частично охлаждается воздухом, фильтрующимся в декатировочный цилиндр. Для окончательного охлаждения и сушки ткань поступает на цилиндр 4, где она интенсивно охлаждается за счет просасывания через нее воздуха. Затем она выбирается самокладом в тележку. Спутник после выхода с декатировочного цилиндра сушится на барабане 6 и, пройдя механизм натяжения 7 и центрирования 8, вновь поступает в паровую камеру 9 для подогрева и подачи на декатировочный цилиндр. Движение ткани в машине производится со скоростью 6,3 – 63 м/мин. Декатир ДЗН-220Ш управляется с двух пультов, снабжен контролирующими приборами, автоматизирован.
К непрерывным декатирам относятся также декатиры автоклавного типа ряда зарубежных фирм («Драберт», «Биелла-Шранк»). Процесс декатировки на них правильнее было бы отнести к полунепрерывным. На этих декатирах подача ткани и спутника для накатки на перфорированные цилиндры и раскатка их производится практически непрерывно, а запаривание ткани в автоклаве — периодически. Запаривание проводится при температурах выше 100°С и при давлении пара до 2,2 105 Па, за счет чего происходит интенсификация процесса, а длительность запаривания сокращается. Непрерывность работы обеспечивается наличием нескольких декатировочных цилиндров.
Новая отечественная машина для свободного усаживания шерстяных и полушерстяных тканей МСУ-220Ш компонуется из двух усадочных секций, в которых обеспечена мягкая, без натяжения проводка ткани. Сначала ткань пропаривается со спутником на перфорированном барабане, а затем поступает в зоны усаживания, где установлены аэродинамические камеры. В них свободно провисающим петлям пропаренной ткани сообщаются волновые колебания, за счет чего ткань не испытывает натяжения и может усаживаться и быстро охлаждаться. Машина МСУ-220Ш снабжена приборами автоматического контроля и управления. Скорость работы 8 — 40 м/мин.
После обработки на машинах для свободного усаживания и заключительной декатировки ткани могут подвергаться вылеживанию в течение нескольких часов для завершения релаксационных процессов.
В шерстяной промышленности для заключительной отделки однотипных тканей могут с успехом использоваться поточные линии. Они могут включать все операции заключительной отделки или только часть их. Для отделки камвольных тканей может использоваться линия, состоящая из стригальной машины, самопресса, машины для кондиционирования и увлажнения и заключительного декатира непрерывного действия. Между машинами устанавливаются компенсаторы для создания запаса ткани. Скорости работы всех машин одинаковы.
Для заключительной отделки тонкосуконных неворсованных тканей полуавтоматическая поточная линия может состоять из сушильно-ширильной машины, механической перекатки, нескольких стригальных машин, чистильной машины, самопресса, заключительных декатиров.
При выпуске большого объема однотипной продукции создание поточных линий экономически целесообразно.
Придание специальных свойств текстильным материалам
Способы придания водо- и маслоотталкивающих свойств. В некоторых случаях необходимо использовать материалы, не смачивающиеся жидкостями и маслами.
Водоотталкивающие свойства (гидрофобность). Текстильные материалы, обладающие этими свойствами, предназначены для изготовления изделий, часто подвергаемых действию атмосферных осадков. К ним относятся плащевые, зонтичные, костюмные ткани, спортивные изделия, верхняя одежда, искусственный мех и др. Гидрофобная отделка при этом должна обеспечивать гигиенические свойства материала, сохранять его воздухопроницаемость, хороший внешний вид, гриф и физико-механические свойства. Очень широко гидрофобная отделка используется для технических изделий: палаточные ткани, брезенты, упаковочные материалы, различные покрытия и т. п. Для этих изделий помимо гидрофобности часто необходимо придание водонепроницаемости. Достижение эффекта водонепроницаемости обычно приводит к частичной или полной воздухонепроницаемости материала.
Свойства текстильных материалов смачиваться или не смачиваться водой и другими жидкостями зависят от целого ряда факторов. Гидрофильные волокна (например, Целлюлозные, гидратцеллюлозные) содержат большое количество функциональных — ОН-групп, способных образовывать с молекулами воды водородные связи. Поэтому вода прочно удерживается волокном. Гидрофобные волокна не имеют или имеют очень мало функциональных групп, взаимодействующих с водой, и поэтому не удерживают ее. Жидкости проникают как в пространство между пряжей или нитями и волокнами, так и в поры и каналы внутри отдельных волокон.
Для придания водоотталкивающих свойств используются обработки двух типов:
· изменение характера поверхности волокон и нитей, составляющих ткань. При этом материал сохраняет свою структуру, свободно пропускает воздух и водяные пары, гигиеничен. Этот способ приемлем для большинства текстильных изделий бытового назначения, хотя и не обеспечивает полной водонепроницаемости;
· нанесение на поверхность материала сплошной пленки гидрофобных веществ, которая закрывает все наружные поры. В этом случае ткань становится водо- и воздухонепроницаемой, но происходит резкое ухудшение гигиенических свойств материала. В качестве гидрофобных веществ для образования пленки можно использовать резины, полихлорвинил, нефтяные битумы с воском.
Свойства водоотталкивания могут быть получены на текстильных материалах с помощью разнообразных химических препаратов. Общим для всех является наличие в молекуле следующих фрагментов: гидрофобных радикалов, обычно длинных углеводородных (16 — 18 атомов углерода) или фторуглеродных цепочек; полярных или других активных групп, обеспечивающих присоединение препарата к волокну.
Эти препараты (гидрофобизаторы) своими полярными и активными группами присоединяются к макромолекулам волокна, а их длинные гидрофобные радикалы располагаются наружу от поверхности волокна, образуя сплошной заслон или новую гидрофобную поверхность. От непрерывности этой новой гидрофобной поверхности зависит получаемый эффект, а от прочности связи между макромолекулами волокна и препаратом — устойчивость отделки к химической чистке, стирке и другим воздействиям.
В качестве гидрофобизаторов используются различные соединения и композиции. Распространение получили следующие.
1 Эмульсии восков, содержащих соли алюминия или циркония. Они недороги, сообщают тканям высокий эффект водоотталкивания, не изменяя грифа и физико-механических свойств ткани. Ткань пропитывают на плюсовке составом, содержащим 60—100 г/л эмульсии и 1 г/л уксусной кислоты, а затем высушивают на сушильно-ширильной машине. Получаемые эффекты недостаточно устойчивы к химической чистке и стирке.
2 Кремнийорганические соединения (КОС). Применяют два типа соединений: нерастворимые в воде полиалкилсилоксаны и полиалкилгидросилоксаны (препараты ГКЖ-94, ГКЖ-94М) которые используют в виде водоразбавляемых эмульсий с содержанием 50—70% КОС; растворимые в воде мономерные соединения алкилсиликонаты натрия или алюминия (препарат АМСР).
В промышленности наибольшее распространение получили эмульсии нерастворимых КОС, особенно на основе препарата ГКЖ-94 (эмульсия КЭ-30-04). Кроме эмульсии в состав аппрета в качестве катализаторов вводят соли циркония, свинца. Ткань пропитывают, сушат и подвергают термообработке.
КОС образуют гидрофобную пленку на волокне, которая как бы закрывает гидрофильные группы волокна от контакта с водой. Эта пленка удерживается на волокне за счет межмолекулярных сил взаимодействия. Придаваемый эффект достаточно устойчив к стиркам.
3 Пиридинсодержащие и другие гидрофобизаторы, имеющие в своем составе реакционноспособные группы (препараты 246-Н, 101, зарубежные препараты фоботекс ФТЦ, мелафоб ВЦ).
4 Органические комплексы хрома. Для отделки тканей широко используется препарат хромолан, являющийся комплексной солью хлорного хрома и стеариновой кислоты.
Ткань пропитывают на плюсовке раствором, содержащим хромолан (2,5 — 4% от массы ткани) и уротропин, и высушивают при температуре 95 — 105°С. В процессе обработки хромолан гидролизуется и выделяет соляную кислоту, для нейтрализации которой и используется уротропин. Получаемый гидрофобный эффект достаточно высок и устойчив; ткани сохраняют мягкость и физико-механические свойства. Однако использование хромолана не рекомендуется для светлых тканей, поскольку в результате обработки на них появляется грязновато-зеленый оттенок.
Маслоотталкивающие свойства (олеофобность). Эти свойства могут быть приданы различным текстильным материалам с помощью фторорганических соединений, которые в основном используют в виде латексов. Фторорганические соединения имеют очень низкие значения поверхностной энергии (до 8 — 20 мН/м). При обработке ими текстильных изделий достигается резкое снижение поверхностной энергии аппретированных материалов, вследствие чего они перестают смачиваться маслами и жидкостями, имеющими поверхностную энергию более высокую, чем у материала. Процесс проводят по обычной технологической схеме: пропитка материала аппретом, сушка и последующая термическая обработка.
Придание огнезащитных свойств. Огнезащитные свойства придают материалам, предназначенным для изготовления спецодежды, некоторых видов детской и спортивной одежды, драпировок, обивочных материалов и для технических целей. Придаваемый эффект должен быть устойчив и не изменять внешнего вида изделий.
Процесс горения зависит от природы волокна. Самостоятельное горение волокнистого материала протекает только в том случае, если выделяющаяся при горении энергия равна или больше суммы энергий, затраченных на его воспламенение.
Вещества, оказывающие влияние на энергетический баланс процесса, горения так, что отношение энергии горения и воспламенения становится меньше единицы, называются антипиренами.
В зависимости от влияния на энергетический баланс горения антипирены можно разделить на два вида: увеличивающие количество энергии, требуемой для воспламенения; снижающие количество энергии, выделяющейся при горении. Антипиренами, относящимися к первому виду, являются соединения, разлагающиеся при высокой температуре с поглощением большого количества тепла (гидроксид алюминия, силикат магния). Антипирены второго вида оказывают различное действие в зависимости от их химического состава. Это в основном галоген-, фосфор-, бор- и серосодержащие соединения. К ним относятся фосфорные, сернокислые, хлористые соли аммония. Однако обработка солями не позволяет получить устойчивых эффектов.
Наиболее горючими являются целлюлозные волокна. Для придания огнезащитных свойств льняным тканям, идущим для изготовления спецодежды, используют аппрет, содержащий (г/л): диаммонийфосфат 90 — 100, мочевину 250 — 300, полиэтиленовую эмульсию 20. Ткань пропитывают составом при 50°С, высушивают на барабанной сушилке, а затем обрабатывают на отделочном каландре.
Придание более устойчивых огнезащитных свойств достигается отделкой, при которой ткани из различных волокон пропитывают раствором, содержащим продукт взаимодействия дициандиамида с ортофосфорной кислотой или диаммонийфосфатом, высушивают и подвергают термообработке. Затем следует промывка ткани и окончательное высушивание. Недостатком этой, отделки является ухудшение внешнего вида ткани и снижение прочности.
Придание биозащитных свойств. Биологически активные материалы можно разделить на две группы: волокнистые материалы с биозащитной отделкой, предохраняющей их от повреждения при воздействии бактерий, грибов и насекомых; биологически активные ткани, способные защищать организм человека от инфекций или оказывать лечебный эффект.
Биозащитная отделка особенно требуется для целлюлозных, белковых и смешанных тканей. Синтетические материалы более устойчивы к биологическому повреждению.
Применяемые для биозащиты препараты часто ядовиты для бактерий, грибов, личинок, но они не должны оказывать вредного действия на организм человека. Противогнилостную обработку осуществляют на целлюлозных материалах, особенно на льняных. Льняные изделия обрабатывают растворами дубильного экстракта, медного купороса и хромпика, в результате чего на ткани образуется медно-хромо-таннидный лак. Эту обработку сочетают с крашением в цвет хаки и с приданием водоупорности с помощью мыльно-парафиновой эмульсии. Для улучшения противогнилостного эффекта в состав пропиточного раствора добавляют салициланилид.
В меньшей степени повреждаются микроорганизмами ткани, обработанные предконденсатами термореактивных смол и кремнийорганическими соединениями.
В качестве молезащитных препаратов для шерсти наибольшее распространение получил молантин Р, который используют на стадии крашения волокна или ткани (1 — 1,5% от массы шерсти). Иногда для молезащиты применяют вещества, отпугивающие насекомых — репелленты.
Способы снижения загрязняемости. При эксплуатации текстильные изделия загрязняются различными загрязнениями (сухими, жидкими, аэрозольными). Большинство загрязнений удерживается на волокнах с помощью межмолекулярных сил, адгезии (приклеивания).
Для удобства использования материалов важно, чтобы они отталкивали грязь и меньше загрязнялись, а появившиеся загрязнения легко удалялись обычными способами (стирка, химическая чистка). Ткани, прошедшие малосминаемую и формо-устойчивую отделку, легко загрязняются, а удаление загрязнений представляет известные трудности. Такие изделия целесообразно обрабатывать веществами, содержащими гидрофильные группы и облегчающими удаление загрязнений. Обработка некоторыми нерастворимыми в воде кремнийорганическими препаратами и аламином М увеличивает грязеотталкивающие свойства по отношению к водным загрязнениям, а нанесение водорастворимых кремнийорганических соединений — к сухим загрязнениям. Олеофобные материалы, прошедшие обработку фторорганическими соединениями, достаточно устойчивы к загрязнению жирами, маслами и рядом жидкостей.
Складально-уборочные операции
Ткани после заключительной отделки поступают в складально-уборочный отдел, где контролируют их качество, размеривают, складывают, маркируют, упаковывают и отправляют на склад готовой продукции.
Для этих целей выпускают разнообразное оборудование, в котором обычно предусмотрено совмещение двух и более операций.
Браковочно- или контрольно-мерильные машины Б-120, Б-140, Б-180 и МКМ-180 предназначены для контроля качества всех видов тканей, измерения длины и ширины, а также накатывания в технический кусок или укладывания складками. Машины выпускаются с различными вариантами заправок ткани в них.
Ещё посмотрите лекцию "28 Второе поколение прав" по этой теме.
Рис. 62. Схема заправок браковочно-мерильных машин
На рис. 62, а приведена схема заправки, при которой ткань с рулона 1 или с тележки через заправочный ролик 8, натяжной механизм 3, швоуловитель 7 поступает на приводной ролик 4, вращающийся с некоторым опережением по сравнению со скоростью движения ткани. Затем ткань промеривают, пропуская ее через мерильные ролики 5, и она поступает на смотровой стол 6, где происходит визуальная разбраковка расправленного полотна. После разбраковки ткань накатным устройством 2 накатывается в кусок. На рис. 62, б показана заправка ткани при работе из тележки в тележку. Машины этих марок могут работать со скоростью 3,5 — 5...50 — 63 м/мин.
Мерильно-складальные машины предназначены для промера и складывания метровыми складками узких хлопчатобумажных, льняных тканей и тканей из смесей волокон.
Шелковые, шерстяные, широкие хлопчатобумажные и льняные ткани, а также ткани из химических волокон и смесей складывают в продольном направлении так, чтобы кромки ровно накладывались одна на другую. Эта операция осуществляется на двоильно-мерильно-складальных машинах или двоильно-мерильно-накатных. Сдвоенную ткань промеривают и накатывают, в рулоны. Выпускаются различные серии и модификации таких машин (ДМ-120-4, МДН-180-1, МДН-180-2, МДН-180-3). Во всех машинах сдваивание ткани производится на угольнике (дублере), который перегибает ткань вдоль пополам в момент ее прохождения через плоскость угольника. Машины снабжаются кромковыравнивающим механизмом с тканенаправителями, что обеспечивает точное совмещение кромок ткани при ее сдваивании и накатывании в рулоны.
Готовую, накатанную в рулоны или уложенную в кипы ткань маркируют, упаковывают в бумагу или на специальных машинах в полимерную пленку и подают на склад. Поскольку на складально-уборочных операциях значительна доля ручного труда, то очень важна механизация при транспортировке ткани по всем переходам вплоть до отправки на склад готовой продукции.