Лекція 1. Супутні речовини природних целюлозних волокон

Подготовка текстильных материалов к крашению и печатанию

Колористическому оформлению текстильных мате­риалов предшествует комплекс операций, составляющих процесс подготовки их к основным процессам отделочного производст­ва— крашению и печатанию.

Необходимость подготовки связа­на с требованиями, предъявляемыми к текстильным материалам в процессах крашения и печатания. Целью подготовки является обеспечение необходимой эффективности протекания этих про­цессов.

Характер подготовки тканей, текстильных материалов к кра­шению и печатанию, набор и последовательность операций весь­ма существенно зависят от природы волокна; основное назначе­ние подготовки — удаление примесей, содержащихся в природных и химических волокнах. Качественный и количественный состав примесей определяется природой волокна.

Так, природные во­локна — хлопковые, льняные, шерстяные, натуральный шелк — содержат значительные и разнообразные примеси природного происхождения, а химические волокна — в основном технологи­ческие примеси (замасливатели, шлихта и др.). Технологичес­кие примеси содержатся и в текстильных материалах из природ­ных волокон.

Текстильным материалам из шерстяных и термопластичных химических волокон на стадии подготовки придается стабиль­ность формы за счет релаксационных изменений их надмолеку­лярной структуры.

Первейшим требованием при подготовке тканей из целлюлоз­ных волокон является придание им устойчивой капиллярности и белизны, что при подготовке тканей из других волокон имеет второстепенное значение. Характер предъявляемых требований определяется природой примесей и самих волокон.

Подготовка к крашению и печатанию является подсобной, но чрезвычайно важной стадией во всем комплексе отделочных про­цессов и операций и по трудоемкости зачастую сравнима с ос­новными процессами крашения, печатания и заключительной отделки.

Во время мануфактурного производства текстильных материа­лов подготовка занимала десятки часов, а иногда недели (особенно подготовка хлопчатобумажных и льняных тканей). Опе­рации подготовки в то время осуществлялись периодическими способами.

В настоящее время операции подготовки не только хлопчато­бумажных и льняных, но и шерстяных и шелковых тканей про­водят на непрерывно действующем оборудовании или на маши­нах периодического действия высокой производительности.

Для повышения производительности труда при подготовке текстильных материалов проводятся работы по совмещению от­дельных операций. При этом все операции подготовки должны проводиться в условиях, по возможности исключающих ухудше­ние комплекса физико-механических свойств текстильных мате­риалов.

Беление текстильных материалов из природных целлюлозных волокон

Подготовка текстильных материалов из целлюлозных природных волокон, и прежде всего из хлопковых и льняных, имеет специфику, связанную с большим разнообразием природных сопутствующих веществ — примесей, трудно удаляемых из волокна в операциях подготовки. Это делает необходимым применение разнообразных химикатов (щелочей, кислот, окислителей и др.) и жестких условий (концентрация, время, температура) обработки этих материалов с целью придания им устойчивой и высокой капиллярности и белизны.

Основным веществом хлопкового волокна, определяющим его практическую ценность, является целлюлоза. Однако, достаточно высокую роль в процессах технологической обработки играют качественный и количественный составы сопутствующих веществ. Количественное содержание сопутствующих веществ зависит от места произрастания хлопка, климатических условий данного года, вида хлопкового волокна, его зрелости.

Рассмотрим химическую природу и свойства основных сопутствующих веществ целлюлозных волокон.

Воскообразные вещества.Воски - исторически сложившееся название разных по составу и происхождению продуктов, преимущественно природных, которые по свойствам близки пчелиному воску. Это пластичные, легко размягчающиеся при нагревании продукты, большинство из которых плавится в интервале температур 40-90 ⁰С. Воски не смачиваются водой, водонепроницаемы, обладают низкой электрической проводимостью, горючи. Они не растворимы в холодном этаноле, хорошо растворимы в бензине, хлороформе, бензоле, диэтиловом эфире.

Большинство природных восков содержит сложные эфиры одноосновных насыщенных карбоновых кислот нормального строения и спиртов с 12 – 46 атомами углерода в молекуле. Такие воски по химическим свойствам близки к жирам, но омыляются только в щёлочной среде. Иногда природные продукты, не содержащие сложные эфиры, называют аналогами восков или воскоподобными или воскообразными веществами.

В состав воскообразных веществ хлопкового волокна входят: высшие одноатомные спирты жирного ряда (госсипиловый С₃₀Н₆₁ОН – 44%, монтаниловый С₂₈Н₅₇ОН, цериловый С₂₆Н₅₃ОН, карнаубиловый С₂₄Н₄₉ОН); пальмитиновая С₁₅Н₃₁СООН, олеиновая С₁₆Н₃₃СООН, стеариновая С₁₇Н₃₅СООН кислоты; натриевые соли монтаниловой, церотиновой, пальмитиновой, стеариновой кислот; твёрдые предельные углеводороды С₃₀Н₆₂ , С₃₁Н₆₄. А так же карнаубилоая, пальмитиновая, стеариновая и олеиновая кислоты в виде сложных эфиров с одноатомными высшими спиртами (собственно воски).

Температура плавления воскообразных веществ хлопкового волокна 70-75⁰С. Температура плавления воскообразных веществ льняного волокна 61,5⁰С.

Воскообразные вещества льняного волокна размещены на поверхности более рыхло, чем хлопкового.

При кипячении в растворе едкого натра омыляемая часть составляет 37% за счёт нейтрализации пальмитиновой и стеариновой кислот и перехода их в виде мыла в раствор. Удаление других компонентов воскообразных веществ происходит путём эмульгирования. Воскообразные вещества находятся в поверхностном слое первичной стенки хлопкового волокна.

Воскообразные вещества льняного волокна по составу примерно аналогичны хлопковому волокну. В неомыляемую часть воскообразных веществ льняного волокна входит до 65% триаконтана С₃₀Н₆₂.

Азотсодержащие вещества. Содержатся в канале хлопковых и льняных волокон и в первичной стенке. Им приписывают белковую природу. Количественное определение азотсодержащих веществ сводится к определению в исследуемом веществе процентного содержания азота, результат умножают на 6,25 (в состав белков входит » 16% азота).

Белковая природа азотсодержащих веществ доказана качественными реакциями на белки. В то же время доказано, что белковый азот составляет только 65% общего азота, а остальная часть азота находится в виде соединений азотной и азотистой кислот.

Часть азотистых веществ хлопкового волокна легко удаляется водой при обработке в течение 1 часа при t = 60⁰С. Более активное снижение содержание азота в хлопковом волокне происходит при длительном кипячении в растворе едкого натра (за счёт гидролиза). Очень эффективно в этом направлении действуют слабощелочные растворы гипохлорита натрия. Могут быть разрушены биологическим путём.

Пектиновые вещества. Главной составной частью пектиновых веществ является пектиновая кислота, которая относится к полиуронидам и представляет собой полигалактуроновую кислоту:

Часть карбоксильных групп может быть связана с образованием кальциевых и магниевых солей, что влечёт за собой возникновение сетчатой структуры и плохую растворимость полимеров:

Удаляют пектиновые вещества путём предварительного разрушения комплекса обработкой соляной кислотой, после чего извлекают пектины кипячением в растворе щавелевокислого или лимоннокислого аммония.

Пектиновые вещества легко разрушаются биологически, что представляет интерес при разработке новых способов подготовки.

Гемицеллюлозы.Значительная часть состава льняного волокна. В растениях гемицеллюлозы служат опорным конструкционным материалом и питательным резервным веществом.

Макромолекулы гемицеллюлозы разветвлены и построены из пентоз и гексоз. Степень полимеризации 50-300. Гемицеллюлозы гидролизуются кипящими разбавленными минеральными кислотами. Извлекаются щелочными растворами. Качественная реакция на гемицеллюлозы - растворение в 17% - ном водном растворе едкого натра при 20⁰С. Гемицеллюлозы могут быть удалены с помощью гемицеллюлоз, т.е. биологически.

Лигнин. Является составной частью льняного волокна. Расположение в клеточных стенках и межклеточном пространстве и скрепляет целлюлозные волокна.

Лигнин - нерегулярный полимер. Его разветвлённые макромолекулы построены главным образом из остатков замещённых финолоспиртов:

I. R=H R'=OCH₃ 3-метокси-4-гидроксикоричного (кориферилового)

II. R=R'=OCH₃ 3,5-диметокси-4-гидроксикоричного (синапонового)

III. R=R'=H n-гидроксикоричного (n-кумарового)

Остатки спиртов соединены между собой простыми эфирными и полуацетальными связями. Например:

RR'C(OR")OH–полуацетали

Возможно включение в комплекс углеводов, главным образом гемицеллюлоз.

Освободить от лигнина текстильное сырьё можно:

- окислением (O₂, H₂O₂, ClO₂, NaClO). Например, при действии гипохлорита происходит хлорирование и окисление лигнина, и получаются производные, растворимые в щелочах; диоксид хлора превращает лигнин в растворимые в растворах сульфита натрия вещества;

- при высоких температуре и давлении лигнин растворяется в щелочах;

- большое техническое значение имеет реакция сульфитирования лигнина, происходящая при обработке лигнин содержащих материалов бисульфитом кальция и натрия и приводящая к образованию растворимых в варочной жидкости лигнинсульфоновых кислот.

Зольные вещества.В хлопковом и льняном волокнах в среднем содержится около 1,2 % зольных веществ. В состав золы входят кремнекислота, карбонаты, хлориды, сульфаты, фосфаты калия, натрия, кальция, магния и марганца, а так же оксиды железа и алюминия. Зола хлопкового волокна имеет щелочную реакцию. С увеличением зрелости волокон зольность их уменьшается.

Красящие вещества.Обычно хлопковое волокно имеет белый, кремовый, бурый или серовато-зелёный цвет. Более изучен пигмент бурого (коричневого) хлопка. Он представляет собой морин (3,5,7,2¢,4¢-пентаоксифлавон) или госсипетин (3,5,7,8,3¢,4¢,-гексаоксифлавон). Зелёный краситель по составу близок к коричневому. Оба пигмента имеют сходство с кислотными красителями. В волокнах хлопка содержится также полифенолы.

Из целого комплекса требований, предъявляемых к тканям из целлюлозных волокон, необходимо выделить два основных, предопределяющих сущность и сложность подготовки: высокая и устойчивая капиллярность и устойчивая и высокая белизна окрашиваемых и печатаемых текстильных материалов.

Высокая капиллярность, хорошая смачиваемость и набухаемость волокон необходимы в процессах крашения и печатания с целью облегчения диффузии красителей в волокне. Требования к капиллярности повышаются при изготовлении ассортимента тканей с повышенными гигиеническими свойствами (белье, постельные принадлежности, детский ассортимент и др.).

Белизна требуется для получения чистых, ярких цветов, особенно в случае светлых, пастельных тонов окраски, а также для тканей, выпускаемых в белом виде или напечатанных с рисунком по белому фону.

Подготовка текстильных материалов из природных целлюлозных волокон включает комплекс операций, часть из которых носят характер чисто механического или физического воздействия на материал, но большинство операций основано на химическом и физико-химическом воздействии на волокно.

К механическим операциям относятся опаливание, стрижка, обработка на наждачной машине; к физико-химическим и химическим— расшлих­товка, отварка, отбелка, мерсеризация.

Весь комплекс операций, составляющих процесс подготовки текстильных материалов из природных целлюлозных волокон, принято называть белением в отличие от отдельной операции отбеливания, целью которой является придание текстильному материалу белизны.

Лекція 2. Механічні операції підготовки. Розшліхтовування.

Беление хлопчатобумажных тканей. В процессе беления хлопчатобумажные ткани осво­бождаются от разнообразных примесей, являющихся природны­ми спутниками целлюлозы хлопковых волокон, а также техноло­гических примесей (замасливатели, шлихта) и случайных примесей (жирные и масляные пятна). В результате удаления всех этих загрязнений ткань приобретает смачиваемость и гиг­роскопичность, но она не приобретает высокой устойчивой бе­лизны. Для обеспечения высокой устойчивой белизны необхо­димо разрушить в волокне природные пигменты и окрашенные продукты, образующиеся из неокрашенных загрязнений в опера­ции отварки (обработка горячими растворами щелочей).

Дата добавления: 2014-03-01; просмотров: 580; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!