Проектування апаратурного цеху потужністю 300 000 м бавовняної тканини на добу

Структура бавовняного волокна  формується в процесі дозрівання бавовнику. З усіх рослинних волокон бавовна містить найбільшу кількість целюлози (до 98%).

Склад зрілого бавовняного  волокна наступний:

                                   Вміст , % , у перерахуванні на  сухе волокно

Целюлоза                                                                                                          88 - 96                                        

Азотовмісні речовини                                                                                     1,1 – 1,9                             

Пектинові речовини                                                                                        0,7 – 1,2

Воскові речовини                                                                                            0,6 – 1

Сахара                                                                                                               до  0,3  

Зольні речовини                                                                                               0,7 – 1,6

Природні барвні речовини                                                                              Сліди

Крім супутніх речовин  целюлози в бавовняному волокні  можуть бути присутнім механічні  домішки у вигляді осколків насінної коробочки або частки стебел бавовнику.    

Бавовняне волокно стійке до дії  слабких лугів. У концентрованих розчинах гідроксиду натрію (до 10%) волокно інтенсивно набухає, з нього віддаляються не целюлозні домішки. При більш високих концентраціях лугу спостерігається зміна кристалічного стану целюлози, що характеризується переходом природної целюлози I у структурну модифікацію целюлози ІІ (гідрат целюлоза).

При взаємодії з концентрованими  розчинами гидроксидів лужних металів  целюлоза хімічно зв'язує деяку кількість  гідроокису. У наслідок розходження  в кислотності гироксильних груп елементарної ланки целюлози можливе утворення як молекулярного з'єднання (1), так і алкоголята целюлози (2).

 

n + n NaOH n               (1)

n + n NaOH n + Н₂О       (2)

 

Природна целюлоза при  дії лугів деструктується повільно. Значне активування процесу деструкції целюлози в умовах лужних обробок  відбувається при наявності в  системі невеликої кількості  кисню при підвищених температурах.

Глюкозидні зв'язки молекул целюлози хитливі до дії мінеральних кислот і легко гидролизуються. У наслідок  структурної неоднорідності волокон  ступінь гідролітичної деструкції целюлози різна, тому виходить суміш  продуктів кислотного гідролізу целюлози, що називають гідроцелюлозою. Кінцевим продуктом гідролітичного розщеплення  целюлози є - глюкоза.

За ступенем гідроцелюлозної дії  на бавовняне волокно мінеральні й органічні кислоти розташовуються в ряд: азотна соляна сірчана фосфорна мурашина оцтова борна щавлева.

Целюлоза стійка до більшості органічних розчинників і не розчиняється в спиртах, ефірі, бензолі, хлорованих вуглеводнях. Обробка волокна деякими органічними розчинниками і їхніми водяними розчинами (аліфатичні спирти, аміни й ін.) значно підвищує набрякання целюлози і її реакційну здатність.

Для целюлози характерна термостійкість в ограничених межах. Целюлоза витримує короткочасне нагрівання до температури 200⁰С. При тривалому нагріванні при t = 100⁰С відбуваються необоротні структурні зміни, що приводять до втрати міцності волокна. При температурі вище 150 ⁰С настає піролітичне розкладання целюлози, а при температурі вище 400 ⁰С – самозаймання.

Целюлоза стійка до водяних  розчинів нейтральних солей сильних  кислот. У концентрованих розчинах Li₂S, LiCNS,  KCNS, Ca (CNS)₂ целюлоза набухає і розчиняється. Целюлозні волокна розчиняються в мідно – аміачному розчині Cu(NH₃)  (ОН)_4.

Різні окислювачі (NaCl, Cl₂, Н₂О₂, О₂, О₂ ) роблять деструкційний вплив на целюлозу з утворенням оксицеллюлози різного ступеня окислення.

При дії окислювачів  відбувається окислення первинних гідроксильних груп при С₆ до альдегідних і карбоксильных, окислювання вторинних гідроксильних груп при С₂ – С₃ до кетонных чи альдегідних з розривом пиранового кільця і подальшим окисленням альдегідних груп до карбоксильних.

Целюлоза волокна стійка до водних розчинів гідросульфіту натрію, ронгаліту, сульфіту натрію, тіосечовини, боргідрату натрію, гідразину й ін. відновників.

Відновники підвищують гідролітичну стійкість целюлози при  обробці в лужних розчинах.

Целюлоза в результаті дії різних мікроорганізмів і  ферментів руйнується. Оптимальним  значенням рН для життєдіяльності  більшості бактерій є 6,5 – 7,5 і температура 30 – 35 ⁰С. Волокно, що постраждало від бактерій, здобуває здатність розчиняться в лугах, значно втрачає міцність.

 

1.2.2   Вибір процесу заключної обробки

Основна мета заключної обробки  – надання бавовняним і змішаним тканинам товарного виду і цілого ряду таких властивостей, як, наприклад, підвищена зносостійкість, малозминання, малозсідання і водовідштовхування, вогнестійкість, стійкість до дії цвілі і мікроорганізмів, а також одержання на тканинах ефектів стійкого тиснення, стійкого блиску й ін. Крім цього, при заключній обробці тканину розгладжують, додають їй необхідну ширину, а в окремих випадках піддають стрижці і наждаковій обробці або по всій поверхні з метою надання легкої ворсистості, або у вигляді подовжніх і поперечних смуг, що утворять на поверхні своєрідний малюнок. Задача заключної обробки – надати тканині красивий зовнішній вигляд зі стійким апретом, що робить її приємною на дотик, по можливості безусадочною і з підвищеною опірністю, як самого волокнистого матеріалу, так і забарвлення до різних впливів (прання, стирання, світла і погоди й ін.). Таким чином, обробка повинна служити збільшенню терміну носки виробу.

Всі операції при заключній  обробці бавовняних і змішаних тканин можна розділити на механічні  і хімічні.

Хімічні операції заключної  обробки засновані на застосуванні оздоблювальних препаратів різних типів  і включають просочення технологічним розчином, сушіння, термічну обробку і промивання.

Просочення з наступним  від жимом повинна забезпечити  нанесення на тканину необхідної кількості оздоблювальних препаратів і рівномірний розподіл технологічної  кількості розчину по товщині і ширині полотнини. Просочення варто проводити в умовах, що сприяють рівномірному розподілові розчину в полотнині і більш повному видаленню рідини з тканини після її віджиму для зниження міграції оздоблювального препарату, зменшення його поверхневого відкладення і підвищення економічності наступного процесу сушіння.

Для досягнення необхідного  ступеня просочення рекомендується здійснювати багаторазовий віджим тканини (не менш 2) між віджимними валами з зануренням її в розчин, що просочує. Тривалість перебування тканини в розчині повинна складати 3-7 секунд у залежності від поверхневої щільності текстильного матеріалу.

Умови сушіння бавовняних і змішаних тканин залежать від складу просочувального розчину і виду обробки і повинні вибиратися таким чином, щоб забезпечити одержання тканин з найбільш високими показниками наданих їй нових властивостей.

При заключній обробці  тканин використовують контактні способи  сушіння на сушильних барабанних машинах і на сушильних барабанних машинах з отсосом вологи, що випарувалася, від поверхні тканини; конвективні способи сушіння на повітряних сушильних роликових машинах і на сушильно-ширильних машинах і способи сушіння, засновані на використанні енергії інфрачервоного випромінювання. Наприклад, при сушінні тканини, просоченої розчином предконденсату термореактивної смоли, зміну температури сушіння треба проводити таким чином, щоб швидкість проникання молекул предконденсата смоли з поверхні усередину волокна була вище швидкості перетворення його у високомолекулярне з'єднання, нездатне до подальшої дифузії. Це досягається шляхом сушіння тканин на сушильно-ширильній машині в умовах поступового підвищення температури в міру просування тканини по секціях з 115 до 140 ^оС.

Для інтенсифікації процесу  сушіння проводять при підвищеній температурі (близько 160-170 ^оС), сполучаючи термообробку або впливаючи на мокровіджату тканину перегрітою парою.

Термічна обробка –  відповідальний етап у процесах додання  бавовняним і змішаним тканинам властивостей малозминання, водо-, брудо-, масло- відштовхування і вогнестійкості. На стадії термообробки проходять реакції зшивки макромолекул волокна й утворення смоли.

В даний час термічну обробку тканин в основному здійснюють у роликових термічних апаратах конвективного типу. Температура  повітряного середовища і час термообробки визначають типом оздоблювального препарату і видом заключної обробки. Початкова вологість тканини перед термообробкою не повинна перевищувати 3 % при роботі сушильно-ширильної машини і термічного апарату в одній лінії. При надходженні тканини з підвищеною вологістю час її перебування в термоапараті необхідно збільшити.

Механічні операції заключної  обробки включають виправлення  перекосу утокових ниток, ширіння тканини, каландрування, обробку на стригальних, наждакових і тканезсідальних машинах.

Виправлення перекосу утокових ниток виконується вручну або  автоматично за допомогою автоматів  виправлення утоку типу УИП, що встановлюють в апретурно-обробних лініях. Перекіс  утокових ниток виправляють після  просочення тканини технологічним  розчином і віджиму або після підсушування тканини контактним, конвективным або іншим способом до 35-60 %-го вологовмісту.

Ширіння тканин – надання  їм заданої ширини – здійснюють на ланцюгових ширильних машинах  або сполучають із процесом сушіння  на сушильно-ширильних машинах. Ширіння виконується значно легше, якщо тканина волога. Вологість тканини, що надходить у сушильно-ширильну машину, повинна бути не менш 25 %. При меншій вологості важко забезпечити рівномірне ширіння і стабілізувати задану ширину тканини.

На сушильно-ширильній  машині можна виправляти перекіс  утокової нитки, що досягається прискоренням або сповільненням руху одного з  ланцюгів. Це здійснюється за допомогою  додаткового реверсивного двигуна, що повідомляє рух редукторові в  ту або іншу сторону по команді спеціального автомата виправлення утоку.

 Каландрування здійснюють  шляхом пропуску тканин через  сріблисті каландри, на поверхню  сталевого вала яких нанесена  гравюра у виді рівнобіжних  штрихів з кутом нахилу 7-26,5⁰ до осі вала. Кількість штрихів на 10 мм коливається від 75 до 98. Для одержання максимального ефекту сріблення необхідно, щоб штрихове гравірування найбільшою мірою перекривали структуру переплетення тканини. При каландруванні сатинів ця умова щонайкраще виконується при використанні металевих валів з кутом нахилу штрихового гравірування 12-16⁰. Якщо гравюра має спеціальну форму (у виді хрестиків), то за допомогою такого вала можна одержати матовий відтінок і поліпшити стійкість тканини до зрушення ниток. Ефект каландрування визначається не тільки типом каландра, але і режимом обробки, що містить у собі такі параметри, як вологість тканини, температура поверхні металевого вала, швидкість обробки тканини, тиск у жалі валів і т.д.

Протизсідальній обробці  «ПУХО» підвергають текстильні матеріали схильні до зміни лінійних розмірів. Сутність способу складається в сполученні лінійних розмірів шляхом хімічного впливу на волокно і механічного зсідання тканини. У відмінності від інших способів усі процеси «ПУХО» засновані на використанні тих же передконденсатів термореактивних смол, але в менших концентраціях і при більш м'яких умовах реакції їх у волокні. Заключну обробку «ПУХО» ми надаємо тканини «Мозаїка» арт. 1СВ0014.

Вид заключної хімічної обробки вибирається з урахуванням  призначення проектованого асортименту.

Тканина бязь - бавовняна  призначена для виготовлення постільної білизни, для неї передбачена  обробка малозмиваємим апретом «МА», до складу якого входить крохмаль або його замінники, поліакріламід, а також оптичний барвник (якщо тканина випускається у білому вигляді).

Тканини „Мозаїка” і  „Діалог” відноситься до сорочечної групи. До тканин пред'являються вимоги по немнучкості та стійкості до зсідання.

Тканина “Платан” є меблево-декоративною, тому доцільно надати їй брудовідштовхуючи  властивості.

Під маломнучкістю волокнистого матеріалу  розуміють здатність його швидко відновлювати вихідну форму і  розправляти складки після припинення дії навантаження. Мнучкість характеризується кутами відновлення тканини після  її зминання по основі й утоку або сумою цих кутів у градусах.

Для надання бавовняним і змішаним тканинам маломнучкості   використовують передконденсати термореактивних  смол, що випускаються під торговельними  назвами карбамол, метазин, карбамол ЦЕМ, карбамол ГЛ,  Етамон ДС і ін.  Їх застосовують у сукупності з каталізаторами, пом’якшувачами, пластифікаторами і т.і.

Фізико-хімічна сутність надання  текстильним матеріалам властивостей незминання і малозсідання полягає  в тому, що в процесі обробки  передконденсати термореактивних  смол реагують з макромолекулами волокна, утворюючи поперечні і водневі зв'язки.

Крім реакцій „зшивки” у волокні  можливе перетворення передконденсата  в термореактивну смолу. Як каталізатори використовують солі металів або  солі амонію (частіше хлорид амонію).

Передконденсати термореактивних смол звичайно застосовують у сукупності з пом’якшувачами і пластифікаторами, оскільки після обробки тканина стає більш жорсткішою на дотик. Спільне застосування таких препаратів надає тканині гнучкість, еластичність, м'якість, драпируємість, шовковистість і ряд інших властивостей.