Технологическая схема и режимы отделки смесовой и полиэфирной ткани специального назначения

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ:

Технологическая схема и режимы отделки смесовой и полиэфирной ткани специального назначения



Введение

В настоящее время синтетические волокна, нити и ткани на их основе, находят все более широкое применение в производствах текстильной и легкой промышленности. Так в объеме сырья для текстильной промышленности синтетические волокна составляют более 40%. В техническом секторе синтетические волокна и нити нашли очень широкое применение и превосходят по своим свойствам различные виды натуральных волокнистых материалов. Лидирующее место по объемам производства в мире среди синтетических волокон и нитей занимают полиэфирные, затем следуют полиамидные и полиолефиновые волокна и нити.

Для развития отраслей текстильной и легкой промышленности в России и импортозамещения актуальной является не столько разработка новых видов волокон и нитей, сколько модификация существующих, с целью придания им заданных свойств. Главной задачей при производстве модифицированных, так называемых волокон третьего поколения, является повышение их конкурентоспособности, как за счет снижения себестоимости волокон и нитей, так и за счет улучшения качественных характеристик, посредством внедрения принципиально новых технологий.

В производствах синтетических волокон и нитей необходимым остается улучшение их физико-механических свойств, снижение обрывности в процессе ткачества и производство конкурентоспособной продукции, как по цене, так и по качеству. Также, большинство синтетических волокон, нитей и тканей отличаются гидрофобностью поверхности, что затрудняет пропитку красителями, модифицирующими растворами и полимерными связующими, например, при получении композиционных материалов (КМ). Следовательно, возникает потребность в активации поверхности волокон, нитей и тканей, улучшении их капиллярности и смачиваемости. Кроме того, некоторые виды синтетических волокон, нитей и тканей, например, полиолефиновые, имеют низкие температуры эксплуатации, что снижает верхний температурный предел использования КМ на их основе и требует повышения тепло- и термостойкости волокон, нитей, тканей и КМ.

Большинство традиционных методов химической и физической модификации синтетических волокон, нитей и тканей требуют значительных изменений в технологическом оформлении процессов их получения, что приводит к повышению себестоимости готовой продукции и, зачастую, к ухудшению экологической обстановки.



1. Выбор и технико-экономическое обоснование проектных решений

1.1 Обоснование выбора ассортимента

В настоящее время в связи с возрастающими потребностями населения и руководствуясь направлениями современной моды, особое внимание должно быть уделено расширению ассортимента и значительному улучшению качества продукции текстильной промышленности. Выпускаемый ассортимент довольно разнообразен по назначению, по структуре, свойствам и по художественно-колористическому оформлению.

Основными требованиями, предъявляемыми к специальной одежде, являются защитные свойства и удобство во время совершения работы. В производстве таких изделий используют как натуральные, так и синтетические материалы, но главным критерием при выборе ткани считается ее прочность, легкость, износостойкость и долговечность.

Спецодежда, защищающая от колебаний температур и внешних воздействий, должна отталкивать грязь и химические вещества, предохранять от перегрева и замерзания.

Ткани, в составе которых наряду с натуральными волокнами присутствуют синтетические, дольше сохраняют цвет и форму, не дают усадку при стирке, меньше загрязняются и легче очищаются. В связи с этим многие работодатели отдают предпочтение тканям смешанного состава, к тому же и стоимость таких материалов гораздо ниже, чем натуральных.

· артикул 81409 состава 67% полиэфирное волокно 33% хлопковое волокно. Дизайн - гладь, отделка - водоотталкивающая. Ткань предназначена для пошива изделий, от воды;

Ткани из полиэфирных волокон обладают следующими ценными свойствами: имеют высокую прочность к истиранию; низкую склонность текстильного материала к усадке; обладают довольно высокой несминаемостью ткани; имеют широкий ассортимент; обладают высокими потребительскими свойствами; сравнительно недорогие.

Исходя из этого и в соответствии с заданием, для пошива одежды специального назначения мы выбираем:

· полиэфирную ткань артикул 80303(100% ПЭ).

Техническая характеристика суровой и готовой ткани артикула 81409 представлена в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Техническая характеристика ткани арт. 81409

№	Наименование показателей	Величина показателя ткани
		суровой	готовой
1	Ширина ткани, см	164, 01, 5	1502, 0
2	Поверхностная плотность ткани, г/м2	225, 0±9, 0	230, 010, 0
3	Число нитей на 10 см. ткани: по основе по утку	311±7, 0 198±6, 0	363±8 185±7
4	Разрывная нагрузка, Н, не менее: по основе по утку	1126 913	900 800
6	Волокнистый состав	67% полиэфирное волокно 33% хлопковое волокно

Техническая характеристика суровой и готовой ткани артикула 80303 представлена в таблице 1.2.

Таблица 1.2 Техническая характеристика ткани арт. 80303

№	Наименование показателей	Величина показателя ткани
		суровой	готовой
1	Ширина ткани, см	1641, 5	155±1, 5
2	Поверхностная плотность ткани, г/м2	230±7	240±7
3	Число нитей на 10 см. ткани: по основе по утку	210±5 200±5	240±5 210±5
4	Разрывная нагрузка полоски ткани размером 50*200 мм (кгс), не менее: по основе по утку	80 50	60 35
6	Волокнистый состав	100% ПЭ

1.2 Аналитический обзор научно-технической литературы и выбор технологических процессов

Технологические процессы отделки складывается из двух фаз: механической и химической.

Механическая технология базируется на принципе механики твёрдых сплошных сред (волокна, тканей), а химическая технология опирается на все химические науки: общая и теоретическая химия, органическая и неорганической химия, физическая и коллоидная химия и др. Современные теоретические и практические достижения химии нашли отражение в технологии отделки тканей.

Технологический процесс представляет собой последовательное чередование операций. Для выбранной ткани обработка в красильно-отделочном производстве заключается в прохождении таких процессов, как подготовка, крашение и заключительная отделка.

Поступающую в отделочное производство суровую полиэфирную ткань подвергают ряду предварительных операций, к числу которых относятся: контрольный просмотр, измерение длины и плотности ткани, устранение дефектов, маркировка кусков и набор их в партии, сшивка, оформление документации и др.

Технология подготовки текстильного материала характеризуется совокупностью целого ряда физико-механических и физико-химических процессов обработки, которым подвергается текстильный материал перед крашением и заключительной отделкой. К физико-механическим процессам подготовки полиэфирных тканей относятся операции, термостабилизация, стрижка и др., а к физико-химическим - расшлихтовка, отварка, беление и мерсеризация. Цель этих операций - удаление из ткани вспомогательных веществ, к которым в первую очередь относятся замасливатели и шлихта и сопутствующие целлюлозе примесей, придание равномерной капиллярности и белизны.

Для освобождения полиэфирной ткани от замасливателей и случайных загрязнений, вместо расшлихтовки, проводят промывку при повышенных температурах с использованием щелочных растворов, содержащих ПАВ.

Далее ткань подвергаем белению. Назначение процесса - придать ткани белизну. Для беления чаще всего используют окислители - пероксид водорода и его производные, хлорсодержащие отбеливатели. Преимущества пероксида водорода: его не токсичность; достижение высокой степени белизны при умеренном повреждении волокна; отсутствие коррозии оборудования; широкое промышленное производство и умеренная цена; технологическая универсальность.

Беление перекисью водорода можно осуществлять по непрерывной, периодической и полунепрерывной схемам. Непрерывный способ, как наиболее производительный, применяется более широко. Периодический способ беления используется сравнительно редко, в основном для материалов с легко деформируемой структурой. К полунепрерывной схеме, прежде всего, относится холодный или плюсовочно-накатный способ беления. Для выбранной ткани целесообразно использовать непрерывный вариант беления.

Заключительной операцией подготовки, которой подвергаются все полиэфирные ткани, является операция термостабилизации. Необходимость данной операции объясняется тем, что ткани из термопластичных волокон, к которым относятся полиэфирные волокна и изделия из них, при обработке в водных растворах в свободном состоянии, при повышенной температуре усаживаются, вследствие чего изменяются линейные размеры, приобретается склонность к образованию заломов, заминов. Данная обработка совмещается с операцией крашения по непрерывной технологии, так как из-за большого объёма партии, выпускаемой продукции, является более целесообразной. Обработка этой ткани на всех переходах в красильно-отделочном производстве осуществляется расправленным полотном, так как обработка ткани, выработанной из полиэфирной пряжи, в жгуте приводит к появлению трудно устраняемых заломов, заминов.

Наиболее производительным способом крашения тканей из полиэфирного волокна, который осуществляется на линиях, включающих термозольную установку для фиксации дисперсного красителя на полиэфирном волокне. В качестве антимигранта в красильной композиции используем солидокол N - загуститель на основе полиакриловой кислоты.

На последней фазе технологии отделочного производства - в заключительной отделке, текстильным материалам придают все необходимые потребительские свойства, которые и делают текстильные материалы продукцией текстильного производства. Аппретирование улучшает внешний вид и потребительские свойства готовых текстильных материалов. Вид отделки определяется структурой и назначением ткани.

1.3 Выбор и характеристика оборудования

При выборе оборудования руководствуемся следующими факторами: высокой технологичностью и производительностью оборудования; оснащённостью оборудования средствами автоматизации, контроля и регулирования технологических процессов; необходимостью применения в оборудовании устройств для повторного использования воды, тепла, химических материалов, что приводит к повышению эффективности технологических процессов.

Наибольшее распространение получили газоопаливающие машины, позволяющие опаливать ткань с двух сторон, обеспечивающие сжигание ворсинок на поверхности и в толще ткани, имеющие высокие скорости движения ткани, высокий коэффициент автоматизации и КПВ не ниже 0, 95. Газоопаливающие машины работают как индивидуально, так и в составе линий, обеспечивающих опаливание, пропитку технологическим раствором и накатывание в рулон для выдержки его на холоду. В настоящее время на предприятиях России успешно эксплуатируются линии следующих фирм: «Остхофф-Зенге» (Германия), «Вакаяма» (Япония), «Интес» (Италия), «Кюстерс» (Германия), отечественные газоопаливающие машины марки МТО.

Машина фирмы «Кюстерс» (Германия) универсальна, пригодна для опаливания тканей из любых видов волокон и их смесей, отвечают всем требованиям взрыво- и пожаробезопасности. Наличие в немецкой машине сложного роликого компенсатора значительно увеличивает габаритные размеры оборудования, однако эта модификация обеспечивает малое натяжение ткани и хорошую сохранность структуры ткани, а также имеет высокий коэффициент автоматизации (все параметры задаются через компьютер).

Линия фирмы «Кюстерс» (Германия) даёт возможность не только опаливать ткань, но и осуществлять пропитку технологическим раствором и накатку пропитанной ткани в ролик для выдерживания ее на холоду на станции вылеживания рулонов ткани. Поэтому для данной ткани выбираем газоопальную машину фирмы «Кюстерс» (Германия), так как она соответствует всем необходимым требованиям для выбранных процессов подготовки, то есть позволяет проводить операцию опаливания и пропитку ферментативным раствором для расшлихтовки ткани.

Состав газоопальной машины «Кюстерс» (Германия): раскатное устройство, щеточно-пухоочистительная камера, камера опаливания, ванна с отжимным устройством, компенсатор роликовый, накатное устройство.



Рис.1 Газоопаливающая машина фирмы «Кюстерс»

Характеристика линии фирмы «Кюстерс» представлена в таблице 1.3.

Таблица 1.3 Техническая характеристика линии фирмы «Кюстерс»

Элемент характеристики	Показатели
Рабочая ширина, мм Масса вырабатываемой ткани, г/м2 Скорость движения ткани, м/мин Установленная мощность электродвигателей, кВт Количество горелок, шт. Число полотен в заправке, шт. Вид опаливания Объем ванны, м3 Максимальный расход: · воды, м3 · пара, кг Габаритные размеры, мм: · длина · ширина · высота	1800 Не более 400 8 - 180 80 2 1 Двустороннее 0, 2 4, 2 0, 1 19620 2860 5100

Способы подготовки тканей в расправку получили широкое распространение во всем мире. Этому способствовало создание новых прогрессивных технологий и качественное изготовление оборудования, отличающегося более высокой производительностью и меньшими габаритами. Большинство иностранных машиностроительных фирм использует модульный принцип построения линий. Создаются базовые машины (модули) для пропитки и промывки, запаривания и сушки, что позволяет на их основе комплектовать любые линии.

Красильное оборудование характеризуется большим разнообразием конструкций, предназначенных для периодического или непрерывного крашения всех видов текстильных материалов и изделий из них.

Непрерывные способы крашения отличаются высокой производительностью и позволяют получать хорошую ровноту окраски.

В современном красильном производстве большое внимание уделяется оборудованию с комплексной системой автоматизации управления технологическими процессами на основе применения микропроцессоров. Характерной особенностью современных красильных аппаратов и машин является высокий уровень универсальности, позволяющий обрабатывать полуфабрикаты или изделия различных волокнистых структур. Конструкции современного оборудования отличаются более высокой способностью к интенсификации технологических процессов за счет обработки при температуре выше 100 градусов, увеличения интенсивности циркуляционного потока, снижения модуля ванны, предварительного вакуумирования и других способов, позволяющих существенно повысить эффективность пропитки обрабатываемого материала рабочим раствором.

Оборудование для непрерывных способов крашения тканей выпускается фирмами «Кюстерс» (Германия), «Беннингер» (Швейцария), «Вакаяма» (Япония). Для данной ткани выбираем линию крашения фирмы «Вакаяма» (Япония), так как она соответствует всем необходимым требованиям для выбранного процесса крашения тканей из смеси природных и химических волокон термозольным способом. Линия «Вакаяма» состоит из двух автономных линий: секции для термозольного крашения и секции для плюсовочно-запарного крашения. Эти секции могут быть установлены в едином агрегате или работать индивидуально. Для нашей технологии целесообразно использовать агрегированный вариант линии.



Рис. 2 Линия термозольного крашения фирмы «Вакаяма»

1. Раскатное устройство

2. Двухвальная плюсовка (4 шт)

3. Инфракрасная сушилка

4. Воздушно-роликовая сушилка

5. Цепная сушильно-стабилизационная машина 3-х секционная

6. Роликовая термокамера

7. Машина запарная роликовая

8. Ванны роликовые мойные (6 шт)

9. Воздушный зрельник

10. Накатное устройство.

Характеристика линии фирмы «Вакаяма» представлена в таблице 1.4.

Таблица 1.4 Техническая характеристика линий фирмы «Вакаяма»

Элемент характеристики	Показатели
Рабочая ширина, мм Масса обрабатываемой ткани, г/м2 Скорость движения ткани, м/мин Установленная мощность электродвигателей, кВт Максимальный расход: · воды, м3/ч · пара, кг/ч · электроэнергии, кВт·ч/ч Максимальная температура термофиксации, 0С Остаточная влажность ткани после ИК-зоны, % Габаритные размеры, мм · длина · ширина · высота	1800 100-350 25-120 1200 15 2800 740 235 до 18 88400 5500 5200

Линия термозольного крашения отличается универсальностью, пригодна для крашения многими классами красителей (кроме кубозолей). Заключительная отделка представляет собой совокупность процессов обработки текстильных материалов, улучшающих их внешний вид и сообщающих ткани повышенные потребительские свойства. В настоящее время на предприятиях шёлковой промышленности наибольшее распространение получили сушильно-ширильные стабилизационные машины (СШСМ). Они универсальны, способны выполнять целый комплекс операций отделки: пропитку, сушку, термостабилизацию, фиксацию термореактивных смол на волокне, ширение по утку, усадку по основе, обрезку и смазывание кромок у трикотажных полотен, исправление перекосов уточных нитей и другие операции. Современные сушильно-ширильные стабилизационные машины являются сложным и дорогостоящим оборудованием, но они обеспечивают высококачественную обработку и пригодны практически для любых тканей и трикотажных полотен, изготовленных из натуральных или химических волокон, а также из их смесей. Машины отличаются высокой степенью механизации и автоматизации управления процессами сушки и стабилизации с использованием ЭВМ и микропроцессорной техники. Сушильно-ширильные стабилизационные машины различаются по количеству пропиточных ванн, числу секций в сушильно-стабилизационной камере, конструкции установки для исправления перекосов уточных нитей, виду клуппных цепей и их установке, типу используемых компенсаторов. Для заключительной отделки «МВО» выбираем стабилизационную сушильно-ширильную линию фирмы «Вакаяма». В состав линии входят следующие устройства: раскатное устройство, плюсовка двухвальная, установка исправления перекосов уточных нитей, сушильно-ширильная машина семисекционная, выборочное устройство комбинированное.

Рис. 3 Сушильно-ширильная стабилизационная машина фирмы «Вакаяма»

Техническая характеристика сушильно-ширильной стабилизационной линии фирмы «Вакаяма» представлена в таблице 1.5.

Таблица 1.5 Техническая характеристика сушильно-ширильной стабилизационной линии фирмы «Вакаяма»

Элемент характеристики	Показатели
Рабочая ширина, мм Скорость движения ткани, м/мин Установленная мощность электродвигателей, кВт Максимальная температура, 0С Максимальный расход: · пара, кг/ч · воды, м3/ч Габаритные размеры, мм: · длина · ширина · высота	1800 16-160 572 230 1350 0, 15 41300-47200 4300-5000 3200

Новой модификацией контрольно-мерильных машин является МКМ-20, которая предназначена для контроля качества, измерения длины, и накатывания в ролик хлопчатобумажных, хлопколавсановых, вискозных штапельных, льняных, шерстяных и шелковых тканей. Техническая характеристика машины представлена в таблице 1.6.

Таблица 1.6 Техническая характеристика машины МКМ-20

Элемент характеристики	Показатели
Рабочая ширина, мм Скорость движения ткани, м/мин Поверхностная плотность, г/м2 Погрешность измерения длины ткани, % Цена деления счетчика, м Класс точности машины Максимальный диаметр рулона, мм - раскатываемого - накатываемого Заправка ткани Направление движения ткани на смотровом столе Удельный расход электроэнергии на 1000 м ткани, кВт·ч Установленная мощность электродвигателей, кВт Габаритные размеры, мм · длины · ширина · высота	1800 4-80 не более 350 не более 0, 18 0, 01 1 1100 400 из рулона в рулон сверху-вниз 0, 6 1, 1 2200 2870 2200

Машина оснащена электронным блоком, выполненным в виде отдельной приставки. Блок состоит из вычислительного и печатающего устройств, снабжен электронными счетчиками учитывающих длину самой ткани, а также количество и длины дефектных участков на ней. Машина МКМ-20 обеспечивает хорошие условия труда за счет наличия датчиков контроля механизма, выгрузка накатанного рулона готовой ткани; электронных счетчиков для учета (выработки с начала смены, общей длины ткани в куске без вырезов, количества вырезов в куске, длины вырезов); автоматизированного печатающего устройства для нанесения реквизитов в товарный ярлык; устройства для центрирования ткани.

Для упаковки выбираем линию фирмы «Bene» (Франция), которая позволяет упаковывать куски ткани в полиэтиленовую пленку с производительностью до 200 кусков в час. Линия компактна, оснащена системой автоматики и обслуживается одним рабочим. В состав линии входит питающее устройство, которое загружает куски ткани на приемный стол. По команде с пульта управления кусок направляется секционирующим устройством на ленточный транспортер, который перемещает ткань до упора в рычаг, он перемещает ткань в упаковочную машину. Упаковочная машина имеет платформу, на которой находится резерв упаковочной пленки различной ширины. В зависимости от ширины куска ткани автоматически выбирается и подается в зону упаковки пленка соответствующей ширины. Ткань упаковывается в полиэтилен, свободные части пленки сшиваются с помощью скрепок устройством или оплавляются приспособлением. Далее ткань направляется транспортером к приемному поддону, на который она выгружается опрокидывающим транспортером. В состав линии могут дополнительно входить следующие устройства: автоматического взвешивания ткани, автоматического заполнения товарной этикетки, комплект вычислительной техники для сбора данных о количестве и качестве упакованной ткани.



Рис. 4 Линия упаковки и транспортировки тканей фирмы «Bene»

Техническая характеристика упаковочной линии «Bene» представлена в таблице 1.7.

Таблица 1.7 Техническая характеристика упаковочной линии «Bene»

Элемент характеристики	Показатель
Максимальный диаметр накатываемого рулона, мм Погрешность измерения длины, % Потребляемая мощность, кВт Габаритные размеры, мм: · длина · ширина · высота Масса, кг	600 ± 0, 3 1, 5 3600 2600 2250 2700



1.4. План технологических переходов



2. Технологическая часть

2.1 Отбельный цех

2.1.1 Склад суровых тканей

Суровые ткани поступают в отделочное производство с ткацких фабрик в склад суровья. Снятые с ткацкого станка ткани в кипах поступают на склад, где их проверяют по количеству, артикулам и сортности. Браковке подвергаются до 10% поступающих суровых тканей. Разногласия с поставщиками решаются в установленном порядке.

Суровые ткани в кипах, состоящих из 4-10 кусков, укладывают на стеллажи (высотой штабеля 2-2, 5 метра). Объем суровой ткани, находящейся на хранении, соответствует бесперебойному снабжению фабрики в течение трех-пяти суток работы с учетом ассортимента выпускаемой продукции. Для удобства формирования партий у каждого штабеля закрепляют трафаретку с указанием артикула, названия ткани. Перед запуском в производство ткани одного артикула, имеющие одинаковую ширину, подбирают в партии, формируемые с таким расчетом, чтобы ткань одной партии могла пройти единую технологическую обработку. Куски суровой ткани, входящие в данную технологическую партию, клеймят быстро высыхающей краской.

Клеймо включает необходимые условные обозначения: номер партии, артикул, сорт ткани и др.

После клеймения куски ткани сшивают в непрерывную ленту, используя специальные швейные машины 51А и 77 класса ПМЗ - сшивание в стык, 235 класса - сшивание в накладку и др. К швам предъявляются особые требования: не должно быть сморщенных швов, со сборками, зауженных, неровных, перекошенных, недошитых и др. Качество швов влияет на образование в процессе обработки пороков, снижающих сортность продукции (замкнутые кромки, засечки и т.д.). Для получения качественных швов применяют швейные нитки хорошего качества по прочности, обладающие отлогой круткой, не дающие заметной усадки в процессах мокрых обработок, гладкие, равномерной линейной плотности, без пороков 9узлов, скрутин).

Сшитую ткань наматывают на контактные тележки в рулоны. Диаметры рулонов колеблются от 50-60 см и до 2 метров. Длина рулона принимается равной ширине суровой ткани. Длина ролика на контактной тележке должна быть шире ткани на 5-10 см с обоих концов. Учитывая, что средняя ширина ткани составляет 160 см, длину ролика принимают равной 180 см. масса рулона зависит от вида ткани и массы ткани.

Для удобства учета, отпуска ткани и отслеживания ткани по переходам отделочного производства каждому рулону ткани присваивается цифровой код и оформляется паспорт, в котором указывают артикул, метраж, дизайн.

Места хранения контактных тележек с тканью подписываются, что также облегчает работу по формированию партий ткани по артикулу.

Важное внимание уделяется условиям хранения суровой ткани в складе. Помещение склада должно хорошо проветриваться, и быть в чистоте. Сырость не допустима, поскольку это способствует образованию плесени на ткани, при этом возможна потеря ее прочности.

2.1.2 Теоретические основы процессов подготовки

Расшлихтовка

В производстве полиэфирных тканей в качестве шлихты преимущественно используются крахмал. В состав крахмала входят два основных компонента: амилопектин с разветвленными цепями макромолекул и амилоза, макромолекулы которой имеют линейную структуру. Амилопектин составляет 70-80 % сухого вещества крахмала; степень полимеризации его колеблется в пределах 600-5000; короткие боковые цепи включают не более 15-30 остатков глюкозы. Степень полимеризации линейных макромолекул амилозы колеблется от 200 до 1000.

Как в амилозе, так и в амилопектине макромолекулы образуются из глюкозных остатков, связанных между собой б-глюкозидными связями главным образом по месту 1-4. В горячей воде амилопектин набухает, что и обусловливает его клейстеризацию. Амилоза в этих же условиях образует в воде коллоидные дисперсии.

Под действием расшлихтовывающих реагентов б-глюкозидные связи набухшего амилопектина и тем более коллоидно-суспензированной амилозы крахмала гидролизуются гораздо быстрее, чем аналогичные в-глюкозидные связи в макромолекулах целлюлозы, составляющей основу растительных волокон. Разрыв глюкозидных связей в макромолекулах крахмала приводит к резкому снижению их степени полимеризации и обеспечивает переход крахмала в растворимые в воде продукты осахаривания.

Хороший эффект расшлихтовки без повреждения волокна можно получить применяя биотехнологический способ, в котором используются ферменты - это биологические катализаторы, обладающие способностью многократно ускорять химические реакции и характеризующиеся строгой избирательностью и направленностью действия. В настоящее время существуют как «холодные» энзимы, работающие при комнатной температуре, так и «горячие», способные развивать активность при 90-100 °С. Для расшлихтовки используют ферментные препараты животного (панкреатин), растительного и бактериального происхождения. Амилазы - ферменты гидролитического действия, расщепляющие крахмал и используемые при расшлихтовке текстильного материала. Различают три вида амилаз (альфа-, бета-, гамма ), при действии всего комплекса амилаз происходит полноценное расщепление крахмала с образованием в качестве конечного продукта низкомолекулярных сахаров.

При обработке а-амилазами макромолекула крахмала разрушается посередине, и в результате последовательного разрушения образуются декстрины, с числом гликозидных связей около трех. К а-амилазам относятся бактериальные и грибные амилазы.

При расшлихтовке в-амилазами разрушение крахмала начинается с конца макромолекулы и проходит до мальтозы и глюкозы. К в-амилазам относятся амилаза солода и панкреатин (животного происхождения).

Активные центры амилаз образованы радикалами гистидина, аспарагиновой и глутаминовой кислот, а также тирозина. Последнему приписывают функцию связывания субстрата, а первым трем - каталитическую функцию. В соответствии с представлениями о структуре активного центра амилаз предполагают на 1-м этапе следующий механизм распада гликозидных связей.

На 2-м этапе в активный центр фермента входит молекула воды, присоединение ОН-группы которой обеспечивает распад возникшей сложноэфирной связи и высвобождение радикала дикарбоновой аминокислоты; протон воды присоединяется к депротонированному на 1-м этапе радикалу гистидина.

Многие ферменты неустойчивы и присутствии солей меди, тяжелых металлов, цинка, консервантов, ПАВ, щелочей, кислот. Кроме того, даже при практически полном удалении щлихты ферментами смачиваемость и капиллярность ткани остаются низкими, так как не происходит удаления воскообразных веществ.

Термостабилизация

В условиях эксплуатации, например, при стирке, синтетические материалы могут давать значительную усадку, что объясняется неравновесным состоянием и большими внутренними напряжениями выпускаемых синтетических волокон. В связи с этим при подготовке изделий из синтетических и триацетатных волокон особое место занимает процесс их термостабилизации. Основное назначение данного процесса состоит в том, чтобы стабилизировать линейные размеры и форму изделий из синтетических волокон, предотвратить образования складок, засечек, заломов и других дефектов как при последующих обработках, так и при эксплуатации.

Термостабилизация осуществляется горячим воздухом, перегретым водяяным паром, инфракрасным излучением либо путем контакта с нагретой поверхностью. Процесс состоит из двух стадий: нагревание ткани, находящейся в натянутом состоянии, до определенной температуры, обеспечивающей разрыв межмолекулярных связей и выравнивание внутренних цепей макромолекул, и быстрое охлаждение, приводящее к образованию связей между макромолекулами при новом состоянии волокна, свободном от внутренних напряжений.

Чем выше температура термостабилизации и меньше длительность охлаждения, тем выше эффект. Верхний предел температуры термостабилизации ограничивается температурой размягчения волокна, то есть он на 20-30 0С должен быть ниже температуры плавления волокна, но выше температуры стеклования, при которой звенья макромолекул волокна приобретают подвижность. Нижний предел определяется минимальной энергией, необходимой для обратимого разрушения межмолекулярных связей, и на 30-40 0С должен быть выше температуры последующих обработок. Термостабилизацию осуществляют в течение 20-90 с в при 210-220 0С для синтетических нитей. Чем ниже температура термостабилизации, тем дольше продолжительность обработки.

Также следует отметить, что полученный при термостабилизации эффект является обратимым и, если в процессе эксплуатации или на последующих стадиях обработки в производстве ткань подвергнуть воздействию температур более высоких, чем при термостабилизации, эффект фиксирования структуры пропадает. Это необходимо учитывать при крашении, печатании и заключительной отделке тканей.

2.1.3 Технологические проводки подготовки тканей

1. Приёмка суровой ткани, разбраковка и оформление партий.

2. Пропитка ферментативным составом на машине фирмы «Кюстерс» (Германия)

2.1. Пропитка ткани в ванне раствором состава, г/л:

Биотекс П - 1±0, 1

t пропитки - 65±5⁰С

отжим - 95±5%

2.2. Намотка ткани на контактную тележку

2.3. Упаковка на контактной тележке полиэтиленовой плёнкой способом «конфетка»

3. Выдерживание ткани на станции вылёживания в течении 10-12 часов

4. Промывка и деликатное отбеливание ткани на линии расшлихтовки и беления фирмы «Кюстерс»

4.1. Раскатка ткани раскатным устройством.

4.2. Промывка в роликовой ванне закрытого типа при t = 65±5⁰С

4.3. Промывка теплой водой в 2-х промывных ваннах башенного тип t воды - 50±5⁰С

4.4. Пропитка на машине «Флекснип» на пропиточной плюсовке с отжимом 95% при температуре 40⁰С раствором содержащим, г/л:

Перекись водорода - 8, 0±0, 5

Сода кальцинированная - 2, 0±0, 2

Инвазим LTE - 1, 0±0, 1

Инвотекс LTC - 3, 0±0, 1

Кларит LTC - 1, 5±0, 2

Запаривание при t=65-70^оС в запарной машине с роликовым конвейером в течении 30 минут.

4.5. Промывка в роликовой ванне закрытого типа.

4.6. Промывка в 2-х ваннах башенного типа горячей и холодной водой.

4.7. Отжим ткани до 65±5%

4.8. Накатка на контактную тележку.

5. Термостабилизация на стабилизационной сушильно - ширильной машине фирмы «Вакаяма».

5.1. Раскатка ткани раскатным устройством.

5.2. Сушка и термостабилизация на сушильно - ширильной раме:

1 -2 секции: t=197±2 ^оC

3-8 секции: t=202 ±2 ^оС

5.3. Охлаждение ткани с помощью охлаждающего устройства.

5.4. Накатка ткани на контактную тележку.

2.2 Красильный цех

2.2.1 Теоретические основы процессов крашения

Сложность колорирования тканей из смеси полиэфирных и хлопковых волокон заключается, прежде всего, в том, что по химическому строению и физической структуре эти волокна являются антиподами: хлопковое волокно - гидрофильное, не термопластичное, с рыхлой пористой структурой; полиэфирное - гидрофобное, термопластичное с плотной непористой структурой.

Для колорирования предлагаемого ассортимента смесовых тканей используются различные комбинации красителей: дисперсные и активные, дисперсные и прямые, дисперсные и кубовые, дисперсные и сернистые красители и др. дисперсные красители окрашивают полиэфирное волокно. Для колорирования целлюлозной составляющей используют активные, прямые, кубовые и др. классы красителей. Выбор класса красителей зависит от химического строения и физической структуры волокна, характера переплетения, структуры ткани, ее назначения, экономических соображений и др.

Крашение ткани артикула 81409 проводим непрерывным термофиксационным способом дисперсными и активными красителями с промежуточной очисткой.

Дисперсные красители относятся к классу полярных органических соединений, нерастворимым (малорстворимым) в воде. Эта малая растворимость (при 60-100?С - 0, 1-150 мг/л) обеспечивается наличием в сравнительно небольших молекулах (молекулярная масса 300) сильнополярных групп -NO₂, -OH, -NH₂, -NHR, др. В воде, дисперсный краситель образует дисперсии, с размером частиц от молекулярных (растворенная фракция) до твердых (придонная фаза) частиц красителя. Между этими крайними фракциями присутствуют агрегаты различных размеров и форм.

Наличие в водной дисперсии мономолекулярной фракции красителя, единственно способной проникать в структуру волокна, определяет механизм крашения дисперсными красителями из водных дисперсий. Характер образующихся водных дисперсий, растворимость красителей зависит от степени диспергирования красителя на стадии их производства, концентрации и природы диспергатора, природы кристаллической формы красителя.

Поскольку дисперсные красители предназначены для крашения термопластичных полиэфирных волокон, то все методы крашения этим классом красителей учитывают особенность термопластических волокон и предусматривают обработку при температуры выше температуры стеклования волокна (не менее чем на 40-50?С) и ниже температуры их плавления.

Крашение дисперсными красителями можно осуществлять:

- из водных дисперсий;

- термическими методами (термофиксационный метод);

- из растворов органических растворителей

Крашение полиэфирных волокон дисперсными красителями проводим по термофиксационному способу. Этот метод крашения, разработанный в начале 50-х годов фирмой Дю-Пон (США) имеет широкое практическое применение. В основе метода, заложен сублимационный механизм фиксации дисперсных красителей на- полиэфирных волокнах в среде горячего сухого воздуха (при температуре 180-210?С).

Специфической особенностью дисперсных красителей является их способность при определенных температурах возгоняться-сублимироваться, образуя в зависимости от температуры и концентрации красителя, насыщенные и ненасыщенные пары с определенным давлением. В парах, дисперсный краситель существует преимущественно в мономолекулярном состоянии и обладает высокой кинетической энергией, что соответствует высокой скорости диффузии. При этом возникает равновесие между красителем в твердом и газообразном состоянии. В условиях тепловой обработки происходит одновременное воздействие на термопластичное волокно и на краситель. Краситель сублимирует и образует над поверхностью текстильного материала тонкий диффузионный слой паров, которые находятся в динамическом равновесии с твердым красителем на поверхности волокон. Волокно переходит в высокоэластическое состояние, предоставляя для красителя свободный объем, куда устремляются имеющие сродство к волокну газообразные молекулы красителя с высокой кинетической энергией.

Необходимым условием термозольного способа крашения полиэфирных волокон является введение в систему гидротропных веществ, способных расплавляться и не испаряться при высоких температурах, создавая среду (расплав) для диффузии красителя в волокно. Таким образом, диффузия красителя к поверхности полиэфирных волокон протекает по двум механизмам: диффузия сублимированного красителя в газообразной форме и диффузия красителя из расплава гидротропного вещества.

Общую формулу активных красителей можно записать в виде:



Кр - М - А

(SO₃Na) n,

где А - активный центр;

М - мостиковая группа, соединяющая хромофор с активным центром;

Кр - хромофорная часть красителя, определяющая его цвет;

(SO₃Na) n - сульфогруппа, придающая растворимость активным красителям.

В качестве хромофорных структур, чаще всего, используют моноазокрасители (желтые, оранжевые, красные марки), на втором месте стоят антрахиноновые структуры (синие марки), реже дисазокрасители, металлокомплексные азокрасители, фталоцианиновые (бирюзовые марки), трифеноксиазиновые структуры. Все эти структуры просты по химическому строению.

Число сульфогрупп в молекулах активных красителей колеблется от x до 4-8, а поскольку молекулярная масса для большинства активных красителей составляет550-1900, то обеспечивается высокая растворимость красителей даже при низкой температуре, что не влияет на устойчивость окраски.

Существует множество различных по химическому строению и свойствам активных красителей, однако в промышленных условиях используют ограниченное число - это монохлортриазиновые, дихлортриазиновые, винилсульфоновые, пиримидиновые, бифункциональные и др.

Хлортриазиновые красители можно представить общей формулой

(SO₃Na) n - Кр - М -,

где X=Cl - дихлортриазиновые, монохлортриазиновые

В водных растворах активный краситель диссоциируют на окрашенный анион и ион Na⁺:

Cl - T - Кр - SO₃Na > Cl - T - Кр - SO₃^- + Na⁺

Взаимодействие активного хлортриазинового красителя и пиримидинового с целлюлозным волокном ( Целл - OH) происходит по механизму нуклеофильного замещения с образованием прочной ковалентной связи и выражается в виде:

NaOH

Целл - OH + Cl - T - Кр - SO₃Na > Целл - O - T - Кр - SO₃Na + NaCl + H₂O

Чем больше электроноакцепторных атомов галогенов в молекуле красителя, тем большей реакционной способностью обладает активный краситель и условия крашения более мягкие (низкая температура, слабая щелочность).

Винилсульфоновые активные красители выражаются общей формулой:

Кр - М - SO₂ - CH₂ - CH₂OSO₃^-

В щелочной среде происходит омыление сульфоэфирной группы и образование активной винилсульфоновой группировки, способной к реакции нуклеофильного присоединения с целлюлозным волокном с образованием ковалентной связи:



+[OH^- ]

-SO₂-CH₂-CH₂OSO₃^- > SO₂-CH=CH₂ + OH-Целл > -SO₂-CH₂-CH₂-O-Целл

-HSO₄

Бифункциональные (гомобифункциональные и гетеробифункциональные) активные красители содержат в своем составе более одного активного центра, что позволяет достигать степени фиксации красителя на целлюлозных волокнах до 80-85%, в ряде случаев 90%, что позволяет экономить на операции промывки и очистки сточных вод.

Технология крашения ткани - жидкостная водная технология. Вода по своей химической природе является ярко выраженным нуклеофильным реагентом, вступающим в реакции нуклеофильного замещения и присоединения с активными центрами активных красителей. При взаимодействии активных красителей, неспособная ковалентно связываться с волокном, а только за счет сил Ван-Дер-Ваальса, водородных связей и др. сорбционных сил. Реакции взаимодействия активного красителя с водой выражается в виде:

HOH + Cl - T - Кр - SO₃Na > HO - T - Кр - SO₃Na + HCl

-SO₂-CH=CH₂ + HOH > - SO₂-CH₂-CH₂-OH

Однако, активный краситель в процессе крашения вступает в реакцию предпочтительнее с волокном целлюлозы, а не с водой, т.к. концентрация ионов Целл - О^- выше, чем ионов НО^- воды (константа диссоциации гидроксилов целлюлозы выше, чем воды). Гидроксил целлюлозы обладает большей нуклеофильностью, что также способствует реакции, которая протекает с целлюлозой в 100 раз быстрее, чем с гидроксилом воды. Соотношение скорости основной и побочной реакции колеблется в соотношении 4-3:1, т.е. гидролизуется 30-20% красителя, а 70-80% фиксируется волокном.

Эффективность процесса крашения целлюлозных волокон активными красителями и образование гидролизованного красителя зависит от условий крашения и реакционной активности красителя. Важными параметрами крашения являются: температура, pH-среда, концентрация электролита, концентрация красителя, свойства красителя и волокна, модуль крашения.

С повышением температуры падает сродство красителя к волокну, но скорость диффузии и набухания волокна в разной степени возрастает. Следовательно, до определенного оптимального значения влияние повышения температуры будет положительно.

В щелочной среде происходит ионизация целлюлозы и приобретение ею отрицательного заряда, т.к. в реакцию с красителем могут вступать только ионы типа ^-О-Целл, а не исходные гидроксилы. Кроме того, щелочная среда необходима для нейтрализации выделяющейся соляной кислоты, образующейся при крашении хлортриазиновыми и пиримидиновыми красителями, а также для перевода неактивной формы винилсульфонового красителя в активную. К выбору типа щелочного агента и его концентрации следует подходить осторожно; при использовании сильных щелочей, например едкого натра, в высоких концентрациях при крашении хлортриазиновами красителями резко увеличивается образование гидролизованного красителя. Поэтому крашение дихлортриазиновыми красителями проводят в температуре 20-30?С, а монохлортриазиновыми красителями, обладающими невысокой активностью, при 60-80?С в присутствии в качестве щелочного агента бикарбоната натрия.

Электролит вводится в красильную ванну с целью повышения субстантивности активных красителей, имеющих невысокое сродство к волокну (на первой стадии - крашение в нейтральной среде), и для компенсации отрицательного заряда волокна целлюлозы (на второй стадии крашения), путем сжатия двойного электрического слоя, в результате чего, анионы активных красителей могут приблизиться к одноименно заряженной поверхности волокна и сорбироваться на ней с последующей диффузией и фиксацией. Концентрация электролита должна быть оптимальной, поскольку она влияет на скорость фиксации красителя.

Таким образом, технология колорирования активными красителями зависит в первую очередь от реакционной активности красителей, что в свою очередь определяет тепловые условия фиксации и природу щелочного агента, и от наличия вспомогательных веществ в составе красильной ванны, что влияет на выбираемость красильного раствора и скорость фиксации красителя.

Использование комбинации смеси дисперсных и активных красителей позволяет широко варьировать технологию, изменяя при этом условия крашения.

Рассмотрим технологию непрерывного крашения тканей из смеси полиэфирных и целлюлозных волокон смесью дисперсных и активных красителей.

Технология классического плюсовочно-запарного способа крашения включает две стадии: первая стадия - термозольное крашение дисперсными красителями, вторая стадия - плюсовочно-запарной одностадийный способ крашения активными красителями. Технология крашения:

1. Плюсование красильным раствором, содержащим дисперсный краситель, смачиватель - Цибафлоу PAD, диспергатор НФ, загуститель - Ламальгин GS-5, уксусную кислоту до pH =4.5-5.5.

Диспергатор НФ - анионактивный препарат, представляет собой продукт конденсации сульфокислот нафталина и формальдегида. В составе красильной ванны повышает растворимость дисперсных красителей, образуя вокруг нерастворимой частицы красителя (по размерам больше молекулы) ориентированную сольватную рубашку, имеющую сродство к воде. В водной среде, гидрофобная часть диспергатора за сет межмолекулярного взаимодействия ориентируется и связывается с гидрофобной частью молекул дисперсного красителя, а гидрофильная ионизированная часть диспергатора ориентируется в водной фазе. В результате происходит стабилизация дисперсного красителя.

Ламальгин GS-5 - загуститель на основе альгината натрия в составе красильной ванны служит для большей выбираемости красильного раствора из плюсовочной ванны, поскольку время пропитывания красильным раствором составляет несколько секунд.

Уксусная кислота необходима для создания слабокислой среды.

2. Прогрев ткани в зоне ИК-излучений

3. Сушку ткани до остаточной влажности 2-3%

4. Термообработку ткани при температуре 160-200?С в течении 90-120 секунд. Одновременное воздействие температуры на краситель и волокно, позволяет красителю легко диффундировать в глубь волокна. Последующее охлаждение ткани закрепляет краситель на волокне.

5. Стабилизация ткани в сушильно-ширильной зоне машины.

2.2.2 Технологические проводки колорирования тканей

1. Крашение ткани смесью дисперсных и активных красителей на линии термозольного крашения фирмы «Вакаяма».

1.1. Пропитка ткани в 2-х плюсовках красильным раствором, содержащим, г/л:

Краситель дисперсный ярко оранжевый 5К

Солидокол N - 4, 7±5

Леонил КС - 1±0, 01

Уксусная кислота (конц) - 1±0, 01

Т_пр=25±5^оС, W=80±5%

1.2. Подсушка ткани ИК-лучами до остаточной влажности 25-30%

1.3. Сушка ткани в воздушно-роликовой сушильной машине

1 секция 95-100 ^оС

2 секция 100-120 ^оС

1.4. Стабилизация на трёхсекционной стабилизационной машине.

1 секция t=180 ^оC;

2-3 секция t=185 ⁰C.

1.5. Термозолирование в роликовой термокамере при t=180 ^оC.

1.6. Промывка ткани в роликовых промывных машинах

1 ванна: холодная вода:

2 ванна: теплая вода t=50-60^оС

3-4 ванны: раствор синтетического моющего средства при t=90 ^оС, раствор феноксол 9/10 БВ - 1 г/л;

5-6 ванны: горячая вода: t=90 ^oC.

7 ванна: теплая вода: t=30-35^оС

8 ванна: раствор уксусной кислоты - 1 г/л, t=25-30^оС

1.7. Сушка в воздушно-роликовой сушильной машине при t=115-120^оС.

1.8. Накатка на накатную тележку.

2.3 Аппретурно-отделочный цех

2.3.1 Теоретические основы процессов заключительной отделки

Химические операции заключительной отделки основаны на применении препаратов различного типа, которые можно разделить на две группы.

В первую группу входят простые химические соединения, достаточно х0рошо растворимые в воде и имеющие, как правило, не меньше двух активных группировок, чаще всего метилольных, с помощью которых эти вещества реагируют или с функциональными группами волокна, сшивая макромолекулы, или между собой, образуя в волокне высокомолекулярные соединения - смолы.

Вторая группа препаратов включает готовые в основном растворимые или нерастворимые в воде высокомолекулярные соединения - концентрированные эмульсии и латексы.

Кроме основных пепаратов в отделке используют различные вспомогательные вещества, катализаторы, ускорители процессов, которые усиливают тот или иной приданный ткани эффект отделки.

Технология придания ткани водо- и маслоотталкивающих свойств сводится к пропитке ткани раствором содержащим: фторорганический препарат - Репеллан KFC, гидрофобизирующее вещество - Репеллан HYN, смолообразующий препарат Стабитекс ETR и катализатор - хлористый магний и уксусная кислота. Затем ткань подсушивают при температуре 125°С и подвергают термообработке в среде горячего воздуха при температуре 180°С в течение 40-60секунд.

Репеллан KFC - основной компонент отделочной композиции на основе фторорганического соединения, который образует поверхностную пленку с фторорганическими радикалами, образующими сплошной застил на ткани по схеме:

Связь C-F меньшей длины, чем простая С-С связь, характеризуется малой поляризуемостью, химической инертностью, высокой энергией связи в перфторированных соединениях, малой склонностью к внутри- и межмолекулярному взаимодействию и, следовательно, низкому критическому поверхностному натяжению твердых поверхностей. Поэтому поверхности обработанные фторированными препаратами, содержащими концевые группы -CF₃, не будут смачиваться органическим жидкостями. У поверхности, равномерно экранированной группами -CF3, поверхностное натяжение снижается до 6 нМ/м. Такая поверхность будет обладать свойствами одновременно водо- и маслоотталкивания.

Для повышения устойчивости связи пленки с тканью в состав отделочной композиции вводим сшивающий препарат - Репеллан HYN -- способный химически прореагировать с целлюлозным волокном. В случае с полиэфирным волокном связь пленки с волокном чисто механическая (адгезионная). Репеллан HYN - препарат на основе модифицированного меламина жирных акрилов и парафинов. Активные центры данного соединения способны химически ковалентно связываться с нуклеофильными группами целлюлозного волокна (представлено на схеме), что обеспечивает хорошую устойчивость гидрофобного эффекта к стиркам и химическим чисткам.

Данная реакция идет в присутствии катализатора роль и химизм которого аналогичен при использовании термореактивных смол.