Химическая технология текстильных материалов

Сушат ткани горячим воздухом. Изменение температуры сушки необходимо осуществлять таким образом, чтобы скорость проникновения молекул предконденсата с поверхности вглубь волокна превышала скорость его превращения в высокомолекулярную смолу. В этой связи процесс сушки осуществляют на игольчатых сушильно-ширильных машинах в условиях постепенного подъёма температуры по мере перемещения ткани. Одновременно происходит стабилизация размеров полотна по ширине.

Термическая обработка ткани осуществляется горячим воздухом в течение 2 - 5 минут при температуре 140 - 160^оС. Термообработка создаёт условия для «сшивки» макромолекул целлюлозы поперечными связями и заполнения пор волокна образующейся смолой.

Промывку ткани в мыльно-содовом растворе проводят с целью удаления остатков не прореагировавших веществ, формальдегида и других побочных продуктов реакции.

В настоящее время практически все штапельные ткани выпускают с несминаемой отделкой. Чтобы уменьшить потери прочности при отделке хлопчатобумажных тканей, предварительно её подвергают усиленной мерсеризации.

Технологический процесс малосминаемой отделки льняных тканей ещё более сложен и включает большее число последовательно повторяющихся операций. Ткань сначала мерсеризуют, отмывают от щёлочи, затем обрабатывают раствором предконденсата смолы, высушивают, термообрабатывают, выдерживают в роликах. Далее вновь следует мерсеризация, промывка, сушка, обработка раствором мягчителя и окончательная сушка.

Придание тканям свойств несминаемости в мокром состоянии

Сопротивляемость смятию в мокром состоянии можно сообщить двумя путями:

с использованием обычных предконденсатов, реагирующих с целлюлозой при наличии кислотных катализаторов;

с применением специальных препаратов, способных «сшивать» макромолекулы целлюлозы в щелочной среде.

При использовании традиционных предконденсатов процесс отделки необходимо проводить таким образом, чтобы реакция «сшивки» макромолекул протекала в набухшем волокне. Например, ткань пропитывают раствором карбамола ГЛ, хлорида аммония, полиакриловой эмульсии в присутствии 1н соляной кислоты; накатывают в ролик, обёртывают полиэтиленовой плёнкой и выдерживают при комнатной температуре в течение 24 часов. Далее следует промывка и сушка. Существенным недостатком способа является медленное протекание реакций, поэтому он применим лишь в условиях малых производств.

Формоустойчивая отделка тканей

Несмотря на то, что ткани с несминаемой отделкой и отделкой «стирай - носи» обладают достаточно ценными эксплуатационными свойствами, их дальнейшая переработка в швейные изделия сопряжена с рядом трудностей. Например, придание нужных форм готовым изделиям или заглаживание складок на них практически невозможно. Также возникают сложности и в работе швейного оборудования.

С точки зрения технологии швейного производства идеальным является вариант, когда отделочные предприятия могли бы поставлять ткань с «потенциальной» несминаемой отделкой, то есть материал, пропитанный отделочным препаратом, но не прошедший термическую обработку. Такая ткань не обладает упругостью и несминаемостью, из неё можно пошить любое изделие, придать ему путём прессования желаемую форму и только после этого подвергнуть высокотемпературной обработке. При этом заданные размеры и форма будут зафиксированы за счёт образования ковалентных химических связей между макромолекулами в том состоянии, в котором они находятся после механической обработки на прессе.

Такой вид отделки получил название формоустойчивая отделка. Сложность технологии состоит в том, что используемый в данном случае препарат, нанесенный на ткань в отделочном производстве, должен обладать свойством долгое время не разлагаться, не вступать в реакцию смолообразования, а также во взаимодействие с волокном. Такими свойствами обладают карбамол ГЛ, производные дивинилсульфона и диметилолалкилкарбоматы с общей формулой

ROOC - N - (CH₂OН)₂

Технологический режим формоустойчивой отделки сводится к следующему. Ткань пропитывают одним из перечисленных отделочных препаратов с добавлением катализатора и вспомогательных веществ, высушивают на сушильно-ширильной машине при температуре 60⁰С, наматывают в рулон, разбраковывают и отправляют на швейное предприятие. В швейном производстве готовые изделия заглаживают на горячих прессах или подвергают влажно-тепловому воздействию, после чего следует термообработка в течение

10 - 15 минут при температуре 125 - 130^оС или 3 - 6 минут при

150 - 160^оС. Для этих целей за рубежом выпускают специальные термофиксационные машины.

При изготовлении изделий по способу «форниз» необходимо применять безусадочные прикладные и подкладочные материалы. Важное значение имеет выбор безусадочных швейных ниток, в противном случае, стягивание швов при термической обработке является неустраняемым дефектом. Фурнитуру (пуговицы, пряжки и т.д.) необходимо пришивать после высокотемпературного воздействия на готовое изделие.

Во время влажно-тепловой обработки деталей одежды происходит частичная конденсация смолы под действием высоких температур. Появившиеся при этом дефекты (заломы, случайные складки) не могут быть устранены переутюжкой или исправлены термофиксацией и не исчезают при последующих многократных стирках изделия.

Особый интерес представляет совмещённая технология влажно-тепловой и формоустойчивой обработок. Её сущность состоит в том, что на стадии пропаривания изделий из целлюлозных волокон в паровую среду вводится технологический раствор на основе предконденсатов термореактивных смол. Все компоненты аппрета наносят на швейное изделие в виде высококонцентрированных эмульсий или пен, которые образуются под воздействием пара на водный раствор предконденсата смолы. Составляющие раствора легко проникают вглубь волокна, обеспечивают быстрое протекание реакций «сшивки» макромолекул целлюлозы, фиксируя тем самым приданную изделию форму. Высокая концентрация аппрета и паровая среда интенсифицируют процесс, значительно ускоряя проникновение отделочного препарата в волокно.

Противоусадочная химическая отделка (ПУХО)

Придание тканям свойств малой усадочности является одной из основных задач заключительной отделки текстильных материалов. Склонность к изменению линейных размеров определяется рядом факторов и, в первую очередь, химической природой волокна, структурой пряжи и характером переплетения ткани. Гидрофильные целлюлозные волокна, благодаря наличию в макромолекулах огромного числа гидроксильных групп, сильно набухают в воде. Вследствие этого происходит утолщение и укорачивание волокна, что предопределяет склонность тканей к усадке в процессах её эксплуатации - это, так называемая, потенциальная усадка. При обработке тканей в отделочном производстве они подвергаются действию как растягивающих, так и сжимающих усилий, поэтому линейные размеры полотна многократно изменяются. Таким образом, до этапа заключительной отделки ткань обладает нестабильными размерами, а изделия из неё способны изменять свою форму в процессе эксплуатации. Нормы допустимой бытовой усадки строго гостируются для тканей различного назначения.

Существуют механический и химический способы стабилизации линейных размеров текстильных полотен.

Химический способ основан на использовании аппретов, обработка которыми приводит к стабилизации структуры волокна. Такими аппретами являются составы на основе предконденсатов термореактивных смол. Подробно взаимодействие данных препаратов с целлюлозой было рассмотрено в предыдущих разделах. При подобной стабилизации линейных размеров метраж ткани не уменьшается, что является основным преимуществом способа. Однако, он имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, в данном случае возможна потеря прочности на разрыв; во-вторых, в процессе эксплуатации изделий возможно постепенное разрушение образовавшихся поперечных «сшивок» и смолы, в результате чего появляется тенденция к возрастанию бытовой усадки.

Химизм процесса придания тканям свойств безусадочности с помощью предконденсатов термореактивных смол практически ничем не отличается от такового при сообщении текстильным материалам свойств несминаемости. Поэтому, все ткани с несминаемой отделкой одновременно обладают и свойствами безусадочности.

Часть тканей из целлюлозных волокон по своей структуре и назначению не требует придания им свойств малой сминаемости, но обязательно должны быть безусадочными. Для подобного ассортимента разработана специальная технология противоусадочной химической отделки (ПУХО). В отличие от несминаемой отделки все процессы химической стабилизации линейных размеров основаны на использовании предконденсатов смол в меньших концентрациях и при более мягких условиях обработки. Технологический процесс строится таким образом, чтобы не наблюдалось больших потерь механической прочности материала и была обеспечена высокая стабильность поперечных связей.

Для придания тканям свойств малоусадочности применяют: карбамол, карбамол ЦЭМ, метазин, гликазин, этамон ДС и их смеси. Концентрация предконденсата и катализатора зависит от вида, назначения, толщины и запаса прочности обрабатываемого материала. Для улучшения грифа полотна и повышения устойчивости эффекта отделки в процессе многократных стирок, в аппрет рекомендуют вводить специальные добавки (эластомеры), главным компонентом которых являются акрилаты. Эти добавки проявляют высокую реакционную способность при взаимодействии с волокном и с предконденсатами смол, что обеспечивает достаточную стабильность поперечных связей, а, следовательно, и структуры волокна в целом. Ткань пропитывают указанным составом, сушат и подвергают лёгкой термической обработке при температуре 120 - 130^оС. Стабилизированные химическим путём ткани выдерживают не менее 10 бытовых стирок.

Таким образом, в процессах аппретирования материалам сообщаются различные потребительские свойства. В зависимости от состава аппрета им можно придать красивый внешний вид, свойства малосминаемости, повысить износостойкость, стабилизировать линейные размеры полотна или получить ткани, из которых в швейном производстве изготавливают изделия с устойчивой формой.

Рассмотренные в данном разделе механизмы и технологии положены в основу химизации многих технологических процессов швейного производства.

4.2 Придание тканям стандартной ширины и исправление перекосов уточных нитей

Технологический процесс заключительной отделки тканей из целлюлозных волокон не исчерпывается нанесением аппретов. Следующей отделочной операцией является исправление перекосов уточных нитей и придание полотну стандартной ширины путём обработки на ширильной машине.

Ширильные машины используются на различных переходах отделочного производства. Они входят в состав мерсеризационных, аппретурно-отделочных линий или используются индивидуально для ширения и исправления перекосов полотна при подготовке тканей к печатанию и на стадии заключительной отделки.

Известно, что в процессах мокрых обработок в результате внешних воздействий ткань вытягивается по длине и усаживается по ширине. В результате её плотность по утку несколько снижается, а по основе - растёт. Если ткань в процессе обработки испытывает неравномерное натяжение, то на ней появляются диагональные или дуговые перекосы. Подобные дефекты исправляются на ширильных машинах. Принцип действия ширильных машин основан на захвате кромок ткани специальными приспособлениями - клуппами, установленными на двух бесконечных цепях. Они прочно удерживают полотно при его перемещении в машине. Цепи движутся по направляющим рамам станины и могут раздвигаться до необходимой ширины. Цепное поле делится на участки ввода (цепи сближены, с целью облегчения захвата кромок ткани, а затем расходятся до необходимой ширины), стабилизации (цепи движутся параллельно для фиксации достигнутой ширины), вывода (цепи вновь несколько сближаются для обеспечения выпуска кромок из клупп).

В зависимости от конструкции различают ширильные машины с игольчатыми и ножевыми клуппами. При захвате ткани ножевыми клуппами кромка удерживается стальными пластинами (ножами), на игольчатых машинах кромка насаживается на два ряда игл, расположенных в шахматном порядке, с помощью специального механизма накалывания.

В процессах заключительной отделки ширение, как правило, совмещают с сушкой и термообработкой аппретированной ткани. Для этого используют сушильно-ширильные машины, в которых цепное поле устанавливается в туннеле сопловой воздушной сушилки.

Сушильно-ширильные машины с игольчатыми клуппами снабжены механизмом опережения, позволяющим вводить ткань в машину с несколько большей скоростью, чем скорость движения цепей. В результате ткань накалывается на иглы мелкими складками, что облегчает процесс ширения и обеспечивает естественную усадку полотна за счёт сближения уточных нитей. Таким образом, при последующей эксплуатации изменения линейных размеров материала не происходит.

На ширильных машинах с ножевыми клуппами одновременно с ширением исправляются диагональные перекосы утка, что достигается с помощью специальных автоматических устройств правки утка (АПУ). В результате движение одной из цепей ускоряется или замедляется в направлении, противоположном перекосу. При ширении сухих тканей их необходимо немного увлажнить, что улучшает качество и ровноту обработки. В этом случае ширильные машины агрегируют с увлажняющими камерами форсуночного или запарного типа.

Перекосы уточных нитей можно исправить также с помощью специальных установок - УИП (исправители перекосов утка), которые способны устранять как диагональные, так и дуговые или комбинированные перекосы.

Таким образом, обработка на ширильных машинах позволяет выпускать ткани со свойствами, не допускающими образования брака в швейном производстве. В процессе ширения фиксируется стандартное состояние ткани: ширина в соответствии с ГОСТ, равномерная плотность, отсутствуют перекосы; полотно разглаживается и приобретает товарный вид.

4.3 Получение на тканях эффектов серебристо-шелковистой отделки, тиснения, лощения, гофрирования

Придание тканям указанных эффектов достигается путём использования специального оборудования - каландров. Они представляют собой валковые машины, в состав которых входят вертикально расположенные валы со стальной рубашкой или эластичным покрытием. Наибольшее распространение получили двух-, трёх- и четырех вальные каландры. Ведущими валами, имеющими привод, являются металлические, прочие валы вращаются вследствие сил трения. Металлические валы разогреваются паром или электричеством до температуры 110 - 120^оС. Эластичные валы набираются из прессованной шерстяной бумаги. При прохождении между валами обеспечивается значительная по величине нагрузка на ткань.

В соответствии с видом воспроизводимого на ткани эффекта используются каландры следующих типов.

? Отделочные каландры - предназначены для разглаживания и уплотнения ткани, улучшения грифа и придания умеренного блеска. При прохождении полотна через каландр нити несколько расплющиваются, уменьшается прозрачность ткани, она становится более наполненной и добротной на ощупь.

? Фрикционные каландры - используют для получения глянцевой, лощёной отделки. Металлический и эластичный валы имеют индивидуальные приводы и вращаются таким образом, что окружная скорость металлического вала на 8 - 40% превышает скорость вращения наборного. В этих условиях ткань движется со скоростью эластичного вала, с которым имеет большее сцепление, а обогреваемый вал проскальзывает по поверхности полотна, сообщая ему блеск.

? Серебристые каландры - сообщают тканям «тёплый» шелковистый блеск, то есть обеспечивают получение серебристо-шелковистой отделки (СШО). Стальной вал этих каландров имеет гравюру в виде наклонных параллельных штрихов, которые отпечатываясь на материале изменяют светопреломление от его поверхности. Для получения максимального эффекта серебрения необходимо, чтобы число и наклон штрихов перекрывали структуру переплетения ткани.

? Тиснильные каландры - предназначены для получения на тканях выпуклых узоров. Этого достигают за счёт изменения структуры полотна при его прохождении между валами, один из которых (металлический) имеет выпуклую гравюру, а другой (эластичный) - углублённую, соответствующей формы.

Кроме перечисленных существуют специальные каландры, предназначенные для обработки подкладочных тканей, трикотажа, нетканых материалов, для получения крапового эффекта и устойчивых муаров.

Эффект каландрирования определяется не только типом каландра, но и режимом обработки: температурой, скоростью, давлением между валами, влажностью ткани и т.д. Пропуск ткани через каландр и образование на ней соответствующего эффекта не гарантирует его устойчивости к стиркам. Отделка исчезает сразу при первом соприкосновении с водой по причине набухания волокна. Для стабилизации эффекта каландрирования необходимо комбинировать действие механических факторов с предварительным нанесением аппретов, в качестве которых можно использовать предконденсаты термореактивных смол. Технологический процесс получения на тканях устойчивых к стиркам эффектов каландрирования включает следующие операции.

? Пропитка ткани при температуре 25 - 30^оС составом, содержащим предконденсат термореактивной смолы, катализатор, а также вещества, повышающие гидрофобность волокна, его блеск и шелковистость; отжим до 70 - 90%;

? Сушка ткани на сушильно - ширильной машине с целью исправления перекосов уточных нитей и придания стандартной ширины при температуре 80 - 110^оС, в зависимости от ассортимента ткани и вида получаемого эффекта. Повышение температуры может вызвать преждевременный процесс смолообразования на поверхности ткани ещё до операции каландрирования, что негативно отразится на качестве отделки. При пересушивании ткань становится жёсткой и теряет механическую прочность, она с трудом поддаётся разглаживанию, лощению, серебрению. В недосушенном материале замедляются процессы смолообразования и «сшивки» макромолекул целлюлозы.

? Каландрирование, то есть пропуск ткани через соответствующий определенному виду отделки каландр. В швейном производстве ткань с «потенциальной» несминаемой отделкой можно пропустить через машину для плиссирования или гофрирования и придать необходимый эффект.

? Термическая обработка ткани в специальных термокамерах, режимы работы которых устанавливаются в соответствии с видом отделки и природой предконденсата термореактивной смолы. Обычно процесс ведут при температуре 135 - 140^оС в течение

5 - 8 минут. Эффект каландрирования в данном случае будет устойчивым к многократным стиркам за счёт образования поперечных «сшивок» между смежными макромолекулами целлюлозы и уменьшения степени набухания волокна. Наилучшие условия для термообработки создаются в камерах ИК-прогрева, позволяющих достаточно быстро, но мягко разогреть ткань по всему объёму. Это исключает возможность миграции смолы к поверхности волокна и способствует получению отделки высокого качества.

Получение устойчивых эффектов гофрирования

Эффекты гофрирования значительно расширяют возможности моделирования женской одежды. Такие ткани могут быть использованы для изготовления блузок, платьев, юбок и т.д. Для получения гофрированных эффектов ткань пропитывают составом на основе предконденсатов термореактивных смол, отжимают до 100%, высушивают до остаточной влажности 15 - 20 % и подвергают гофрированию на машине, состоящей из двух металлических рифлёных формирующих валиков с высотой рифля 4 мм. Валики нагреваются электричеством до температуры 180 - 190^оС. Скорость движения ткани при этом незначительна, в результате чего отпадает необходимость в последующей термообработке. Получаемый эффект устойчив и сохраняется после многократных стирок.

Для получения местных гофрированных или жатых эффектов на соответствующие участки белой или гладкокрашеной ткани наносят печатный состав, содержащий метазин, аммиак, роданистый аммоний и трагантную загустку. Материал высушивают при температуре не выше 90^оС, пропускают через гофрирующий каландр с температурой валов 200^оС, термообрабатывают в течение 4 минут при 140^оС, промывают и высушивают. Эффект гофрирования остаётся только на участках, покрытых печатным составом.

Размещено на Allbest.ru