Мати достатньо високу молекулярну масу; 2 страница

Виробництво вовни в світі, починаючи з 1989 р. (біля 2 млн. тон) зберігає стійку тенденцію до скорочення і досягло в 2001 р. приблизно 1,2 млн. тон, що на 5,1 % нижче порівняно з попереднім роком (табл. 1.1). Наприкінці минулого року створені запаси цього продукту були витрачені, і збільшення попиту на вовну призвело до зростання її цін на світовому ринку. Східна Європа і Австралія втратили лідируючі позиції, які поступово перейшли до Китаю.

Світове виробництво віскозних волокон, починаючи з 1980 р. впевнено іде вниз і в 2001 р. знизилось ще на 3,5 %. Тільки в Китаї спостерігається їх приріст на 12,4 %. Найбільші потужності з виробництва віскозних волокон і ниток сьогодні зосереджені в Китаї.

Коротко аналізуючи ситуацію з виробництвом окремих видів синтетичних волокон, слід зазначити, що домінуюче положення в світовому текстильному балансі продовжують займати поліефірні волокна, виробництво яких у 2001 р. порівняно з попереднім роком зросло на 0,9 % до 19,3 млн. тон, а серед синтетичних частка їх збільшилась до 67 %. Це зростання було забезпечене виключно за рахунок збільшення виробництва ПЕФ волокон на 21 % у Китаї, тоді як практично в усіх регіонах спостерігалось його падіння. Незважаючи на орієнтацію китайського народного господарства на експорт продукції, це не виявило суттєвого тиску на ціни і прибуток.

Передбачається, що світовий ринок поліефірів залишиться на високому конкурентоспроможному рівні, для якого характерні низькі ціни і прибутки. Ситуація буде також ускладнюватись значними надлишковими потужностями і появою солідних конкурентів, особливо в Азіатському регіоні.

Крім суто кон'юнктурних заходів, що створюють періодичну нестабільність в економіці ряду країн, провідну роль у збереженні лідируючих позицій поліефірів у сучасному світі повинні відіграти нові високопродуктивні технології і обладнання, хімічно і фізично модифіковані ПЕФ волокна та нитки зі спеціальними властивостями (антимікробні, вогнезахисні, біокомпонентні, антистатичні, легко забарвлюючі та інші) і в широкому діапазоні асортиментів, здатних перероблятися в матеріали, наприклад, неткані, які користуються найбільшим попитом.

У зв'язку з цим значний інтерес викликають розробки німецьких, японських фірм, пов'язані зі створенням каталітичних систем для синтезу поліетилентерефталату; американських, іспанських, які випустили нові види ПЕФ волокон, вироблених за унікальними технологіями.

Проаналізуємо світову перспективу розвитку асортименту текстильних матеріалів, передусім хімічних ниток (волокон).

Темпи розвитку хімічних ниток у майбутньому ілюструє таблиця 1.3.

Таблиця 1.3

Загальна тенденція споживання волокон у 2010-2025рр. за регіонами світу

Як видно із таблиці 1.3. темпи розвитку асортименту хімічних ниток випереджають темпи розвитку хімічних волокон. Практично ця тенденція проявляється за всіма регіонами, особливо в Азіатському (Китай, Індія, Японія, Тайвань).

Споживання хімічних волокон продовжує залишатись більш низьким, ніж бавовнику, за виключенням Західної Європи і Китаю, хоча до 2025 року при запланованих темпах зростання це співвідношення в світовому масштабі повинно вирівнятись (49:51).

Цікаво прослідкувати (табл. 1.4), як майже протягом століття змінюється світове споживання натуральних і хімічних волокон і як при цьому буде змінюватись співвідношення між ними І наскільки цей розвиток виявиться адекватним зростанню населення на планеті.

Таблиця 1.4

Світове споживання текстильних волокон, прогнозування до 2050 р.

Таблиця 1.4. підтверджує переважний розвиток асортименту хімічних ниток, передусім синтетичних, пряжеподібних, ринкова частка яких до середини XXI століття буде значно вищою (53 %), ніж будь-якого із волокон.

У період 2000-2020 рр. прогнозується практично лінійне зростання споживання хімічних волокон і ниток на душу населення, який досягне середньосвітової величини більше 9 кг/чол., тобто приблизно в 2,4 рази більше, ніж бавовнику (3,8 кг/чол.), а до 2050 р. — 13,6 кг, або в 3,8 рази більше, ніж бавовнику (3,6 кг/чол.).

Зупинимося детальніше на окремих представниках цієї продукції.

Світовий попит на віскозні і ацетатні комплексні нитки стійко падає з початку 80-х років минулого століття. Нині він на такому рівні, що попит на душу населення міг би стабілізуватись і в перспективі не зазнавати серйозних коливань.

Виробництво віскозного штапельного волокна багато в чому буде залежати від вирішення проблем з навколишнім середовищем, пов'язаних з технологією їх одержання.

Щодо об'ємів поліакрилонітрильного (ПАН) волокна на душу населення прогнози досить утішні: в подальші два десятиріччя попит на ПАН волокна буде вищим, ніж у період 1999-2001 рр.

Попит на поліамідні (ПА) нитки в минулі роки зростав досить повільно, а на сьогодні починає повільно знижуватись. У майбутньому, після 2010 р. може мати місце деяка стабільність у споживанні ПА волокна, але тільки в тому випадку, якщо ринок буде більш виснаженим, ніж у даний час.

Споживання на душу населення поліпропіленових ниток і волокон (складають у деяких виробах конкуренцію ПЕФ і ПА) до 2020 р. явно показує підйом. Ринок ПП волокон і ниток швидко зріс, починаючи з 1980 р., в 90-х роках зростання сповільнилося, але головне — тенденція в майбутньому до розширення ринку очевидна, а запаси текстильної системи постачання можуть до 2020 р. значно зрости за короткий час.

Ситуація на масивному і зростаючому ринку ПЕФ ниток і волокон, яка оцінюється також потребою на душу населення, виглядає досить обнадійливе. Незабаром можна буде спостерігати швидке зростання бізнесу у сфері ПЕФ ниток, що призведе до зростання споживання, (2,5 кг на душу населення в 2004-2006 рр.).

У цілому до 2020 р. в світі прогнозується попит на ПЕФ нитки — 4 кг/чол., що складає від аналогічного показника всіх видів текстильної сировини, сумарно хімічних волокон і ниток, тільки хімічних ниток — 32,44 і 67 % відповідно.

Ці цифри досить переконливо свідчать про перевагу ПЕФ волокон у сучасному балансі текстильної сировини, безперечного світового лідера в цій сфері.

На сьогодні асортимент текстильних волокон досить постійний і складається із природних (бавовнику, льону, шерсті, шовку), штучних (гідратцелюлозних, ацетатних і триацетатних), синтетичних гетероланцюгових (ПА, ПЕФ, поліуретанових) і карболанцюгових (ПАН, полівінілспиртових, полівінілхлоридних, поліолефінових) волокон.

Очевидно в найближчі роки не слід чекати використання принципово нових полімерів як волокно утворюючих. Збережеться тенденція використання для виробництва текстильних виробів традиційних полімерів у суміші одних з іншими. Покращення їх властивостей буде відбуватись за рахунок фізичної і хімічної модифікації.

Якщо асортимент текстильних волокон залишається незмінним, то співвідношення між окремими видами і групами волокон в останні роки суттєво змінюється з тенденцією збільшення в загальному балансі частки синтетичних і передусім поліефірних волокон.

Запитання для самоперевірки:

1. Що таке філь’єра?

2. У вигляді яких ниток випускають хімічні волокна?

3. Отримання і попередні обробка сировини.

4. Приготування прядильного розчину або розплаву.

5. Формування ниток.

6. Опорядження.

7. Текстильна переробка.

8. Віскозне волокно.

9. Опоряджувальні операції для віскозного волокна.

10. Які характерні особливості віскозних волокон?

11. Властивості віскозних волокон.

12. Ацетатні волокна.

13. Синтетичні волокна.

14. Які вимоги повинні задовольняти синтетичні полімери?

15. Поліамідні волокна.

16. Поліефірні волокна.

17. Поліакрилонітрильні волокна.

18. Полівінілспиртові волокна.

19. Полівінілхлоридні волокна.

20. Поліолефінові волокна.

21. Рівень виробництва текстильних волокон.

Розділ 2

ОПОРЯДЖЕННЯ ТЕКСТИЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Основні питання:

1. Загальні відомості про опорядження текстильних матеріалів.

2. Підготовка текстильних матеріалів із природних целюлозних волокон.

3. Підготовка текстильних матеріалів із білкових, штучних та синтетичних волокон.

4. Фарбування текстильних матеріалів.

Друкування текстильних матеріалів.

5. Заключна обробка текстильних матеріалів.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ОПОРЯДЖЕННЯ ТЕКСТИЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Мета: вивчити загальні відомості про опорядження текстильних матеріалів; підготовку текстильних матеріалів до фарбування і друкування; основні терміни.

План:

1. Загальні відомості про опорядження текстильних матеріалів.

2. Підготовка текстильних матеріалів до фарбування і друкування.

Текстильна промисловість є однією з важливих галузей легкої промисловості. Текстильна промисловість визначає розвиток більшості її галузей, передусім швейної та трикотажної. Від її роботи залежить забезпечення населення товарами першої необхідності (білизна, одяг, трикотажні вироби, текстильне взуття, галантерея та ін.).

Значний вклад у розвиток текстильної промисловості вносить опоряджувальне виробництво.

Опорядження текстильних матеріалів — це сукупність хімічних і фізико-механічних операцій, спрямованих на покращення зовнішнього вигляду і надання текстильним матеріалам комплексу властивостей, які відповідають потребам практичного використання їх у народному господарстві, побуті та техніці.

Технологічні процеси, які використовуються в опоряджувальному виробництві, пов'язані з обробкою текстильних матеріалів від сурової тканини до готової продукції.

Хімічною обробкою із тканин видаляють непотрібні домішки (шліхту, жировоскоподібні домішки та ін.), надають їм відповідної білизни, забарвлення, блиску; при цьому поліпшуються властивості тканини (гігроскопічність, незминальність, міцність). Для хімічної обробки використовують кислоти, луги, окислювачі, відновники та інші речовини.

Фізико-механічною обробкою тканині надають ряд цінних властивостей: 1) підвищену міцність, 2) м'якість, 3) стійкість до усадки, 4) більшу щільність, 5) змінюють стан поверхні тканини. Для цього текстильні матеріали піддають ворсуванню, стрижці, валянню, пресуванню, декатируванню.

Опорядження текстильних матеріалів проводять на опоряджувальних фабриках, які спеціалізуються на опорядженні бавовняних, лляних, шерстяних і шовкових тканин.

Залежно від природи волокнистого матеріалу (сировини), виду матеріалу і його призначення характер і умови обробки при опорядженні можуть змінюватись. Проте загальна схема технологічного процесу опоряджування різних текстильних матеріалів в основному однакова і складається з таких стадій:

1) підготовка матеріалів до фарбування і друкування;

2) фарбування текстильних матеріалів;

Друкування тканин;

4) заключна обробка текстильних матеріалів.

Підготовка текстильних матеріалів до фарбування і друкування

Колористичному оформленню текстильних матеріалів передує комплекс операцій, які складають процес підготовки їх до основних процесів опоряджувального виробництва — фарбування і друкування. Необхідність підготовки пов'язана з вимогами, які пред'являються до текстильних матеріалів у процесах фарбування і друкування. Метою їх є забезпечення необхідної ефективності протікання цих процесів.

Характер підготовки тканин, текстильних матеріалів до фарбування і друкування, набір і послідовність операцій суттєво залежать від природи волокна; основне призначення підготовки — видалення домішок, які знаходяться в природних і хімічних волокнах. Якісний і кількісний склад домішок визначається природою волокна. Так, природні волокна — бавовняні, льняні, шерстяні, натуральний шовк — містять значні і різноманітні домішки природного походження, а хімічні волокна — в основному технологічні домішки (замаслювачі, шліхта).

Текстильним матеріалам із вовняних і термопластичних хімічних волокон на стадії підготовки надається стабільність форми за рахунок релаксаційних змін їх надмолекулярної структури.

Найпершою вимогою при підготовці тканин із целюлозних волокон є надання їм стійкої капілярності і білизни, що при підготовці тканин з інших волокон має другорядне значення. Характер вимог, які пред'являються, визначається природою домішок і самих волокон.

Підготовка до фарбування і друкування — це допоміжна, але надзвичайно важлива стадія в усьому комплексі опоряджувальних процесів і операцій і за трудомісткістю її можна порівняти з основними процесами фарбування, друкування і заключної обробки.

У часи мануфактурного виробництва текстильних матеріалів підготовка займала десятки годин, іноді тижні (особливо підготовка бавовняних і льняних тканин). Операції підготовки тоді здійснювались періодичними способами.

На сьогодні операції підготовки не тільки бавовняних і льняних, а й шерстяних і шовкових тканин проводять на безперервно діючому обладнанні або на машинах періодичної дії високої продуктивності.

Для підвищення продуктивності праці при підготовці текстильних матеріалів проводяться роботи із суміщення окремих операцій.

Контрольні запитання:

1. Що таке опорядження текстильних матеріалів.

2. Хімічна обробка тканин.

3. Фізико-механічна обробка тканин.

4. Стадії технологічного процесу опоряджування текстильних матеріалів.

5. Характер підготовки тканин, текстильних матеріалів до фарбування і друкування.

6. Підготовка тканин із целюлозних волокон.

2.2. ПІДГОТОВКА ТЕКСТИЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ ІЗ ПРИРОДНИХ ЦЕЛЮЛОЗНИХ ВОЛОКОН

Мета: вивчити підготовку текстильних матеріалів із природних целюлозних волокон, основні терміни.

План:

1. Підготовка текстильних матеріалів із природних целюлозних волокон.

Тканина, знята з ткацького станка, називається суровою. Сурова тканина відзначається жорсткістю, погано змочується, гідрофобна, некапілярна, має сірувато-брудне забарвлення із-за наявності численних домішок. З одного боку, це природні речовини, супутні речовини целюлози, з іншого — технологічні домішки; якщо їх не видалити, вони перешкоджають проведенню процесів фарбування і друкування.

У цілому сурова тканина не задовольняє естетичні вимоги і тому підлягає облагородженню в опоряджувальному виробництві.

До технологічних домішок відносяться: 1) замаслюючі речовини і антистатики, які наносяться на волокна перед процесами прядіння; 2) шліхтуючі речовини (шліхта) — наносяться на нитки основи для їх зміцнення перед процесом ткацтва; 3) випадкові забруднення і домішки у вигляді залишків насіннєвих коробочок (складаються із целюлози з великим вмістом лігніну).

Для повного або часткового видалення природних і технологічних домішок, надання бавовняному волокну або тканині високих капілярних властивостей, швидкої змочуваності, високого ступеня білизни необхідний цілий комплекс складних, взаємопов'язаних механічних, біологічних та хімічних обробок. Але задача технолога полягає не тільки в тому, щоб у процесі підготовки тканин досягти максимального ступеня їх очищення і необхідних властивостей, але й у тому, щоб максимально зберегти початкові фізико-механічні і споживчі властивості матеріалів, а там, де дозволяє технологія — покращити їх.

До основних операцій, із яких складається процес підготовки природних целюлозних матеріалів, відносяться: 1) опалювання, 2) розшліхтовування, 3) відварювання, 4) вибілювання, 5) мерсеризація.

Опалювання. Це механічна операція, якій піддають майже всі бавовняні тканини, за виключенням ворсових і рушникових тканин.

Призначення процесу опалювання заключається у видаленні з поверхні тканини виступаючих волокон і пуху шляхом спалювання і надання тканині рівної і гладкої поверхні. При роботі на друкувальних машинах у таких тканин покращується якість друку, контури і забарвлення рисунків стають більш чіткими і насиченими, зменшується кількість дефектів друку. При опалюванні тканині надається гарний зовнішній вигляд, у більшості матеріалів чітко виявляється їх ткацька структура; крім того, поліпшуються процеси фарбування і заключної обробки.

Суть технології опалювання сурових тканин заключається у взаємодії рухомої тканини з відкритим високотемпературним полум'ям або розжареною поверхнею. При цьому швидкість руху тканини підбирається такою, при якій виступаючі на поверхні кінчики волокна, кінці обірваної пряжі, пух згорають, а сама тканина залишається неушкодженою.

Опалювання сурової тканини проводять на газоопалювальних машинах, де основним робочим органом є газові пальники різних конструкцій. Опалювання тканини проводиться не самим полум'ям пальника, а ІЧ-випроміненням керамічної насадки, яка розігрівається до температури білого розжарювання.

Фізико-хімічні операції. Розшліхтовування, відварювання, вибілювання і мерсеризація відносяться до фізико-хімічних операцій. На сьогодні прослідковується чітка тенденція до суміщення окремих операцій з метою інтенсифікації всього процесу вибілювання. Особливо це характерно для безперервних процесів вибілювання.

Розшліхтовування

Мета: вивчити процес розшліхтовування, основні терміни.

План:

1. Процес розшліхтовування.

2. Бактеріальний спосіб.

3. Хімічні способи розшліхтовування.

4. Окислювальна деструкція.

5. Ферментативні способи розшліхтовування.

Призначення цієї операції заключається у видаленні шліхти, що наноситься на нитки основи перед процесом ткацтва для їх зміцнення та зниження обривності. Як шліхту використовують плівкоутворюючі полімерні матеріали, які здатні на поверхні пряжі (нитки) після просочування і сушки утворювати полімерну плівку. Склеюючи елементарні волокна пряжі між собою, шліхта надає їм більшої механічної міцності. Із допоміжного апарата на стадії ткацтва шліхта перетворюється в технологічне забруднення, яке перешкоджає наступним процесам фарбування і друкування (перешкоджає дифузії барвника в елементарні волокна). Тому необхідно за можливості повністю видаляти шліхту з тканини.

Як шліхту найчастіше використовують різні крохмалі (картопляний, маїсовий та ін.), їх ефіри, ефіри целюлози, полівініловий спирт. Найбільші труднощі виникають при розшліхтовуванні тканини від крохмалю, так як для повного видалення його необхідно перевести у водорозчинну форму шляхом деполімеризації до низькомолекулярних продуктів.

Крохмаль — це суміш двох полісахаридів — амілози і амілопектину, які побудовані із залишків глюкози, сполучених між собою 1,4-глюкозидними зв'язками, нестійкими до дії гідролізуючих агентів, до яких відносяться мінеральні кислоти, ферменти.

Продукти гідролізу крохмалю не тільки добре набрякають у воді, але й здатні, хоч і по-різному, розчинятись у воді. А це головне для видалення шліхти з тканини промиванням її водою.

Стійкість до гідролізу α-глюкозидного зв'язку крохмалю суттєво нижча, ніж β-глюкозидного зв'язку целюлози. Тому цю компромісну задачу — руйнування крохмалю при збереженні целюлози вдається вирішувати успішно, підбираючи умови гідролізу (природа реагента, його концентрація, рН, температура і час).

На практиці використовують бактеріальні, хімічні і ферментативні способи розшліхтовування.

Бактеріальний спосіб. Цей спосіб є найбільш давнім, тривалим, але найпростішим в апаратурному оформленні.

Тканину замочують на просочувальній машині теплою водою і складають в бетонні ящики на 10-16 годин. За цей час на поверхні вологої тканини розвиваються бактерії, для яких крохмаль є середовищем живлення. Бактерії виділяють ферменти, які гідролізують крохмаль, переводячи його у водорозчинний стан. Далі тканину промивають водою для видалення продуктів гідролізу крохмалю. Така технологія дозволяє видалити 60-70 % шліхти.

Хімічні способи розшліхтовування. Ці способи основані на кислотному гідролізі або окислювальній деструкції крохмалю. Кислотний гідроліз крохмалю здійснюють просочуванням тканини 0,5-1 %-ним розчином сірчаної кислоти при температурі 40 °С з подальшим вилежуванням протягом 4 год.; далі тканину промивають. Необхідно слідкувати, щоб при вилежуванні тканина не обсихала, так як при цьому різко зростає концентрація кислоти на тканині, що може викликати кислотний гідроліз целюлози.

При кислотній обробці видаляються 70 % шліхти (крохмалю) та інші забруднення — передусім зольні (мінеральні) домішки, що особливо важливо для якісного вибілювання тканин пероксидом водню. Зольні домішки можуть бути причиною каталітичного розкладу пероксиду водню.

Окислювальна деструкція основана на дії окислювачів, головним чином на крохмаль, а не на целюлозу. Окислювачі окислюють гідроксильні групи елементарних ланок амілози і амілопектину в альдегідні, кетонні, які підвищують чутливість крохмалю до лужного гідролізу по α-глюкозидному зв'язку. Наступна промивка гарячою водою переводить крохмаль у водорозчинний стан і видаляє його з тканини.

Як окислювачі використовують гіпохлорит натрію, перекисні сполуки.

Найбільш зручно використовувати 1-2 %-ні лужні розчини пероксиду водню. Тканину обробляють цим розчином при температурі 20—40 °С, запарюють 1—5 хв. і промивають. Ступінь видалення крохмалю досягає 80 %. Якщо запарювання проводити більше двох хвилин, то одночасно з розшліхтовуванням відбувається часткове вибілювання тканини.

Розшліхтовування гіпохлоритом суміщається з вибілюванням і включає просочування розчином, який містить 1,5 г/л активного хлору при температурі 35 °С, вилежування 2-4 год. і промивання. При цьому крохмаль видаляється майже повністю, а ступінь білизни досягає приблизно 80 %.

Ферментативні способи розшліхтовування. Ці способи є найбільш перспективними, основані вони на використанні біологічних каталізаторів-ферментів (ензимів), які відзначаються високою селективною, направленою дією. Ферменти чутливі до високих температур, активні у вузькому інтервалі значень рН.

На початку XX століття почали використовувати ензими тваринного походження, отримані із підшлункової залози великої рогатої худоби (панкреатини). З розвитком мікробіологічної промисловості у всьому світі практичне використання знайшли ензими бактеріального походження (супербіолаза, аміносубтилін).

Тканину обробляють розчином панкреатину (1-3 г/л) при температурі 35-55 °С і рН 6,5-7,5 в присутності КаСІ (2 г/л), витримують її протягом 30-40 хв., а потім промивають.

Більш ефективним є ензим бактеріального походження аміносубтилін (2 г/л) в кислому середовищі (рН 5,8-6,0) в присутності МаСІ (2 г/л). Розшліхтовування при температурі 60-70 °С триває всього 10-20 хвилин.

Переваги біохімічного способу розшліхтовування: високий ступінь вибірної дії ензиматичних препаратів — ефективно руйнуючи крохмаль, вони практично не впливають на целюлозу.

При розшліхтовуванні бавовняних тканин іноді використовують відпрацьовані лужні розчини, основним активним компонентом яких є МаОН. Обробка, яка проводиться протягом 60 хв., викликає ефективне набрякання крохмалю, що при наступній промивці водою сприяє швидкому видаленню шліхти.

На текстильних підприємствах використовують періодичні і безперервні способи розшліхтовування. Основу періодичного способу складають такі операції: 1) просочування тканини після опалювання крохмалерозщеплюючими реагентами або водою, 2) вилежування для продовження тривалості дії реагенту на крохмаль, 3) промивання водою.

Безперервні способи дозволяють підвищувати продуктивність праці і обладнання при одночасному покращенні якості підготовки тканини. Тривалість обробки скорочується в 8—12 разів.

Поточні лінії для розшліхтовування і вибілювання формуються із базових промивних, просочувальних і запарних машин, які агрегуються з використанням різних видів компенсаторів.

У результаті операції розшліхтовування в усьому світі декілька сотень тисяч шліхтувальних препаратів потрапляє в стічні води. При цьому безповоротно губляться цінні полімерні матеріали, в т. ч. харчовий продукт — крохмаль, а їх присутність у стічних водах суттєво ускладнює водоочищення.

Проблема ця могла б бути вирішена шляхом регенерації шліхти після розшліхтовування і поверненням її знову в ткацьке виробництво. Один шлях розв'язання цієї проблеми — нанесення шліхти із органічних розчинників, розшліхтовування в органічних розчинниках і регенерація із них шліхти.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: