Проектування апаратурного цеху потужністю 300 000 м бавовняної тканини на добу

У якості пом’якшувачив застосовують аламін М, алкамон ОС-2, стеарокс-6 і  стеарокс-920, кремнійорганічні емульсії, поліетиленову емульсію, поліакриламід  і ін.

Найважливішими властивостями, що характеризують якість текстильних матеріалів, є їхня довговічність і надійність, що визначають не тільки первісні властивості матеріалів, але і властивості, що виявляються і змінюються при експлуатації виробу, негативно впливаючи на його зовнішній вигляд. З цього погляду брудовідштовхуюча обробка є одним з основних показників якості таких текстильних матеріалів.

Для брудовідштовхуючої обробки текстильних  матеріалів можуть застосовуватися  водонерозчинні дрібнодисперсні речовини (окиси металів, кремнію й ін.) і водорозчинні препарати (ацетати, форміати й оксихлориди цирконію й алюмінію, алкілсиліконати натрію, алюмометилсиліконат натрію, препарат ГПА й ін.), що при високій температурі в процесі сушіння оброблених текстильних матеріалів утворять у порах волокна водонерозчинні сполуки.

Відкладаючись в порах і нерівностях  волокна і ниток, вони утворюють  на матеріалі нову нелипку тверду поверхню, перераховані препарати нейтралізують  вільну поверхневу енергію матеріалу, зменшують поверхність його контактування  з брудом і підвищують опірність матеріалу до прилипання бруду.

Алкілсиліконати натрію, а саме: етилсиліконат (ГКЖ-10), метилсиліконат (ГКЖ-11) і алюмометилсиліконат (АМСР-3) – знижують забруднюємість текстильних матеріалів пігментним брудом. АМСР-3 являє собою метилсиліконат натрію, що містить зв'язаний алюміній. У процесі просочування в текстильний матеріал, у його мікро- і макродефекти проникає водний розчин алюмометилсиліконату натрію. При сушінні матеріалу випаровується волога, і на поверхні волокна, у його порах утворюється водонерозчинний полімер. Введення в апрет на основі АМСР-3 (60 г/л) хлориду магнію (5 г/л) підвищує брудовідштовхування оброблених тканин.

Відмінною рисою заключної  обробки сумішей у порівнянні з заключною обробкою виробів  з одного виду волокон є складність узгодження різних властивостей окремих волокнистих компонентів, що входять у дану суміш. Вибір технологічних режимів, як правило, визначається найбільш слабким волокнистим компонентом. Іншою особливістю технології є сполучення декількох операцій в одному процесі.

Процеси заключної обробки здійснюються фізико-механічними або хіміко-технологічними способами. При формуванні цих процесів необхідно враховувати, що багато властивостей готових виробів визначаються вже  на стадії підбору волокнистих сумішей  і залежать від якості складу сумішей і кількісного співвідношення компонентів.

Для виробів із сумішей волокон  характерне застосування комбінованих способів заключної обробки. Технологія і кінцеві результати цих операцій визначаються не тільки волокнистим  складом, але і структурою виробів: характером переплетення, щільністю по основі й утоку, величиною крутки пряжі і комплексних ниток, поверхневою щільністю виробу.

 У групі операцій по наданню  стійкості до зовнішніх впливів  велике значення мають обробки  для надання малозминання, малозсідання і формостійкості. Ці властивості в значній мірі визначаються волокнистим складом суміші.

Малозминання тканин із сумішей  хімічних волокон досягається підбором волокнистого складу сумішей, структури  тканин, величиною крутки ниток основи й утоку. Використання поліефірної нитки в утоці на 20 – 27 % збільшує показник незминання. При збільшенні щільності по основі й утоку, а також при збільшенні співвідношення цих щільностей незминання тканини зменшується.

Для малозминальної обробки застосовують метилформальдегідні препарати, за допомогою яких утворяться зшивки між макромолекулами целюлозних компонентів; частина предконденсата утворить гомополімерну плівку. Міцність на розрив і абразивну стійкість при обробці виробів із суміші вище, ніж для однокомпонентних целюлозних субстратів.

 Особливе поширення одержали  препарати під технічними назвами  карбамол, карбамол ЦЭМ, карбамол  ГЛ, метазин, гліказин. Усі вони  є метилольними (тобто утримуючими  – СН₂ОН-групи) похідними органічних сполук і по своїй реакційній здатності можуть бути розділені на дві підгрупи. До першої відносяться з'єднання, молекули яких легше взаємодіють між собою (даючи зшиті нерозчинні продукти), ніж з макромолекулами целюлози. Такими є, наприклад, предконденсати сечовиноформальдегідних (карбамол) і меламіноформальдегидних (метазин) смол.

Основною речовиною предконденсата сечовиниформальдегідної смоли  є диметилолсечовина. Її одержують  із сечовини і формальдегіду по реакції:

           NH₂                                                      NH – CH₂OH

           ½                                        ½

          C = O    + 2CH₂O        =     C = O                     + 2H₂O

           ½                                        ½

          NH₂                                                  NH – CH₂OH

                                                                Диметилолсечовина

До другої підгрупи відносяться, більш схильні до реакцій взаємодії  з – ОН-групами целюлози, ніж  один з одним. Широке застосування знаходять  продукти такого типу, що є метилольними похідними циклічної етилненсечовини (карбамол ЦЕС), пропиленсечовини, триазинів і ін.

Н₂С-С₂

½    ½

HOH₂C—N    N—CH₂OH

½

C

½½

О

Диметилолетиленсечовина й інші з'єднання другої підгрупи не містять активних атомів азоту, що обумовлює зниження їхньої реакційної здатності в процесі обробки, і забезпечує кращу стійкість препаратів при збереженні.

 Основною реакцією, що протікає при термообробці  тканини, просоченої карбамолом  ЦЕС, є реакція взаємодії з  целюлозою волокна, що приводить  до зшивки сусідніх макромолекул  шляхом утворення поперечного  містка. 

 Реакції зшивки макромолекул і смолоутворення для всіх зазначених предконденсатов протікають з достатньою швидкістю при температурі 110–160⁰С и в присутності каталізаторів. Як каталізатори малозминаємої обробки використовують два типи з'єднань: кислі солі металів (хлористий магній, хлористий амоній, хлористий цинк), слабкі органічні кислоти або комбінації цих речовин. Активність солей металів, найбільш уживаних як каталізатори, зростає в ряді

Zn(NO₃)₂ >> ZnCl₂ > Mg (NO₃)₂ > MgCl₂

Вважають, що дія каталізаторів  заснована на створенні кислого середовища при підвищеній температурі.

 Однак використання  сильних мінеральних кислот приводить  до гідролітичної деструкції  целюлози на стадії сушіння,  а більш слабкої органічної  кислоти не забезпечують необхідне  для швидкої конденсації значення pН.

 В утворенні зшивок  можуть брати участь одна (як  показано на схемі), дві і, можливо,  більше молекули диметилолсечовини. 

Обробка тканини предконденсатами супроводжуються значним підвищенням  твердості, тому просочувальні розчини  містять різні добавки, що поліпшують якість обробки: мягчителі, змочувачі, термопластичні полімери. Спільне застосування їх із предконденсатами термореактивних смол надає тканині гнучкість, еластичність, драпируємість, шовковистість і ряд інших властивостей.

Помякшувачами можуть бути різні поверхнево-активні речовини аніонактивного, катіонактивного, неіоногенного й амфотерного типів. Це сульфіровані олії, сульфатіровані спирти, продукти взаємодії високомолекулярних жирних кислот або спиртів з окисом етилену, емульсії високомолекулярних з'єднань (жирів, олій, восків, поліетилену, силіконів) і т.д. Важливою властивістю цих помягшувачів є термостійкість.

Ефективним засобом  зниження втрат стійкості тканин до стирання є силіконові препарати. Їхнє використання разом із предконденсатами термореактивних смол дозволяє в деяких випадках не тільки компенсувати зниження стійкості тканини до стирання, обумовлене утворенням поперечних “зшивок” між макромолекулами целюлози і відкладенням смоли усередині волокна, але і підвищити опірність текстильного матеріалу стиранню на 10–20 % у порівнянні з відповідними показниками вихідних зразків.

Фізико-хімічна сутність додання тканини малого зминання і малозсідання полягає в тому, що в процесі обробки предконденсати термореактивних смол реагують з макромолекулами волокна, утворити поперечні зв'язки за схемою. На прикладі карбамола ЦЕС реакції, що протікають, можуть бути представлені в такий спосіб (реакція 1)

Н₂С-С₂

½    ½

Цел.-ВІН + HOH₂C—N    N—CH₂OH + НО—Цел.

½

C

½½

О

Диметилолетиленсечовина

Температура, каталізатор                                                                                                                                                      —2Н₂О

Н₂С-С₂

½    ½

Цел. —O—H₂C—N    N—CH₂—O—Цел.

½

C

½½

О

     Зшивка  макромолекул волокна здійснюється також водневими зв'язками за схемою 2.

     Кремнийорганічні  з'єднання – силікони по своїй  хімічній природі характеризуються  наявністю більшої або меншої  довжини ланцюжка чередующихся  друг із другом атомів кремнію  і кисню, кремнію і вуглецю або кремнію й азоту. У бічних відгалуженнях цього ланцюжка можуть утримуватися атоми водню або алкільні угруповання. Загалом, вид на прикладі ланцюжка з атомів кремнію і кисню це з'єднання виглядає в такий спосіб:

H           H            H

½           ½             ½

        – Sі – О – Sі – O –  Sі – О –

½           ½             ½

                 R          R             R             n

 

     де R – алкильные  залишки. 

     У залежності від  співвідношення між числом алкильних  залишків і атомів водню в молекулі силікону визначаються багато властивостей цих препаратів і, зокрема, їх гідрофобна здатність і активність у процесах, здійснюваних разом з термореактивними смолами.

     Наша хімічна  промисловість випускає великий  асортимент кремнійорганічних препаратів. З них у процесах надання тканинам властивостей незминання найбільше застосування знайшли з'єднання на основі поліетилгідросилоксану, будова якого визначається наступним структурним елементом:

С₂Н₅

½ 

        – Sі – О –

½

                Н              n

де n – в основному  дорівнює 15–20.

     Основним недоліком  використання предконденсатів термореактивних  смол є істотна втрата тканиною  механічної міцності (до 40–50 % для  бавовняної тканини).

     Зменшення  втрат міцності і стійкості  до стирання досягається введенням до складу аппретів термопластичних полімерів (поліетиленової, полівінілацетатної емульсії) або кремнійорганічних з'єднань, а також правильним вибором більш ефективного каталізатора і зниженням унаслідок цього температури обробки.

     Іншим недоліком  можна вважати появу неприємного  запаху у виробів, оброблених  предконденсатами з використанням  каталізаторів, особливо солей  амонію. Потрібна ретельне промивання  тканини після апретування.

     При розробці  технології обробки тканин, вироблених із суміші целюлозних і хімічних волокон необхідно враховувати структурні особливості волокон і процентне їхнє співвідношення в пряжі. Ефективність обробки, крім того, залежить від властивостей каталізаторів і технологічних препаратів.

     Питання  вибору універсального каталізатора  має велике значення. У результаті  досліджень знайдено, що найбільш  ефективними з усіх випробуваних  каталізаторів є однозаміщений  фосфорнокислий магній (каталізатор  фазового розподілу). Цей каталізатор – м’якодіючий, тому що його кислотні властивості при нагріванні виявляються поступово. Однозаміщений фосфорнокислий магній при збереженні апрету не викликає поліконденсації реагенту, що зшиває, що сприяє збільшенню терміну збереження апрету.

  З аналізу отриманих даних можна зробити висновок, що однозаміщений фосфорнокислий магній – найбільш ефективний каталізатор для що немнеться і безусадочної обробки тканин з віскозних штапельних волокон. Його можна також застосовувати як каталізатор і при обробці тканин з бавовни і суміші волокон.

Таблиця 1.5      

Технічна характеристика ліній  для заключної обробки

Елемент характеристики	ЛЗО-180-Б	ЛЗО-140-1	ЛЗО180-2
1	2	3	4
Робоча ширина, мм	1800	1400	1800
Ширина тканини, що обробляється, см	160	120	160
Швидкість руху тканини, м/годину	16-80	16-125	16-80
Продуктивність, м/годину, не менше	3780	5940	3240
Сила натягу тканини, між машинами, Н (кгс)	40-200 (4-20)	40-200 (4-20)	40-200 (4-20)
Інтенсивність розподіленої навантаженності  в жалі валів, кН/см (кгс/см), не більше плюсовки віджиму середнього віджиму трьохвального віджиму	40 (40) 10 (10) - 30 (30)	40 (40) - - -	40 (40) - 25 (25) -
Виправляємий перекіс утоку  тканини, %, не більше діагональний дуговий	15 10	15 10	15 10
Ширення ттканини, %, не більше, на клупках ножових голчастих	8 4	8 4	8 4
Надлишковий тиск, МПа (кгс/см2), пару стиснутого повітря	0,6 (6) 0,5-0,6	0,6 (6) 0,5-0,6	0,6 (6) 0,5-0,6
Встановлена потужність струмоприймачів  перемінного току, кВт, не більше	346	487	700
Питоме споживання на 1000 м тканини електроенергії, , не більше пару, кг, не більше води, м3, не більше	55, 5 385, 8 -	23 83, 8 -	128 319, 8 0, 3
Кількість основних робітників, обслуговуючих  лінію	3	3	3
Габаритні розміри (без допоміжних установок, пультів і станції управління), мм, не більше довжина ширина висота	36600 4730 3900	34500 4350 4458	49260 4920 3800
Маса, кг, не більше	70000	62000	77820