ИТС 39-2023. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Производство текстильных изделий (промывка, отбеливание, мерсеризация, крашение текстильных волокон, отбеливание, крашение текстильной продукции)

(утв. Приказом Росстандарта от 19.12.2023 № 2726)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["ИТС 39-2017"]:::rst
  click n0 "https://bukva.ai/docs/spravochnik-its-39-2017" "ИТС 39-2017. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Производство текстильных изделий (промывка, отбеливание, мерсеризация, крашение текстильных во"
  n1["ИТС 39-2023"]:::doc
  click n1 "https://bukva.ai/docs/spravochnik-its-39-2023" "ИТС 39-2023. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Производство текстильных изделий (промывка, отбеливание, мерсеризация, крашение текстильных во"
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

Утвержден Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) от 19 декабря 2023 г. № 2726

ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

ПРОИЗВОДСТВО ТЕКСТИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (ПРОМЫВКА, ОТБЕЛИВАНИЕ, МЕРСЕРИЗАЦИЯ, КРАШЕНИЕ ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЛОКОН, ОТБЕЛИВАНИЕ, КРАШЕНИЕ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ)

Manufacture of textiles (washing, bleaching, mercerization, dyeing of textile fibers, bleaching, dyeing of textile products)

ИТС 39-2023

Дата введения 1 января 2025 года

Краткое содержание

Во введении приведены краткое содержание информационно-технического справочника (далее — ИТС) по наилучшим доступным технологиям (далее — НДТ) и цель его актуализации.

В предисловии указаны статус ИТС НДТ, законодательный контекст, краткое описание процедуры актуализации в соответствии с установленным порядком, а также взаимосвязь с аналогичными международными документами.

В области применения описаны основные виды деятельности, на которые распространяется действие ИТС НДТ.

В разделе 1 представлена информация о состоянии и уровне развития в Российской Федерации производства тканей, трикотажа и текстильных изделий, включающего отделочные технологические обработки (беление, крашение, печатание или заключительную отделку) с краткими аспектами экологических проблем, общие технологические схемы производств и краткую характеристику воздействия на окружающую среду.

В разделе 2 представлены термины, схематичное описание и общие сведения о технологических процессах, применяемых на предприятиях текстильной промышленности и на отдельных технологических участках, содержащие:

• краткое описание работы основного и вспомогательного оборудования;
• информацию о расходе сырья и химикатов;
• вопросы энерго- и водопотребления, водоотведения;
• качественный состав сбросов и выбросов загрязняющих веществ;
• причины и места образования эмиссий, отходов.

В разделе 3 даны оценка потребления материальных и энергетических ресурсов, уровней эмиссий в окружающую среду, характерных для производства текстильных материалов и изделий в Российской Федерации, методы очистки сточных и оборотных вод.

Раздел подготовлен на основе данных, представленных предприятиями текстильной промышленности Российской Федерации в рамках разработки ИТС НДТ, а также различных литературных источников.

В разделе 4 описаны особенности подходов, примененных при разработке данного ИТС НДТ и соответствующих Правилам определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям (утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 года № 1458) [1], Методическим рекомендациям по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии (утверждены приказом Минпромторга России от 23 августа 2019 года № 3134) [2] и постановлению Правительства Российской Федерации от 31 декабря 2020 года № 2398 «Об утверждении критериев отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III, IV категорий» [3].

В разделе 5 приведено краткое описание НДТ отделочного производства текстильных материалов (тканей, трикотажных полотен), вспомогательных производств и участков (подготовки волокон, ровницы к прядению, крашения волокон, лент и пряжи) в системе текстильных комбинатов или индивидуальных производств, включая системы экологического и энергетического менеджмента, контроля и мониторинга технологических процессов производства.

В разделе 6 приведены доступные сведения об экономических аспектах реализации НДТ на предприятиях Российской Федерации.

В разделе 7 приведены сведения о новых технологических и технических решениях (не применяемых в России на момент подготовки справочника), направленных на повышение энергоэффективности, ресурсосбережения, снижение эмиссий загрязняющих веществ, эффективное обращение с отходами, промежуточными и побочными продуктами.

Заключительные положения и рекомендации. Приведены сведения о членах технической рабочей группы, принимавших участие в разработке ИТС НДТ. Даны рекомендации предприятиям по дальнейшим исследованиям экологических аспектов их деятельности.

Библиография. Приведен перечень источников информации, использованных при разработке ИТС НДТ.

Введение

Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям «Производство текстильных изделий (промывка, отбеливание, мерсеризация, крашение текстильных волокон, отбеливание, крашение текстильной продукции)» (далее — ИТС НДТ) является документом по стандартизации, разработанным в результате анализа технологических, технических и управленческих решений, применяемых в производстве отбеленных, гладкокрашеных, набивных тканей и трикотажных полотен различного сырьевого состава, а также тканей и трикотажных полотен, выработанных на основе отбеленных и окрашенных природных и химических волокон и нитей, а также технологий беления, колорирования (печатания и крашения), применяемых в заключительной отделке текстильных изделий.

Цели, основные принципы и порядок актуализации ИТС НДТ установлены в [1]. Перечень областей применения наилучших доступных технологий определен распоряжением Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 года № 2674-р [4].

Структура настоящего ИТС НДТ соответствует ГОСТ Р 113.00.03-2019 [5], формат описания технологий - ГОСТ Р 113.00.04-2020 [6], термины приведены в соответствии с ГОСТ Р 56828.15-2016 [7].

Предисловие

1 Статус документа

Настоящий ИТС НДТ является документом по стандартизации.

2 Информация о разработчиках

Настоящий ИТС НДТ разработан технической рабочей группой «Производство текстильных изделий (промывка, отбеливание, мерсеризация, крашение текстильных волокон, отбеливание, крашение текстильной продукции)» (ТРГ 39), состав которой утвержден Приказом Минпромторга России от 9 марта 2023 года № 749 и актуализирован Приказом Минпромторга России от 17 октября 2023 года № 3940.

Перечень организаций, принимавших участие в разработке ИТС НДТ, приведен в разделе «Заключительные положения и рекомендации».

ИТС НДТ представлен на утверждение Бюро наилучших доступных технологий (далее — Бюро НДТ) (www.burondt.ru).

3 Краткая характеристика

ИТС НДТ содержит описание применяемых в отделочном производстве тканей, трикотажных полотен и изделий, технологических процессов, стадий и операций, оборудования, технических способов и методов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду, водопотребление, повысить экономичность, конкурентоспособность, энергоэффективность, ресурсосбережение. Из описанных технологических процессов, оборудования, технических способов и методов определены решения, являющиеся НДТ. Для них в ИТС НДТ установлены соответствующие технологические показатели.

4 Взаимосвязь с международными, региональными аналогами

ИТС НДТ разработан в результате проведения экспертных оценок и консультаций со специалистами ведущих отечественных предприятий, научно-исследовательских, проектных и образовательных организаций.

5 Сбор данных

Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах и методах, применяемых при производстве текстильных материалов, включая ткани, полотна и изделия в Российской Федерации, была собрана в процессе разработки ИТС НДТ в соответствии с Приказом Минпромторга России от 18 декабря 2019 года № 4841 [8].

6 Взаимосвязь с другими ИТС НДТ

Взаимосвязь настоящего ИТС НДТ с другими справочниками, разработанными в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 10 июня 2022 года № 1537-р [9], приведена в разделе «Область применения».

7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

ИТС НДТ утвержден приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) от 19 декабря 2023 г. № 2726.

ИТС НДТ введен в действие с 1 января 2025 г., официально опубликован в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru).

8 Взамен ИТС 39-2017

Область применения

В настоящем ИТС НДТ описаны процессы производств как первичной обработки натуральных волокон (шерсти, льна, шелка), подготовительных производств, предшествующих стадии прядения, так и процессы отделочных производств текстильных материалов из природных, химических и синтетических волокон, включающих подготовку (отварку и беление), крашение, печать и заключительную отделку, обеспечивающих получение требуемых показателей качества и потребительских свойств.

Настоящий ИТС НДТ распространяется на виды деятельности производств, сопряженные с влажностными операциями и обработками волокон, полуфабрикатов (ровницы, ленты, пряжи), тканей, трикотажных полотен и текстильных изделий:

• первичная обработка шерсти (ПОШр);
• первичная обработка шелка (ПОШл);
• первичная обработка льна и котонизация (ПОЛиК);
• подготовительное производство льняной и льносодержащей ровницы к прядению (ПЛР);
• ватное производство (ВП);
• подготовительное и красильное производство нитей и пряжи (КПНиП);
• отделочное производство хлопчатобумажных тканей (ОПХБ);
• отделочное производство шелковых тканей (ОПШл);
• отделочное производство льносодержащих тканей (ОПЛ);
• подготовительное и красильное производство химических и шерстяных волокон в массе (ПКПХШр);
• отделочное производство шерстяных камвольных тканей (ОПШрК);
• отделочное производство шерстяных суконных тканей (ОПШрСТ);
• унифицированное отделочное производство тканей различного сырьевого состава (УОП);
• отделочное производство трикотажных полотен (ОПТП);
• отделочное производство текстильных изделий (ОПТИ).

Производство указанных продуктов относится в соответствии с общероссийским классификатором видов экономической деятельности к производству текстильных изделий.

Коды по общероссийскому классификатору видов экономической деятельности (ОКВЭД2) [10] и общероссийскому классификатору продукции по видам экономической деятельности (ОКПД2) [11], соответствующие области применения настоящего ИТС НДТ, приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Коды ОКВЭД2

Таблица 2

Коды по ОКПД2

Дополнительные виды деятельности, осуществляемые при производстве текстильной продукции, и соответствующие им справочники НДТ, определенные распоряжением Правительства Российской Федерации № 1537-р [9], приведены в таблице 3.

Таблица 3

Дополнительные виды деятельности, осуществляемые при производстве текстильной продукции, и соответствующие им ИТС НДТ

1.1 Легкая промышленность — от проблем к возможностям

Легкая промышленность — одна из ведущих отраслей мирового промышленного комплекса. Легкая промышленность занимает 6% в мировом валовом продукте. За последние десять лет товарооборот легпрома увеличился более чем в 2 раза. Стоит отметить, что за это же время в странах Евросоюза потребление продукции легкой промышленности увеличился на 90,5%, в Японии — практически в 3 раза. Если рассматривать место России в мировом рынке, то только 2% мирового товарооборота занимает легкая промышленность. По данным Евромонитор, объем мирового рынка легкой промышленности в 2019 году составил 3 трлн долл.

На графике (рисунок 1.1) представлено соотношение инвестиций в легкую промышленность и валового выпуска продукции. Если рассматривать Россию, то в 2018 году в легкую промышленность было инвестировано 0,15 млрд долл., а валовый выпуск продукции составил 5,39 млрд долл. В 2019 году валовый выпуск незначительно вырос и составил 5,43 млрд долл., а в 2020 году сократился до 4,66 млрд долл.

Рисунок 1.1 — Соотношение инвестиций в легкую промышленность и валового выпуска продукции [1]

Легкая промышленность — сектор российской экономики, объединяющий сразу несколько отраслей: текстильную, швейную, кожевенную, меховую, обувную. Все эти отрасли задействованы в производстве товаров, важнейших на внутреннем и внешнем рынках.

Тема будущего легкой промышленности России стала особенно актуальной в 2022 году, после ухода зарубежных брендов с российского рынка (почти 50% из них относятся к одежному ритейлу). Перед отраслью крайне остро встал вопрос о важности развития собственного производства.

Исторически развитие российского легпрома сдерживали 5 ключевых проблем:

• сложность реализации эффекта масштаба, затрудняющая снижение себестоимости;
• недостаток эффективного оборудования — менее 40% парка находится в эксплуатации меньше 10 лет;
• высокая зависимость от импортного сырья: до 95% материалов импортируется — это касается как натуральных, так и синтетических тканей;
• недостаточные меры поддержки, так как основные преференции сконцентрированы в области госзаказа, гособоронзаказа, но большинство производителей не имеет к ним доступа;
• теневой импорт оценивается в 500 — 700 млрд руб. и может превышать все российское производство.

С февраля 2022 года к перечню ключевых проблем добавились новые сложности. Так, расчеты в долларах, евро и других свободно конвертируемых валютах теперь существенно ограничены, что вызывает необходимость пользоваться иными валютами во время расчета. Возникли проблемы в логистике: ряд маршрутов закрылся, а другие сильно перегружены. На фоне массового ухода иностранных брендов остановился или усложнился импорт технологического оборудования и специальных химических средств, необходимых для производства.

Из-за сложности реализации эффекта масштаба возникла проблема снижения себестоимости производства. Сегодня увеличение объемов производства — самый очевидный и действенный способ снизить себестоимость продукции.

В стране работает более 22 тысяч компаний легкой промышленности, однако, по данным Минпромторга России, их доля в потреблении составляет лишь 20% (рисунок 1.2). Это не позволяет добиться снижения себестоимости производства, чтобы успешно конкурировать с компаниями из стран Азии, которые поставляют дешевую продукцию в больших объемах.

Рисунок 1.2 — Структура розничного рынка товаров легкой промышленности, % от стоимости в рублях

Оснащенность современным оборудованием не более 40%, при этом почти 90% — это импортное оборудование, из которого более 50% приходится на европейских производителей. Инвестиции в обновление основного капитала не превышают 5 — 7% выручки от производства (рисунок 1.3). Проблемой остается отсутствие качественного отечественного оборудования.

<1> ТН ВЭД: 8444, 8445, 8446, 8447, 8448, 8449, 8451, 8452, 8453 по данным ФТС

Рисунок 1.3 — Инвестиции и обновление основного капитала

Отечественные ткани в основном производятся из импортного сырья. Это делает отрасль зависимой от иностранных поставщиков, высокой волатильности курса рубля, сложной логистики и ограничений в платежных механизмах.

Высокая зависимость от импорта обусловлена тем, что хлопок в России не выращивают из-за неподходящих климатических условий, а посевы льна составляют около 53 тыс. га. Также нет эффективного производства вискозных волокон. На текущий момент синтетические ткани занимают 36%, натуральные — 64% (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 — Зависимость от импортного сырья

Сегодня укрепившийся рубль позволяет инвестировать в сырьевую базу — например, в совместные предприятия в Узбекистане. Снижение процентных ставок и профицит лесосырья создают хорошие условия для строительства ЦБК с фокусом на растворимой целлюлозе — вискозных волокнах.

Создание отечественного производства вискозной целлюлозы поможет обеспечить сырьем российский легпром. В настоящее время несколько проектов из этой сферы уже находятся на стадии обсуждения.

Финансовая поддержка в виде субсидирования процентных ставок может быть эффективной. Однако эта мера поддержки не сможет охватить всю отрасль. Это связано с тем, что в легпроме очень много маленьких производств. В результате в выгодной позиции оказываются компании, работающие в сфере гособоронзаказа и производства специальной экипировки, тогда как предприятия, сосредоточенные на потребительском сегменте, получают недостаточно поддержки.

Лидеры легпрома видят возможности в укрупнении отрасли через консолидацию и разработку адресных региональных программ с мерами поддержки федерального уровня.

Теневой импорт продукции легкой промышленности достигает 500 — 700 млрд руб. в год и занимает существенную часть внутреннего рынка (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 — Структура российского рынка легпрома, в %

Кратное снижение туристических потоков уменьшает теневой импорт. Уход международных брендов освобождает ниши — благодаря этому можно нарастить объемы производства и снизить себестоимость. Временное (на 1 — 2 года) снижение налоговой нагрузки на легкую промышленность может послужить стимулом для импортозамещения.

Вероятно, решить проблему теневого импорта может развитие умеренного ценового сегмента fast fashion. Другими словами, на массовом рынке можно запускать коллекции одежды, копирующие тренды главных мировых недель моды, социальных сетей и т.п.

В основе бизнес-моделей таких компаний лежат следующие решения:

• производство находится недалеко от точек сбыта товаров;
• сроки изготовления одежды сокращены, цикл производства сведен к минимуму — 15 — 20 дней;
• коллекции быстро меняются: каждую неделю обновляется до 35% ассортимента, ни одна модель одежды не «живет» дольше месяца;
• низкие траты на рекламу;
• низкие расходы на размещение и хранение товара;
• идеи модной индустрии быстро копируются.

Быстрое копирование идей и реакция на новые тренды могут сделать импорт слишком медленным в глазах потребителей, в результате чего его доля в РФ начнет снижаться.

Копирование и быстрая адаптация модных трендов позволят российским компаниям представлять продукт, опережая иностранные бренды. В условиях текущей геополитической ситуации юридические риски копирования идей сведены к минимуму.

Снижение реального ВВП может не превышать 5%, что сопоставимо с показателем 2020 года, после которого экономика относительно быстро восстановилась (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 — Прогноз снижения ВВП РФ и реальных доходов населения

Текущий кризис более глубок, и экономика, согласно ожиданиям, будет восстанавливаться медленно. Тем не менее ожидаемый рост не только поддержит спрос и потребление, но и создаст условия для инвестиций.

Снижение реальных доходов населения ослабляет его покупательную способность, однако правительство старается поддерживать внутренний спрос, что смягчает последствия для легкой промышленности.

Вероятно, бюджетный fast fashion позволит вытеснить импортные поставки, осложненные проблемами с логистикой. Дополнительно можно ввести пошлины на импорт, в том числе реализуемый через маркетплейсы.

Таким образом, несмотря на сложности, у российского легпрома появилось окно возможностей. Нужны крупные инвесторы для консолидации и перестройки предприятий.

Дополнительный импульс легкой промышленности может дать новая стратегия ее развития, принятая на уровне страны. В ключевом программном документе должны быть сформулированы стратегические направления развития отрасли в условиях действующего режима ограничений, модернизирована система мер государственной поддержки с учетом как ограничений, так и новых возможностей. Также нужно создать благоприятные условия для консолидации отрасли и вертикальной интеграции производственных компаний в сырье и маркетинг [2].

1.2 Анализ и перспективы развития рынка текстильных материалов

Несмотря на то, что текстильная отрасль имеет самую долгую историю, общая схема производства за несколько тысяч лет не претерпела существенных изменений. На неизменно высоком уровне остается и спрос на текстильную продукцию.

Текстильная отрасль во время кризиса, как и многие другие экономические отрасли, сильно пострадала: многие отечественные текстильные предприятия закрылись, объемы производства и продаж резко сократились. Однако у текстильной промышленности большой потенциал для развития. При правильном подходе этот бизнес отличается высокой доходностью вложений и представляет наибольший интерес для стратегических инвесторов. Как утверждают специалисты, покупка небольшого текстильного производства (с инвестициями до 1,5 — 2 млн руб.) окупается уже через 1,5 — 2 года. С крупными предприятиями ситуация обстоит иначе: они приносят меньше прибыли, возврат инвестиций составляет 4 — 5 лет. Это объясняется тем, что на большинстве российских текстильных производств используется давно устаревшее оборудование и модернизация его требует дополнительных вложений [3].

Всех участников отечественного рынка текстильной продукции можно отнести к одной из четырех основных групп. К первой относятся самые крупные предприятия, которые производят большие партии однотипной продукции. Такой текстиль отличается доступными ценами, но при этом качество продукции может быть невысоким. Многие такие предприятия имеют большой долг перед государством. Они располагаются в регионах и получают статус «социальной значимости», особенно если на них занята большая часть жителей ближайших населенных пунктов — маленьких городов, поселков и районных центров. Большая часть предприятий такого типа уже прекратила свое существование. Причем покупателей больше интересует недвижимость, которая находится в собственности этих компаний, так как их производственная база и маркетинговая составляющая давно должны быть пересмотрены и полностью обновлены. Предпринимателям, которые заинтересованы в развитии текстильного производства, иногда оказывается выгоднее создавать фабрику с нуля, нежели приобретать уже существующее неликвидное предприятие.

Другую, самую большую, группу участников текстильного рынка представляют иностранные производители. Продукция, которая импортируется из азиатских стран, в большинстве своем отличается низким и средним качеством и столь же невысокими ценами. Однако, в отличие от текстиля такой же ценовой категории отечественного производства, импортная дешевая ткань выпускается в большом ассортименте и с более современным дизайном. Доступные цены и привлекательные свойства при сопоставимом качестве позволяют китайским фабрикам успешно конкурировать с российскими. Производители из Америки и Европы поставляют в нашу страну качественные и красивые ткани. Но их стоимость оказывается слишком высокой для отечественных производителей одежды и прочих товаров из текстиля, поэтому доля западных брендов на российском текстильном рынке невелика.

В третью группу входят оптово-торговые компании, которые размещают заказы на производство своей продукции у зарубежных производителей (в основном в Китае), а затем продают текстиль на территории нашей страны под собственными торговыми марками. Их продукция отличается неплохим качеством и доступными ценами. В дальнейшем, по мере своего развития, большинство таких компаний предпочитают создавать собственные производства в России. Они, как правило, не могут похвастаться дорогостоящими активами, но приносят хорошую и стабильную прибыль. Поэтому такие предприятия представляются наиболее привлекательными для инвесторов.

К последней, четвертой, группе относятся мелкие производственные компании. В большинстве случаев это небольшие цеха, которые размещаются в арендованном помещении площадью до 300 м2. Они плохо оборудованы, и основная часть работ на таких производствах осуществляется вручную. Мелкие фирмы, как правило, располагаются в областях, где стоимость рабочей силы намного ниже, нежели в крупных городах. Они активно пользуются услугами транспортных компаний, поэтому их рынок сбыта практически не ограничен. Доходность вложений в такое приобретение составляет по подсчетам специалистов около 80% годовых.

По прогнозам BusinesStat, в 2021 — 2025 гг. по мере восстановления спроса со стороны потребляющих отраслей и населения совокупные продажи тканей в России будут расти темпами 1,4 — 4,5% в год. В 2025 году показатель достигнет 2,75 млрд м2, что превысит уровень 2020 года на 12,6%.

По данным Минпромторга России, производство текстильных изделий за 2022 год составило около 359 млрд руб., что практически на 8% больше, чем в 2021 году. При этом аналитики ИРПЭ показали, что за последний год прядение текстильных волокон снизилось на 21,1%, отделка тканей и текстильных изделий — на 24%, производство прочих текстильных изделий — на 8,1%, производство текстильных тканей — на 3,6%.

По данным Ивановостата, в январе — апреле 2023 года в Ивановской области было произведено 377,1 млн м2 тканей. Из этого объема хлопковых тканей произведено 223,4 млн м2. Доля ивановских хлопковых тканей в общероссийском производстве составила 78,9%. Производство трикотажного полотна предприятиями Ивановской области составило 9,22 тыс. т — на 25,4% больше, чем за тот же период прошлого года. Доля в общероссийском производстве — 66,8% [4].

Текстильная промышленность в России зависит от импортного сырья, импортировались различные виды ткани (в основном, хлопок), а также нити и пряжа. На фоне текущей экономической и политической обстановки объем производства и рынка тканей значительно снизился из-за сложностей с поставками сырья и оборудования и скачущим курсом валюты. По словам экспертов отрасли, расходные материалы подорожали на 20 — 30%. Объем рынка ткани в период с января по июнь 2022 года оценивается в 107,6 млрд руб. — на 67% меньше этого периода в 2021 году. Объем производства тканей с января по май 2022 года составил 737,9 млн м2 тканей (рисунок 1.7). Среди федеральных округов наибольший объем производства тканей пришелся на Центральный федеральный округ — 575,6 млн м2, что составило 78% общего производства.

Рисунок 1.7 — Динамика производства тканей в натуральном выражении, 2017 — май 2022 гг., тыс. м2

Объем розничных продаж тканей в первом квартале 2022 года составил 12,03 млрд руб., что на 10% больше показателя 2021 года за аналогичный период. Средняя цена на ткани за первое полугодие 2022 года — 228,71 руб./пог. м, что на 29% превышает среднегодовой показатель 2021 года.

С 2017 года в России снижается объем производства шелковых тканей. За 5 лет производство сократилось почти в 3 раза (-284%) к 2022 году.

По итогам периода с января по май 2022 года в России было произведено 3,2 млн м2 шерстяных готовых тканей, что на 6% больше показателя 2021 года.

Объем производства хлопчатобумажных тканей в натуральном выражении в январе — мае 2022 года насчитывает 324,7 млн м2. В 2022 году средняя цена производителей на хлопчатобумажные ткани выросла на 88% до 118,4 руб./пог. м. Мировые цены на хлопок выросли из-за жары на 30%, а его запасы продолжают сокращаться. Из-за климатических проблем в основных странах-экспортерах — Соединенных Штатах, Бразилии, Индии, Пакистане — мировые цены на это стратегическое сырье выросли на 30%, рекордную с 2011 года величину. Для России ситуация чревата подорожанием огромного ассортимента товаров, в производстве которых используется хлопок, — от медицинской ваты и марли до одежды и картона.

Объем производства льняных тканей с января по май в 2022 году составил 9,1 млн м2. За год значение показателя сократилось на 16%. К 2022 году средние цены повысились на 68% до 60,5 руб./пог. м.

С января по май 2022 года объем производства тканей ворсовых достиг 4,1 млн м2, сократившись на 11% от уровня января — мая 2021 года.

Расширяется рынок синтетических и искусственных тканей. В период с января по май 2022 года было произведено 218,2 млн м2 тканей из синтетических и искусственных тканей, что на 15% больше показателя 2021 года за этот период. Средние цены производителей на ткани синтетические и искусственные за первое полугодие 2022 года выросли до 264,4 руб./пог. м, однако не достигли уровня допандемийного периода.

Рисунок 1.8 — Структура импорта тканей в РФ в стоимостном выражении, 2021 г., %

Финансовые результаты отрасли свидетельствуют о том, что в первом полугодии 2022 года выручка от продаж текстильных тканей достигла 46,8 млрд руб., что на 49% больше значения 2021 года за период с января по июнь. В первое полугодие 2022 года отрасль производства текстильных тканей достигла пика рентабельности — 12,8%, более чем в 1,5 раза выше показателя января — июня 2021 года. Несмотря на снижение объемов выпуска тканей, инфляция увеличила рентабельность и прибыльность отрасли.

С 2018 по 2021 год импорт тканей в натуральном выражении вырос на 13%. В стоимостном выражении импорт увеличился на 28% до 565,8 млн долл. В структуре импорта текстильных тканей в стоимостном выражении наибольшую долю в 2021 году заняли ткани синтетические — 56,1%, что составило 317,2 млн долл (рисунок 1.8).

В 2021 году экспорт тканей в натуральном выражении составил 142,3 млн м2, что на 49% меньше уровня 2020 года. Стоимостный экспорт хлопчатобумажных тканей составил 41,7 млн долл. — 44,5% от общего экспорта тканей. Средняя экспортная цена на ткани составила 4,01 долл./м2. За 4 года ткань подешевела на 17%.

По объему продаж текстильный рынок в нашей стране занимает второе место после продовольственного. Правда, доля отечественных товаров, представленных на нем, составляет лишь одну пятую от общего объема.

Некоторые сложности в развитии текстильной промышленности появились из-за введения многими европейскими государствами санкций против России. В итоге замечено снижение экспорта продукции этой отрасли.

Отдельные виды товаров стали не востребованы, а полная их реализация в пределах внутреннего рынка очень сложна. Поэтому компании желают снизить себестоимость выпускаемой продукции. В итоге снижается их качество, что негативно влияет на общую экономику страны. Минпромторг России стремится восстановить производство, предоставляя компаниям оптимальные условия для приобретения инновационной техники, которую они могут купить по заниженным ставкам в кредит.

Также оформляются субсидии и пособия для текстильных предприятий, у которых случился кризис по причине невозможности сбыта большой части товаров. А благодаря уникальному оборудованию можно создавать качественную и надежную продукцию без затрат больших средств. К тому же вся работа будет автоматизированной, поэтому не требуется ручной труд сотрудников. Затраты на оплату труда уменьшаются, но это сильно сокращает численность рабочих мест.

Текстильная отрасль в нашей стране достаточно перспективная и привлекательная для инвесторов, хотя сейчас у нее не совсем простые времена. Но кризис происходит почти в каждой сфере по причине заметного снижения экспорта. Государством предпринимаются меры для улучшения ситуации, поэтому совсем скоро можно ждать налаживания состояния этой области.

На протяжении последних нескольких лет текстильная отрасль развивалась наиболее стремительными темпами, по сравнению с другими секторами экономики. Объемы производства увеличивался в среднем на 25 — 30% каждый год [3].

Согласно сдержанно-оптимистическому прогнозу, объем производства текстильных тканей в России к 2035 году может достигнуть 14,2 млрд м2, что позволит сократить импорт тканей. Статистика инвестиционного климата в отрасль производства тканей позитивна, несмотря на политическую и экономическую обстановку в стране, хотя частные инвестиции действительно снизились.

Если в ближайшие 5 лет российская текстильная отрасль действительно сможет освоить большую часть внутреннего рынка, то по данным [5] выйдет на значительные объемы экспорта не только в ближнее, но и в дальнее зарубежье.

Минпромторг России в настоящее время отмечает стабилизацию уровня производства текстильной продукции. В Институте развития предпринимательства и экономики (ИРПЭ) отмечают, что перспективы развития отрасли зависят от того, как быстро в России смогут нарастить сбор и переработку хлопка, производство красителей, оборудования, иных материалов, а также найти альтернативных поставщиков за рубежом. Проблемы связаны и с тем, что ткацкое производство в России развито слабо, спад производства связан с проблемами поставок хлопкового волокна и хлопковой пряжи. Волокно закупается в основном в Казахстане, Таджикистане, Азербайджане, Киргизии. Однако в этих странах активизировались турецкие и иранские компании, нарастившие закупки хлопка. Узбекистан же несколько лет назад перестал экспортировать хлопок и направил все объемы на внутренний рынок. По хлопчатобумажной пряже Узбекистан давал до 80% импорта, однако с 2025 года власти страны планируют запретить экспорт пряжи. То же самое планирует сделать Туркменистан.

Аналитики считают важным увеличить сбор текстиля для вторичной переработки, а также отмечают, что драйвером может стать продолжение реализации реформы расширенной ответственности производителей.

Среди других причин спада производства аналитики называют сложности с логистикой. Значительная часть красителей, фурнитуры, шерстяной пряжи, тканей и оборудования поставлялась из стран Евросоюза. Кроме того, возникли трудности в проведении валютных платежей с компаниями из стран, не вводивших ограничений [6].

1.3 Текстильные предприятия, их географическое положение

Текстильная промышленность является составной комплексной легкой отрасли, включающей более чем 20 подотраслей, сформированных из нескольких основных производств, объединенных по сырьевому признаку (льняное, хлопчатобумажное, шерстяное, шелковое), а также трикотажное производство. Намечается тенденция к развитию унифицированных производств, оснащенных универсальным оборудованием и технологиями, позволяющими производить отделку и облагораживание текстильных материалов, различного и многокомпонентного сырьевого состава. Существуют производства, сменившие ассортиментный ряд, например, с льняных тканей на хлопчатобумажные или с хлопчатобумажных на хлопкополиэфирные или вискозополиэфирные ткани.

Текстильная промышленность РФ имеет широкую географию с преимущественным расположением производств в Центральных районах (рисунок 1.9), имеющих емкие и стабильные водные ресурсы, а также в районах производства сырья, размещения потребителя или квалифицированных трудовых ресурсов. К отраслям с ориентацией на сырье относят, например, производства первичной переработки сырья (ПОШ), льняную промышленность; с ориентацией на потребителя — шерстяную; а с ориентацией на оба фактора — хлопчатобумажную, шелковую, трикотажную.

Рисунок 1.9 — Основные текстильные предприятия Центрального экономического района РФ

В зависимости от вида перерабатываемого сырья текстильную промышленность условно подразделяют на отрасли, которые, в свою очередь, могут включать следующие производства:

1. Производство по первичной обработке текстильных волокон (сырья):

• хлопкоочистительные заводы для очистки хлопка-сырца и для отделения волокон хлопка от семян и упаковки их в кипы;
• фабрики для мытья шерсти (шерстомойки), ее сортировки, удаления примесей, жиропота и упаковки волокна в кипы;
• заводы по первичной обработке лубяных волокон, где производится выделение волокон из стеблей и их очистка, упаковка в кипы;
• заводы по первичной обработке коконов, включающей запаривание коконов, их высушивание и упаковку в ящики.

2. Трикотажное производство — совокупность механических технологических процессов, обеспечивающих формирование трикотажного полотна или трикотажных изделий из пряжи и химических нитей путем вязания и отделочного производства. Это производство по принятой в РФ организационной системе является самостоятельной отраслью промышленности.

3. Отделочные производства — часть или совокупность механических, физических, тепловых, химических и биохимических процессов, обеспечивающих поэтапное и полное облагораживание текстильных материалов (тканей, трикотажных полотен, изделий), включая подготовку (расшлихтовка, отварка, мерсеризация, беление), колорирование (печатание, крашение) и заключительную (финишную) отделку.

4. Производства технических тканей, предполагающие получение функциональных свойств материалам (водостойкая, огнестойкая, термостойкая и др.) в результате пропиток или покрытий полимерными композициями.

По данным ОКПД 2, за 2019 год в легкой промышленности было зарегистрировано более 22 тыс. предприятий. Из них 30% производят текстиль. Наибольшая концентрация предприятий легкой промышленности находится в Москве, Санкт-Петербурге, Московской и Ивановской областях.

Среди ведущих производителей хлопчатобумажных тканей можно назвать ОАО ХБК «Шуйские ситцы», ООО «ТДЛ Текстиль», ГК «НОРДТЕКС», ООО «Камышинский текстиль», ООО «Ивмашторг», АО «БМК Текстиль» (в составе «БТК Групп»), ООО «Вологодский текстильный комбинат». Основной ассортимент выпускаемой продукции — ткани для постельного белья и домашнего текстиля, а также ткани для спецодежды.

Крупнейшие производители трикотажного полотна — это компании «Текстиль-Индустрия», ООО «Протекс», ООО «Унтекс», «Юникор», «FABREEX».

Ведущими производителями технических тканей являются компании «Эмитекс», Сурский комбинат технических сукон, ТД «Основа», «М-Текстиль», «Тентов», «Фабитекс», «Техноткань-Урал» и др.

Рисунок 1.10 — Динамика объемов производства тканевого полотна в РФ за 2017 — 2021 гг, млн м2

Динамика производства тканевого полотна в натуральном выражении имеет волнообразный характер, однако в целом за 2017 — 2021 гг. можно отметить тенденцию к росту. По итогам 2021 года объем производства тканевого полотна в России составили 1889,0 млн м2, что превысило объемы 2017 года на 13,3%, однако относительно 2020 года на фоне высокой базы производство сократилось на 2,0% (рисунок 1.10).

За первый квартал 2022 года производство тканевого полотна в России составило 737,9 млн м2, что на 8,0% ниже аналогичного периода предыдущего года.

В рамках программы государственной поддержки отрасли госкорпорациями закуплено около 45% текстильных изделий, не входящих в прочие группировки.

Динамика совокупного объема выручки крупнейших производителей тканевого полотна в 2021 году по оценке ГидМаркет увеличилась на 20,7% относительно 2020 года. В целом за исследуемый период совокупная выручка крупнейших игроков увеличилась на 53,2% [7].

1.4 Основное сырье, используемое в текстильной промышленности

Основой материалов являются волокна, отличающиеся составом, строением, свойствами. Их различают по способу получения и химическому составу, поскольку именно от них зависят характеристики будущих изделий (волокна бывают натуральными и/или химическими). К первым относятся растительные, животные минеральные. Это хлопок, лен, шерсть, шелк. Химические волокна создают на заводах. Они бывают искусственными и синтетическими. Искусственные создают на основе высокомолекулярных природных соединений, которые получаются при развитии и росте волокон. Это касается целлюлозы, фиброина, кератина. В итоге получаются вискоза, штапель, модал. Такие материалы отлично пропускают воздух, надолго сохраняют сухость и приятны на ощупь. Сейчас эти ткани применяются в текстильной промышленности, и с помощью новых технологий они подобны натуральным [8].

Текстильной продукцией называются ткани и готовые изделия из различных натуральных и синтетических волокон. Среди наиболее распространенных натуральных тканей можно назвать хлопчатобумажные, которые производятся из чистого хлопка или из хлопка в смеси с другими волокнами. Хлопок производится из мягких волосков на семенах растения хлопчатника и состоит из натурального полимера — целлюлозы. Каждое волокно представляет собой примерно тридцать слоев целлюлозы. Хлопчатобумажные ткани могут различаться по внешнему виду, в зависимости от плотности: к самым тонким относится батист, к средним по плотности — бязь, сатин, ситец, фланель, сукно, а к самым плотным — джинсовая ткань.

Льняное волокно вырабатывается из одноименного однолетнего растения из семейства льновых. Так как волокна льна обладают низкой эластичностью и в связи с этим плохо сплетаются между собой, производство такой ткани обходится дороже хлопчатобумажной. Ткани изо льна достаточно жесткие на ощупь, кроме того, на их поверхности видны характерные утолщения волокон.

Перспективным направлением, способным решить вопрос с сырьевым обеспечением текстильных предприятий России, особенно для производства тканей технического назначения, является культивация технической конопли. В России ее в промышленных масштабах выращивают в Мордовии, Курской, Нижегородской, Пензенской областях. «Мордовские пенькозаводы» получают грубое волокно для технического текстиля. В Пензе занимаются выведением и поддержанием сортов. Есть проекты по производству конопляной целлюлозы. По данным Ассоциации производителей льна и конопли, в Ивановской области сеют универсальные сорта — в зависимости от сроков уборки можно получать разное волокно и семена. Проект по организации полного цикла производства и переработки технической конопли в Ивановской области — крупнейший в стране. С июня 2022 года идет переработка лубяного волокна. Аналоги есть только в Китае. Заручившись поддержкой региональных властей, инвестор за два года засеял полторы тысячи гектаров, приобрел технику и проблемную фабрику «Южтекс» — преемницу основанной в XIX веке «Мануфактуры Балина». Всего у компании в регионе четыре предприятия. Объем инвестиций на 2023 год ожидается на уровне четырех-пяти миллиардов.

Натуральный шелк производится из коконов тутового шелкопряда. Шелковое волокно состоит из двух шелковинок, которые скрепляются между собой при помощи особого вещества — серицина. Длина такой нити составляет от 400 до 1200 м. Коконы обрабатывают паром, который размягчает серицин, высушиваются, после чего шелковинки аккуратно разматываются и скручиваются в нити. Благодаря своей прочности и эластичности шелк является основой для производства многих текстильных материалов (к примеру, атласа, газа, бархата).

Шерсть — это волокно натурального (животного) происхождения, которое применяется для прядения и ткачества как в чистом виде, так и в смеси с другими видами волокон. В большинстве случаев производители используют овечью шерсть. Реже ткань производится из шерсти других животных (кашмирской козы, ламы-альпаки, викуньи, верблюда и пр.). Каждый волосок шерсти высокого качества имеет три слоя. Верхний слой состоит из множества чешуек, которые перекрывают друг друга. Второй слой состоит из ороговевших клеток веретенообразной формы, а третий, внутренний, слой имеет пористую структуру. Ткань, которая производится с использованием шерстяных волокон, хорошо сохраняет тепло, не мнется, отлично впитывает влагу и запах.

Искусственные волокна, к которым относятся вискозные и ацетатные, получают путем химической переработки натуральных волокон. Вискозные ткани по химическому составу близки к хлопковым тканям. При этом они имеют ряд преимуществ — привлекательный внешний вид, хорошие гигиенические свойства, шелковистость. Ацетатные ткани легкие, гладкие и имеют более блестящую поверхность, нежели шелковые ткани. Однако они не отличаются прочностью (особенно во влажном состоянии) и не очень гигиеничны.

Полиамидные ткани (капрон, нейлон) имеют гладкую поверхность, обладают высокой прочностью и устойчивостью к износу, но они не впитывают влагу, зато легко впитывают жир и поэтому негигиеничны. Полиэстеровые ткани (в чистом виде или в смеси с натуральными волокнами) относятся к числу самых распространенных видов текстиля, который используется для производства одежды [3].

1.5 Основные подотрасли текстильной промышленности

1.5.1 Производство хлопчатобумажных тканей. Ассортимент тканей

Основной ассортимент выпускаемой продукции — ткани для постельного белья и домашнего текстиля, а также ткани для спецодежды.

По оценкам BusinesStat, в 2018 — 2022 гг. продажи хлопчатобумажных тканей в России выросли на 20%: с 971 до 1165 млн м2. Увеличение отмечалось ежегодно. В 2022 году темп прироста продаж был самым низким за пятилетие — всего 1,2%. Росту продаж препятствовал высокий уровень цен, вызванный, в свою очередь, подорожанием хлопкового сырья на мировом рынке. В 2018 — 2022 гг. доля отечественной продукции в продажах хлопчатобумажных тканей в России сократилась с 74% до 64%. По климатическим причинам масштабное культивирование хлопчатника в России невозможно. Среднеазиатские республики, поставляющие хлопковое сырье в РФ, прежде всего Узбекистан, активно наращивают мощности собственной текстильной промышленности. Руководство республик стремится сосредоточить всю цепочку переработки хлопкового волокна, от выращивания хлопчатника до производства готовых изделий, на своей территории. Начиная с 2020 года Узбекистан прекратил экспорт хлопка-сырца. В 2020 — 2022 гг. российские хлопкопрядильные предприятия испытывали нарастающий дефицит сырья, в результате чего в 2022 году производство хлопчатобумажной пряжи в России сократилось на 23%.

Российская ткацкая промышленность пострадала от прекращения экспорта хлопка-сырца из Узбекистана меньше, чем прядильная: основным сырьем для ткацкой промышленности служит уже готовая пряжа иностранного производства, поставки которой пока осуществляются в прежних объемах. Однако власти Узбекистана намерены сокращать также и экспорт пряжи: есть сведения о планах по полному его прекращению начиная с 2025 года. Учитывая важность поставок хлопкового сырья из среднеазиатских республик для сохранения ткацкой промышленности России, отечественные производители ожидают от правительства принятия мер по решению возникших проблем. Тем не менее, по прогнозам BusinesStat, в 2023 — 2027 гг. доля отечественной продукции в продажах хлопчатобумажных тканей в России продолжит сокращаться [9].

В таблице 1.1 представлены статистические данные по производству хлопчатобумажных тканей в период с 2017 по 2022 год. по данным Росстата.

Таблица 1.1

Производство основных видов текстильных изделий <1>

Ткани из хлопка делят на две большие группы: бытовые (80%) и технические. Поверхностная плотность на 1 м2 для хлопчатобумажных тканей составляет 45 — 850 г. По этому свойству материалы делят на: легкие — до 100 г; средние — от 100 до 200 г; тяжелые — более 200 г.

Материалы по характеру отделки бывают суровыми, гладкокрашеными, отбеленными, меланжевыми, набивными, мулинированными, мерсеризованными, немерсеризованными, аппретированными, неаппретированными и др.

На практике для удобства ткани из хлопка разделяют на 17 больших групп: бельевую, ситцевую, бязевую, сатиновую, плательную, одежную, тиковую, подкладочную, ворсовую, платочную, группу суровых тканей, полотенечную, одеяльную, мебельно-декоративную, упаковочные ткани, группу технических тканей, группу марли. Деление на группы, а затем подгруппы осуществляют по следующим признакам: назначению; особенностям строения; отделке; сезонности.

Предприятия хлопчатобумажной промышленности, главным образом ее отделочные производства, выпускают различный ассортимент тканей как чисто хлопчатобумажных, так и смешанных. При содержании синтетических или искусственных волокон до 50% ткани условно относят к ассортименту хлопчатобумажной промышленности, а при содержании более 50% — к ассортименту шелковой отрасли.

Ткани ситцевой группы обычно опаливают с одной стороны, которую затем считают лицевой, частично мерсеризуют и подвергают полному циклу беления. Ситцы выпускаются в основном в набивном виде, в незначительных объемах — гладкоокрашенными. В связи с энергозатратностью, трудоемкостью и существенным водопотреблением исчезли вытравные и резервные рисунки по окрашенным тканям, уменьшается применение многовальных грунтовых рисунков, рисунков с прямыми клетками и целый ряд других трудных в техническом отношении и опасных в экологическом плане технологий колорирования. В то же время в последние годы неоправданно снизился уровень набивных тканей одежной группы с грунтовым печатным рисунком активными красителями и бельевых тканей с белоземельным орнаментом пигментными красителями.

Ткани бязевой группы могут выпускаться как гладкокрашеными, так и печатными в зависимости от покупательского спроса. Современные бязи могут включать до 15% льняного котонина. Ткани используют главным образом для постельного белья, а также, например, для изготовления белых халатов медицинских и других работников, т.е. ткани используют в тех случаях, когда требуются белые прочные ткани. Степень белизны бельевых тканей должна быть не менее 82%. В состав бязевой подгруппы входят также ткани для пеленок, выпускаемые в отбеленном виде без нанесения аппретов с поверхностной плотностью около 85 г/м2.

Сатиновая группа вырабатывается сатиновым переплетением с уточным перекрытием на лицевой стороне. Сатиновая группа насчитывает 30 артикулов тканей. В зависимости от вида применяемой пряжи различают кардные и гребенные сатины. В отдельных случаях выпускают полугребенные сатины из основы кардного прядения и утка гребенного прядения. Сатины выпускают отбеленными, гладкокрашеными и с печатными. Все ткани сатиновой группы подвергают тщательному опаливанию с лицевой стороны, мерсеризуют (не мерсеризуют сатины, выработанные из мерсеризованной пряжи или хлопка высоких номеров, а также с вложением вискозного и полиэфирного волокна).

Ткани платьевой группы в ассортименте хлопчатобумажных тканей бытового назначения не многочисленны и подразделяются на следующие подгруппы: демисезонную, летнюю, зимнюю и ткани из смеси хлопка с химическими волокнами. Демисезонная подгруппа включает все сорочечные, рубашечные, платьевые и платьево-костюмные ткани, широко востребованные швейной промышленностью и требующие импортозамещения. Их изготовляют из хлопчатобумажной, хлопкополиэфирной с содержанием до 45% полиэфирного волокна, однониточной и крученой в два сложения, кардной и гребенной пряжи различной линейной плотности. Ткани демисезонной подгруппы выпускают и основном в печатном и гладкокрашеном виде. Отдельные ткани этой подгруппы по желанию заказчиков могут выпускаться отбеленными. В последнее время для улучшения потребительских свойств (внешний вид, малоусадочность, износостойкость, комфортность и др.) наметилась тенденция к увеличению производства смешанных тканей демисезонной подгруппы, главным образом путем применения пряжи из 30 — 45% полиэфирного и 30 — 55% хлопкового волокон.

Летняя подгруппа платьевой группы тканей включает более 50 артикулов в основном сравнительно тонких и легких платьевых хлопчатобумажных тканей. Изготовляют ткани полотняным или сложными переплетениями. К зимней подгруппе относятся ткани с начесом: фланели и байки с двусторонним начесом, бумазеи с односторонним начесом. Ткани данной подгруппы выпускают отбеленными, гладкокрашеными и печатными. Значительное количество фланели оформляется рисунками с детской тематикой. Одежная группа тканей подразделяется на следующие подгруппы: гладкокрашеные, ткани специального назначения, меланжевые и пестротканые, зимняя подгруппа.

Подгруппа гладкокрашеных тканей состоит из более чем 70 артикулов. Сюда входят различные саржи, диагонали, молескины, плащевые и палаточные полотна, репсы и другие ткани с различными фирменными названиями, большое количество гладкокрашеных тканей для пошива специальной защитной и форменной одежды для различных отраслей народного хозяйства.

Подгруппа меланжевых и пестротканых тканей включает до 50 артикулов. Меланжевые и пестротканые ткани вырабатывают в производствах из пряжи, изготовленной из крашеного хлопка или его смесей с синтетическими волокнами. Для обеспечения высоких показателей качества готовых меланжевых тканей необходимо вводить в смесь с хлопком полиэфирные волокна, окрашенные в массе. Эти ткани предназначены для пошива повседневной одежды, в том числе спортивной и рабочей (костюмов, брюк, юбок, курток, детской одежды). Вырабатывают их или из меланжевой пряжи, или пестроткаными из пряжи, разноокрашенной по основе и утку.

Для джинсовых тканей, кроме хлопчатобумажной, используют хлопковискозную, хлопковискознополиэфирную пряжу. Поверхностная плотность тканей — 200 — 450 г/м2. Для производства применяют хлопчатобумажную основу, окрашенную в темно-синий цвет красителем индиго, и суровый уток. Возникает необходимость в оснащении меланжевых производств линиями для непрерывного процесса крашения основы красителем индиго с одновременным шлихтованием.

Подгруппа тканей для зимней одежды включает около шести артикулов широко востребованных и актуальных тканей, требующих импортозамещения. К этим тканям относятся хлопчатобумажные сукно, замша, вельвет и др. Их выпускают в сравнительно небольших объемах для верха зимней одежды. На поверхности тканей формируется плотный начес с помощью различного ворсовального оборудования. Ткани изготовляют из пряжи, вырабатываемой в меланжевых производствах из окрашенного хлопка.

Вафельные полотенечные ткани выпускают в основном отбеленными, реже оформленными различными печатными тематическими рисунками. Для изготовления марлевых тканей применяют чисто хлопчатобумажную однониточную кардную пряжу и с вложением до 30% вискозного волокна. Марлю в отбеленном виде применяют для изготовления бинтов и перевязочных средств в медицинской промышленности, а также в отбеленном и суровом виде для бытовых целей.

Расширение ассортимента и повышение качества тканей мебельно-тиковой группы основаны на широком использовании смеси с полиэфирным волокном, что позволяет резко повысить износоустойчивость тканей. Будут продолжаться работы по замене хлопчатобумажных тканей технического назначения хлопкополиэфирными тканями из синтетических волокон, что позволит увеличить срок их эксплуатации и высвободить хлопок для производства тканей бытового назначения.

Наряду с повышением показателей физико-механических свойств тканей, нужно эффективно использовать различные технологические приемы для улучшения художественно-колористического оформления. С точки зрения экологизации процессов колорирования необходима активация развития технологий крашения хлопчатобумажной пряжи и тканей с использованием красителей высокой степени фиксации (активных и кубовых), а синтетических материалов — с применением высокотемпературных технологий крашения дисперсными красителями. Использование данного подхода позволит реализовать стратегию ликвидации некоторых стадий в отделочном производстве с обеспечением более рационального подхода к энерго- и ресурсосбережению. Эта работа должна проводиться с учетом сложившихся исторических традиций, покупательского спроса в различных регионах страны, стратегий эффективного импортозамещения данных групп тканей.

1.5.2 Шелковое текстильное производство. Ассортимент тканей

С 2017 года в России снижается объем производства шелковых тканей. За 5 лет производство сократилось почти в 3 раза (-284%) к 2022 году. В 2022 году производство шелковых тканей в погонных метрах увеличилось на 52% до 70,1 тыс. В марте 2022 года цены возросли на 6% за месяц, после чего темпы роста потребительских цен на ткани из шелка замедлились (рисунок 1.11).

Рисунок 1.11 — Динамика производства шелковых тканей в натуральном выражении, 2017 — 2022 гг., тыс. м2

Увеличение цены на ткань платьевую из искусственного или синтетического шелка по итогам периода 2022 года составило 14% до 345,6 руб./м2. В 2022 году отрасль производства шелковых тканей достигла пика рентабельности — 10,15%, на 68% выше показателя 2021 года.

В натуральном выражении шелковые ткани в последние годы заняли 0,01% общего экспорта текстильных тканей, или 14 тыс. м2. Стоимостной объем экспорта тканей шелковых составил 150,9 тыс. долл., что на 84% больше показателя 2020 года. Цена импорта на ткани шелковые составила 17,43 долл./м2, что на 19% меньше показателя 2020 года.

Шелковые ткани вырабатываются из натурального волокна, искусственных и синтетических волокон. К настоящему времени доля натурального шелка в балансе шелковой промышленности снизилась и составляет менее 3%. Ведущее место в шелковой промышленности занимают ткани, вырабатываемые из искусственных и синтетических волокон. Шелковые и синтетические ткани являются вторым по величине потребления сегментом отечественного рынка тканей (24%), хотя производится их чуть более 5% от общего объема. Доля тканей из натурального шелка крайне мала, тканей из химических волокон, а также смесовых выпускается более 99%. Ткани российского производства в этом сегменте составляют немногим более 20% внутреннего рынка, остальное — импортная продукция. Импортируются в основном ткани из искусственных и синтетических волокон и нитей (93% всех поставок), сырье для производства которых в России практически отсутствует. В настоящее время отечественная шелковая промышленность зависит от импорта шелка-сырца на 100%, химических волокон и нитей — на 60%. В товарообороте доля этих тканей высока, поскольку шелковые ткани в среднем примерно в 4 — 5 раз дороже хлопчатобумажных, но вдвое дешевле шерстяных. В натуральном выражении объем выпуска шелковых тканей сопоставим с производством тканей из льна.

Одним из направлений совершенствования текстильного производства является изменение характера сырьевой базы, а именно повышение доли использования химических волокон. Уже сейчас в шерстяной отрасли доля химических волокон составляет 48 — 50%, в хлопчатобумажной — 15 — 20%, в трикотажной — 40%, в шелковой — 90%. Дальнейшее развитие сырьевой базы будет обеспечено за счет производства модифицированных химических волокон и нитей с заданными свойствами. Широкое использование в качестве сырья искусственных и синтетических волокон снизило зависимость от поставок натурального сырья из Средней Азии, Закавказья, Молдавии и с Украины, где разводят тутовый шелкопряд.

Исторически сложившаяся концентрация производства шелковых тканей в Центральном районе обусловлена выгодным транспортно географическим положением, квалификацией рабочей силы, сосредоточением населения. Район дает более 2/5 общероссийского выпуска тканей из шелка. Основные предприятия сосредоточены в Москве и Московской области (Наро-Фоминск, Павловский Посад, Орехово-Зуево). Действуют предприятия в Киржаче (Владимирская область), Кораблино (Рязанская область), Твери, Ярославле. Значительными объемами производства отличаются также Поволжье (Балаково), Урал (Оренбург, Чайковский), Западная (Кемерово) и Восточная (Красноярск) Сибирь, которые обеспечивают более 2/5 производства шелковых тканей в России. Объем выпуска варьируется от 20 тыс. до 150 млн м2.

Зависимость России от зарубежных поставок химических волокон и нитей для легкой промышленности подрывает экономическую безопасность страны. В целом, отсутствие производства современных химических волокон и нитей в требуемом объеме и ассортименте усугубляет кризисное состояние текстильной и легкой промышленности России, обедняет потребительский рынок товаров народного потребления, существенно сокращая число рабочих мест, а государство лишается значительных налоговых поступлений. Намеченные ранее крупные организационные и экономические меры по развитию и совершенствованию сырьевой базы, увеличению производства химических волокон и нитей, в том числе новых модификаций, остаются нереализованными, что отрицательно сказывается не только на обеспечении текстильного производства сырьем, но и не позволяет существенно увеличить выпуск конкурентоспособной продукции.

Из дальнего зарубежья приобретаются в основном химические волокна: хлопкоподобные и шерстоподобные, а также волокна для нетканых материалов и для набивки швейных изделий, в том числе бикомпонентные, антимикробные, полые, силиконизированные, шарообразные, низкоплавкие, спиральноизвитые, пониженной горючести и другие.

Производства вискозного штапельного волокна и комплексных нитей в России больше нет. Рост их потребления (40 — 50%) обеспечен за счет импорта.

На шелковые ткани приходится менее 1% общего объема импорта тканей в стоимостном выражении (по итогам, например, 2021 года цена на импортные шелковые ткани выросла на 73% и достигла 8,5 долл./м2).

Синтетические волокна (в форме полиэфирной комплексной нити, а также штапельного волокна) продолжают занимать рыночные доли натуральных волокон (в основном хлопка).

К числу наиболее значимых предприятий отрасли можно отнести предприятия в Ростовской и Саратовской областях, предприятие в г. Курске, Самарской и Тверской областях. Основные производства синтетических тканей находятся в Центральном федеральном округе.

Ассортимент тканей, выпускаемых шелковой промышленностью, широко варьируется в связи с тем, что для выработки тканей, наряду с натуральным шелком, используются различные химические волокна, а также их смеси друг с другом. В настоящее время в сырьевом балансе шелковой промышленности химические волокна составляют 96 — 97%, на долю шелка приходится 3 — 4%. Для производства тканей используются полиэфирные, полиамидные, полиакрилонитрильные, вискозные, ди- и триацетатные волокна и нити, а также природное хлопковое и льноволокно. Разнообразие ассортимента достигается за счет применения различных видов текстильных нитей и переплетений, что позволяет получать ткани различных оригинальных структур, изменять поверхность ткани, улучшая ее внешний вид и художественное оформление.

Ассортимент тканей, выпускаемых шелковой промышленностью, включает платьевые, платьево-костюмные, костюмные, подкладочные, сорочечные, плащевые, курточные, галстучные, зонтичные и мебельно-декоративные ткани. В ассортимент входят также штучные изделия: платки головные, покрывала, скатерти и др. Классификацию текстильных нитей, используемых для выработки шелковых тканей, производят по составу сырья, способу получения, структуре, виду отделки и назначению. В зависимости от состава сырья текстильные нити подразделяются на однородные, состоящие из нитей или волокон одной природы, неоднородные (смешанные), состоящие из нитей или волокон разной природы. По способу получения текстильные нити делят на прядомые (пряжу) и непрядомые (мононити, комплексные нити и др.).

Одним из основных направлений улучшения качества тканей и расширения области применения химических нитей является создание и использование различных нитей новых структур: фасонных, профилированных, текстурированных, комбинированных.

Все ткани, выпускаемые шелковой промышленностью, делятся на бытовые и технические. Шелковые ткани подразделяются на группы по назначению, сырьевому составу, способу производства, способу отделки, виду нитей или пряжи и другим признакам. В зависимости от вида применяемого сырья весь ассортимент шелковых тканей разделен на восемь групп.

Ассортимент шелковых тканей бытового назначения будет развиваться благодаря созданию принципиально новых структур пониженной материалоемкости с улучшенными гигиеническими и эксплуатационными свойствами, в современном художественно-колористическом оформлении, в том числе с цифровой печатью на текстильных принтерах, широкому применению сырья новых и модифицированных видов, а также различных отделок (плиссирование, водо-, грязе-, маслоотталкивающих и др.) Отделка шелковых тканей на основе химических волокон должна учитывать их специфические свойства и требует подготовки и беления врасправку или эжекторах, термостабилизации, крашения на специализированных линиях.

Шелковой промышленностью выпускается довольно широкий и разнообразный ассортимент тканей из вискозного волокна. Для выработки тканей используют как вискозные нити пологой и креповой крутки, так и вискозные штапельные волокна. 65% объема вискозных волокон производится интегрированными компаниями, технологическая цепочка которых включает производство растворимой целлюлозы и волокон/нитей (в основном это крупнейшие зарубежные компании).

Современный завод по производству вискозных волокон окупается при минимальном объеме производства в размере 100 — 150 тыс. т в год. Причем существует потенциал роста внутреннего спроса на вискозное волокно и нити порядка 20 — 25 тыс. т. Повышение локализации производства готовой продукции с 20% до 40% увеличит внутренний спрос еще на 70 — 80 тыс. т. Однако, несмотря на это, внутренний спрос в среднесрочной перспективе не сможет обеспечить загрузку нового предприятия без развития экспорта.

Целлюлоза производится из хвойных пород (здесь есть свои проблемы и перспективы). Объем производства целлюлозы в России составляет около 8 млн т, наша страна находится на 8 месте в мире по этому показателю. При этом производство целлюлозы имеет большой экспортный потенциал. На экспорт, преимущественно в Китай, уже идет около 2,2 млн т, и это сотрудничество можно развивать.

Производство растворимой целлюлозы обладает высоким экспортным потенциалом. Россия вполне может занять рынки многих стран мира. Планируется реализовать проект по строительству двух комбинатов по производству растворимой целлюлозы мощностью 250 — 300 тыс. т в год и отдельным направлением развить цепочку производства вискозного волокна для легкой промышленности.

В качестве актуальных вопросов для производителей целлюлозы можно назвать нехватку современных производственных мощностей (базы), недоинвестирование сегмента, а также тот факт, что отрасль сильно консолидирована и поделена между несколькими крупными холдингами, в том числе с зарубежными собственниками.

Однако в решении этих вопросов уже есть положительные результаты, в том числе связанные с импортозамещением. Например, успехи можно отметить в сегменте санитарно-гигиенических изделий. За последние шесть лет доля импортной продукции снизилась с 53% до 8% — за счет локализации производств международных игроков.

Кроме того, практически все крупные целлюлозно-бумажные комбинаты в Иркутской и Архангельской областях (группа «Илим»), в Республике Коми (АО «Монди СЛПК») и Карелии (группа «Сегежа») провели масштабные реконструкции, что позволило обновить производства и уже на 30% увеличить выпуск целлюлозы.

Для производителей хвойной и лиственной целлюлозы в рамках кластеров планируется создать особый налоговый режим, ведь, по экспертным оценкам, к 2030 году прогнозируется мощное увеличение мирового спроса на хвойную целлюлозу (с 27,4 млн т в 2015 году до 35 млн т в 2030 году), на лиственную целлюлозу (с 7,2 млн т до 50 млн т).

Другим интересным сегментом является производство вискозной целлюлозы, спрос на которую удвоится за последующие 15 лет (до 16 млн т). Факторы, влияющие на этот сегмент, — замещение хлопка вискозой при производстве одежды, замещение продуктов нефтехимии в других сегментах. В России вискозная целлюлоза не производится, а ожидаемый спрос на вискозную целлюлозу в стране к 2030 году составит порядка 130 тыс. т.

Широкое распространение в настоящее время получили ткани из смеси полиэфирных и вискозных волокон. По целевому назначению это сорочечные, платьево-костюмные, плащевые ткани, а также ткани для спортивной одежды. Они вырабатываются из смешанной лавсано-вискозной пряжи, содержащей не менее 50% полиэфирного волокна, или из вискозных комплексных нитей в основе и лавсано-вискозной пряжи в утке.

К главным положительным сторонам лавсана следует отнести следующие качества: плохая сминаемость; негорючесть; светоустойчивость; износостойкость; прочность и мягкость, гладкость; устойчивость к действию большинства органических растворителей, а также кислот и щелочей; отсутствие истираемости; ткань не поддерживает развитие живых микроорганизмов (грибков, клещей, бактерий и прочих); ударопрочность; устойчивость к растяжению. Безусловно, такой набор положительных характеристик не может остаться незамеченным. Именно поэтому области применения изделий из полиэфира очень широки, охватывают большинство отраслей народного хозяйства.

Однако есть и недостатки. К ним следует отнести следующие моменты: тяжело поддаются окраске, поэтому сочных и ярких оттенков у таких тканей не встречается; сильно электризуются, так как сами диэлектрики; если взять истинный, не обработанный специальными методами полиэстер, то он будет достаточно жестким материалом. Все перечисленные недостатки легко устраняются добавками определенных веществ в процессе производства волокна. Поэтому существенного значения они не имеют [12].

Основными производителями полиэфирных волокон являются предприятия: АО «Каменскволокно», ООО «Курскхимволокно», ПАО «Куйбышевазот», АО «Текскор», ОАО «Щекиноазот», ООО «Аргон», ОАО «Химволокно», АО НПП «Термотекс», ООО ХК «Спецтехноткань», ООО «Промтекс», ООО «Лирсот».

Объем рынка ткани в период с января по июнь 2022 года снизился на 67% в сравнении с 2021 годом.

1.5.3 Современное состояние и перспективы производства лубяных культур. Ассортимент льняных тканей

Доля льняных тканей от общего объема выпускаемых тканей составляет на российском рынке около 5%. Потребности внутреннего рынка на 80 — 90% обеспечивают отечественные производители. Активизируется внедрение на отечественный рынок льняных тканей зарубежного производства, в том числе выработанных на основе котонина. Столь малая доля льняных тканей на российском рынке объясняется тем, что производители отечественного текстиля охотнее работают с хлопчатобумажными тканями, поскольку технологии их отделки дешевле льняных и спрос на них выше. Льняные ткани традиционно более дороги, что связано с большими затратами на сырье и обработку ткани. Из-за дороговизны льняных изделий более трети продукции отечественных фирм идет на экспорт в страны ЕС, США и Канаду и др., где уровень доходов населения выше и льняная продукция пользуется спросом. Основу экспорта составляют льняные ткани с низким уровнем обработки, окрашивание и оформление полотна осуществляются за границей.

Согласно концепции развития текстильной промышленности расширение производства продукции изо льна может быть обеспечено освоением новой технологии переработки короткого льна в котонин и широким использованием его для производства льняных и льносодержащих смесовых изделий с замещением части импортного хлопка, а также переходом от выпуска преимущественно товарных и других изделий производственно-технического назначения на производство льняных и льносодержащих костюмно-плательных, сорочечных, бельевых тканей, трикотажных изделий, а также изделий медицинского назначения.

По итогам 2021 года импорт тканей в стоимостном выражении вырос на 32% до 565,8 млн долл. В натуральном выражении импорт сократился на 6%; 0,28% импорта в натуральном выражении пришлось на льняные ткани. В 2021 году экспорт тканей в натуральном выражении составил 142,3 млн м2, что на 49% меньше уровня 2020 года. На льняные ткани пришлось 4,5% объема экспорта ткани из России.

В разделе рассматривались следующие виды тканей льняных: ткани льняные и полульняные грубые, ткани льняные постельные, ткани льняные одежные, ткани льняные полотенечные и ткани льняные прочие. Среди видов льняных тканей наибольшую долю в производстве с января по май 2022 года занимают льняные и полульняные грубые ткани — 55,21%, или 5 млрд м2.

Производство льняных тканей с января по май в 2022 году сократилось на 16% до 9,1 млн м2 (рисунок 1.12); 98% общего объема производства льняных тканей пришлось на Центральный федеральный округ.

Рисунок 1.12 — Динамика производства льняных тканей в натуральном выражении 2017 — май 2022 гг., тыс. м2

В 2022 году в России льняных тканей было отгружено на 37% меньше — 3,4 млн м2.

В 2022 году средние цены повысились на 68% до 60,5 руб./погонный м.

По итогам 2021 года цена на импортные ткани льняные достигла 2,85 долл./м2, что на 9% больше показателя 2020 года.

Основными поставщиками тканей льняных в 2021 году выступали Беларусь, Китай и Турция. Экспорт в натуральном выражении достиг 2,1 млн м2 ткани из льна. На рисунке 1.13 показаны ведущие страны экспорта льняных тканей в 2021 г. Цена на ткани льняные составила 2,03 долл./м2.

Рисунок 1.13 — Ведущие страны экспорта льняных тканей в 2021 г., %

Россия поставляла ткани льняные до 2021 года Германии и США. Согласно сдержанно-оптимистическому прогнозу, объем производства текстильных тканей в России к 2035 году может достигнуть 14,2 млрд м2, что позволит сократить импорт тканей. Статистика инвестиционного климата в отрасль производства тканей позитивна, несмотря на политическую и экономическую обстановку в стране, хотя частные инвестиции действительно снизились [13].

Производство льняных тканей и изделий, с точки зрения ресурсной базы, является традиционной отраслью российских производителей, сферой текстильной промышленности, позволяющей выстроить полный законченный цикл производства — от поставок сырья до конечного продукта.

Большинство российских льнокомбинатов являются предприятиями полного технологического цикла. Помимо пряжи и тканей изо льна, производятся полульняные ткани, а также готовые изделия из них. Соотношение выпуска технических и плательно-бельевых тканей в России — 36:64 по сравнению с 10:90 в Европе.

Льняное волокно — совокупность одного или нескольких элементарных волокон льна. Элементарное волокно льна имеет слоистое строение, что является результатом постепенного отложения целлюлозы на стенках волокна, с узким каналом посередине и поперечными сдвигами по длине волокна, которые получаются в процессе образования и роста волокна, а также в процессе механических воздействий при первичной обработке льна. По типу получения волокна различают: сланцевое, моченцовое, паренцовое, ферментативной мочки. По назначению льняное волокно подразделяется на: прядильное, техническое: по длине: длинное волокно (используется как сырье текстильной промышленности), короткое волокно (обычно не применяется в текстильной промышленности, идет на производство тары, шпагата, бумаги, основы для линолеумов и пр.), а также хлопкоподобного волокна — котонина для прядения в смеси с другими видами волокон в смеске до 10 — 20%.

Лен выращивают в Волго-Вятском, Северном, Северо-Западном и Центральном районах. По производству тканей лидирует центр России. На его долю приходится около 3/4 всей выработки.

Для производства льняных тканей используют пряжу льняную мокрого прядения, льняную сухого прядения, оческовую мокрого прядения, оческовую сухого прядения. Линейная плотность льняной пряжи колеблется от 33,3 до 117,6 текс, т.е. значительно больше хлопчатобумажной пряжи.

Крупные производственные точки располагаются в Костромской, Ярославской, Владимирской, Ивановской областях. При этом посевов льна больше в Тверском и Смоленском регионах.

Льняные ткани выпускаются в 11 субъектах РФ, среди которых на первом месте — Костромская область. На ее долю приходится 32,1% всего объема производства льняных тканей. Из предприятий области наибольший объем производства льняных тканей приходится на ООО «БКЛМ-Актив» — 19,7%. Далее следуют Псковская область — 15% (ООО «Велиткан»), Ивановская область — 11,8% (ООО «Яковлевская мануфактура» и АО «Гаврилов-Ямский Ткач», «Яковлевский жаккард, Яковлевский льнокомбинат). Наиболее заметными игроками на рынке льняной промышленности в России являются: ООО „Русский лен“; ОАО „Середской льнозавод“; АО „Бийская льняная компания“; ООО „Ришелье“; ООО „Владимирский текстиль“; ООО „Ярцевская фабрика“. Также налажен выпуск льняных тканей в Вологде, Казани, Кирове и Екатеринбурге.»

Ткани, выпускаемые льняной промышленностью, можно разделить на две основные группы: бытовые и технические. В зависимости от назначения, структуры и отделки ткани разделены на 15 групп. Наиболее традиционным ассортиментом бытовых тканей являются льняные и полульняные ткани для простынь, полотенец, скатертей и холстов. Выпускаются и костюмно-плательные ткани льняные и из смеси различных волокон (льняные, хлопковые, искусственные и синтетические). Полульняные ткани вырабатывают из хлопчатобумажной пряжи в основе и льняной в утке. Суровая льняная ткань бытового назначения изготавливается в основном из отбеленной, отваренной и окрашенной льняной пряжи. Полульняная ткань вырабатывается из суровой или окрашенной хлопчатобумажной пряжи и из отбеленного, отваренного или окрашенного льняного утка.

Основные проблемы льняной промышленности в России заключаются в следующем:

• льняная отрасль до сих пор пребывает в стагнации, хотя проводятся государственные программы по выводу ее из кризиса;
• неконкурентоспособность; продукция зачастую не соответствует современным модным тенденциям, уступает импорту по эргономике;
• сокращение посевов долгунца в 80 — 90-е годы прошлого столетия, в результате чего наблюдается сырьевой кризис; государственные программы по поддержке льняной промышленности направлены на увеличение посевных площадей;
• экспорт сырья небольшой из-за его невысокого качества; на части предприятий устарело оборудование.

В последние годы перспективным сырьем для производства тканей технического назначения становится конопля. Теперь конопляная ткань и конопляная промышленность вызывают все больший интерес благодаря своей экологичности.

В экономике России коноплеводство начинает занимать одно из важных мест. Мировым лидером в производстве конопляной ткани сейчас является Китай, занимая более половины международного рынка.

Выращивание технической конопли требует минимального количества пестицидов и гербицидов, в то время как один только хлопок, занимая 2,5% посевных площадей, расходует 16% всех этих производимых в мире агрохимикатов. Для производства 1 тонны конопляной ткани нужно в 2 — 3 раза меньше посевных площадей, чем для хлопковой. Техническая конопля может заменить лес в производстве искусственных волокон. С равного участка земли из нее можно произвести волокон в 3 — 4 раза больше, чем из древесины.

Предполагается, что глобальный рынок экологичных тканей за следующие 4 года вырастет на 50,7% (рисунок. 1.14). И конопляная ткань занимает в этой структуре очень важное место.

Рисунок 1.14 — Динамика роста рынка экотканей, в т.ч. промышленной конопли [10]

Объем мирового рынка промышленной конопли в 2019 году составил 4,71 млрд долл. Суммарная площадь мировых посевов — 300 тысяч га (рисунок 1.15). В 2019 году объем рынка конопляного волокна оценивался в 4,5 млрд долл. По прогнозам, он достигнет 43,8 млрд долл. к 2027 году, увеличиваясь в среднем на 33% ежегодно в период с 2020 по 2027 годы. По данным Technavio, объем мирового рынка промышленной конопли вырастет на 6,47 млрд долл. США с 2021 по 2026 год. Кроме того, темп роста рынка ускорится в среднем на 17,67% в течение прогнозируемого периода.

Рисунок 1.15 — Посевные площади под коноплей в 2019 г., тыс. га

Анализ доступных материалов FAOSTAT [11] свидетельствует, что за 60 лет (1961 — 2021) наметилось увеличение общемирового рынка (с учетом России) волокнистой составляющей конопли: к 2021 году рост увеличения урожайности составил 510% (рисунок 1.16).

Рисунок 1.16 — Производство волокнистой части конопли в 1961 — 2021 гг., тыс. т

Лидерами по объему производства конопляного волокна в 2021 году являются Франция, Китай, Северная Корея, Польша и США.

Объем выращенного в России конопляного волокна в 2021 году составил 1322 т. К концу 2021 года в России были зарегистрированы новые сорта технической конопли, обладающие улучшенными свойствами и пригодные для использования в текстильной промышленности.

Производством целлюлозы из лубяных культур занимается российская компания «Межотраслевой инновационный комплекс», реализующая совместный с Минпромторгом России проект в Пензенской области. По данным прогноза агентства «Рослен», в России намечается рост валового сбора пенькового волокна (рисунок 1.17).

Рисунок 1.17 — Валовый сбор пенькового волокна в России

Увеличение посевов конопли и ее переработка в России могут значительно расширить отечественную сырьевую базу для производства текстильных материалов [12].

Судя по мировым тенденциям, отрасль имеет перспективы развития. Однако ей требуются не только господдержка, но и дополнительные инвестиции. Их доля на данный момент небольшая.

1.5.4 Современное состояние трикотажной промышленности

Трикотажная промышленность является крупнейшей отраслью мирового производства. Причинами ее динамичного развития являются ценные потребительские свойства изготавливаемой продукции и высокие технико-экономические показатели производства. Технологический процесс изготовления трикотажных изделий короче, чем процесс получения изделий из ткани, а производительность трикотажных машин в несколько раз выше производительности ткацких станков. Стоимость выработки трикотажных изделий на 30 — 40% ниже стоимости изготовления подобных изделий из тканей, при этом трикотажной продукции с единицы производственной площади в 8 — 10 раз больше, затраты труда на единицу изделия в 3 — 3,5 раза меньше, а из тонны сырья трикотажа можно получить больше, чем ткани.

Россия входит в десятку крупнейших стран — производителей трикотажного полотна и трикотажных изделий в мире и занимает седьмое место по объему производства. Трикотажная промышленность включает в себя производство бельевого, верхнего и технического трикотажа, перчаточных изделий, головных уборов, шарфов, а также изделий промышленного и медицинского назначения. В производстве трикотажных изделий используется широкий ассортимент нитей из хлопка, шерсти и химических волокон. Увеличение объемов выпуска продукции российской трикотажной отрасли во многом зависит от платежеспособного спроса населения и конкурентоспособности отечественной продукции. В целом российская трикотажная отрасль является динамичной и перспективной. Однако динамичное развитие мирового рынка и развитие конкуренции обуславливают необходимость постоянного развития предприятий отрасли и обеспечение новых конкурентных преимуществ. В условиях современной торговли важным фактором, обеспечивающим конкурентные преимущества продукции на рынке, является логистическая составляющая.

По оценкам BusinesStat продажи с 2017 года трикотажного волокна в стране выросли к 2021 году на 35,5% (рисунок 1.18). При этом более 85% всех продаж приходилось на импортное полотно, в основном белорусского и китайского происхождения.

Рисунок 1.18 — Продажи трикотажного полотна в 2017 — 2021 гг., тыс. т

Отечественное производство трикотажного полотна начало активно развиваться только в последние годы. За пятилетие российским производителям удалось существенно нарастить объемы выпуска и увеличить долю присутствия на рынке. Однако собственное производство все еще сильно уступает объемам импорта. Кроме того, производители сами остаются в сильной зависимости от импорта как в отношении сырья, так и оборудования. На многих действующих фабриках сегодня установлены иностранные станки — в основном из Европы и Китая. В 2022 году в условиях санкций остро встал вопрос обслуживания европейских станков. Некоторые предприятия отрасли успели сделать запасы комплектующих до обострения внешнеполитической обстановки. Для обслуживания станков в дальнейшем ведутся работы по возможности замены импортных запчастей российскими. Однако, вероятнее всего, трикотажные фабрики будут вынуждены переходить на китайские и турецкие станки.

По мнению Минпромторга России, ввод санкций против России должен оказать положительное влияние на трикотажную отрасль, несмотря на ожидаемые сложности. В настоящее время странами ЕС введен частичный запрет на поставки в Россию трикотажных полотен. В связи со сложившейся ситуацией российские производители могут занять освободившуюся после ухода европейских поставщиков долю рынка и нарастить объемы выпуска. К тому же развить свое производство и продажи трикотажного полотна в России поможет и уход европейских брендов одежды. На ближайшие годы в России уже запланированы открытие двух новых масштабных производств по выпуску трикотажного полотна и модернизация трех уже действующих. Ожидается, что в перспективе отечественные производители смогут упрочить свои позиции на рынке [13].

Трикотаж — это гибкое текстильное полотно или изделие различной формы, изготовленное путем вязания с образованием петель из одной или многих нитей. Формируется трикотажное полотно на трикотажно-вязальных машинах разных типов. Основным признаком трикотажа является наличие петель, которые состоят из остова и протяжки.

Ассортимент трикотажных полотен, вырабатываемых промышленностью, чрезвычайно богат как по переплетениям, видам отделок, волокнистому составу и физико-механическим свойствам, так и по применению. Трикотажная промышленность изготавливает полотна, также очень разнообразные по весу, начиная от легчайших (вес 1 м2 составляет 30 — 35 г), используемых для отделок к нарядному белью, и кончая искусственным трикотажным мехом, применяемым для пошива женских и детских меховых пальто и головных уборов, вес 1 м2 которого доходит до 840 г.

Изготовление трикотажных полотен и трикотажных изделий значительно дешевле, чем изготовление тканей и изделий из них, что объясняется более высокой производительностью трикотажного оборудования и более простой технологией пошива трикотажных изделий. По волокнистому составу трикотажные полотна подразделяются на хлопчатобумажные, чистошерстяные и полушерстяные, штапельные из искусственных и синтетических волокон. Как показала практика работы промышленности, трикотажное производство чрезвычайно эффективно использует искусственные и синтетические волокна как в чистом, так и в смешанном виде, и изделия из этих волокон во многих случаях по качеству превосходят изделия из натуральных волокон.

По структуре трикотажные полотна различаются на поперечновязаные и основовязаные как одинарные, так и двойные. По внешнему виду полотна могут быть гладкими и с рисунками. Трикотажные полотна отличаются также большим разнообразием отделок. Они вырабатываются отбельные, суровые, гладкокрашеные, начесные и набивные.

В последнее время по мере увеличения темпов развития текстиля с функциональными свойствами (в т.ч. дублированных, композиционных технических тканей) возрастает спрос на трикотажные текстильные полотна, которые чрезвычайно востребованы в изделиях специального назначения.

1.5.5 Современное состояние шерстяной промышленности. Ассортимент шерстяных тканей

Шерстяная промышленность выпускает самый трудоемкий вид тканей, тем не менее производственные мощности и сырьевые ресурсы производств Российской Федерации позволяют организовать выпуск текстильных материалов, в количестве и по качеству удовлетворяющих потребность населения. Основные виды шерстяных тканей: ткани шерстяные готовые, ткани из тонкого или грубого волоса животных, ткани суконные шерстяные и прочие ткани из шерсти.

В качестве основных направлений развития производства продукции шерстяной промышленности в Российской Федерации на настоящий момент выделены следующие:

• повышение технического уровня производства;
• разработка и внедрение системы сертификации шерсти с учетом международных классификаций;
• приведение в соответствие с международными стандартами нормативно-технической документации на немытую, мытую и карбонизованную шерсть и изделия из нее.

Анализ рынка шерстяных тканей 2017 — 2022 гг. (с прогнозом до 2035 года) свидетельствует о том, что в структуре производства тканей из шерсти лидирующую позицию в 2022 году занимает ткань из тонкого или грубого волоса животных — 64,6%.

Производство шерстяных готовых тканей по итогам 2022 года в России увеличилось на 6% в сравнении с 2021 годом; 91% производства шерстяных тканей в натуральном выражении пришелся на Центральный федеральный округ (рисунок 1.19).

Рисунок 1.19 — Динамика производства шерстяных тканей в натуральном выражении, тыс. м2

Цена за погонный метр шерстяной ткани в 2022 году сократилась на 9% до 424,9 руб. Оборот организаций, занятых в производстве шерстяных тканей в 2022 году, составил более 1,5 млрд руб.

Основными поставщиками шерстяных тканей являются Китай, Беларусь и Италия.

Производство шерстяных тканей в России достигнет уровня 6,8 млн м2. К 2025 г. выручка от продаж тканей из шерсти может составить 41%, +3% в год в среднем [14].

Основными видами сырья для производства шерстяных тканей являются волокна животного происхождения, восстановленная шерсть, хлопчатобумажная пряжа, обраты производства и химические волокна. Основные источники натуральных волокон животного происхождения — овцы, козы и верблюды. На овечью шерсть приходится более 90% всей используемой в промышленности шерсти. Наиболее ценна шерсть тонкорунных и полутонкорунных пород овец, из которой вырабатываются лучшие ткани и сукна. Грубая же шерсть идет на производство грубых сукон, войлоков, ковров и пр.

В России тонкорунное овцеводство развито на Северном Кавказе, в Нижнем Поволжье и Сибири, полутонкорунное — в Среднем Поволжье, Башкортостане и Татарстане, Восточной Сибири и центральной части России. Россия никогда не обеспечивала себя сырьем полностью и осуществляла закупки крупных партий шерсти в Австралии, Новой Зеландии, Монголии, Аргентине и Уругвае. Однако за последние десятилетия произошло расширение сырьевой базы отрасли за счет использования химических волокон. Россия занимает шестое место в мире по развитости овцеводства, в СНГ — второе место.

Основные районы разведения овец — Поволжье, Северный Кавказ, Забайкалье; Киргизия, юго-восточный Казахстан, юг Украины; каракулеводство развито в Туркменистане и Узбекистане (пустыни Каракум и Кызылкум); грубошерстное и мясо-шерстное овцеводство развито в Казахстане; тонкорунное и полутонкорунное — на Европейской части России и в Сибири.

Сегодня шерстяная промышленность — крупная отрасль текстильной промышленности, представленная сотнями предприятий, половина из которых производит ткани, а остальные — ковровые и валяльно-войлочные изделия, а также занимаются первичной переработкой шерсти.

Предприятия, производящие шерстяные ткани, размещены в России повсеместно, за исключением Дальнего Востока. Но крупнейшими производителями шерстяных тканей и изделий считаются четыре экономических района: Центральный (Москва и Московская область, Брянская, Тверская, Ивановская, Рязанская области), Поволжский (Ульяновская и Пензенская области), Восточносибирский (Улан-Удэ, Чита, Черногорок) и Волго-Вятский (Нижегородская область и Мордовия).

Россия, несмотря на свое величие и масштабы, постепенно снижает уровень производства руна на государственном уровне. Все чаще ткань изготавливается в частных фермерских хозяйствах. Данная тенденция снижения замечена после кризиса 90-х годов XX века. Такое развитие не мешает России занимать свое место в списке лучших стран. Показатели 2022 года равны 215 тыс. т.

Плотные шерстяные ткани используются для пошива верхней одежды, чаще униформы. Ткани средней плотности подходят для создания мужских и женских деловых костюмов, формы старшего офицерского состава. Из тонкой пряжи делают трикотаж, из которого шьют джемперы, юбки и платья, детскую одежду. Используется шерсть и для производства постельных принадлежностей — одеял, пледов, покрывал. В технических целях из шерсти выпускают различные виды войлока.

По волокнистому составу ткани могут быть:

• чистошерстяными — содержат 100% шерсти или имеют в своем составе до 10% других волокон, вводимых для придания определенного внешнего эффекта. Чистошерстяные ткани имеют хорошие теплозащитные свойства, высокую упругость, малую сминаемость, хорошую драпируемость, но недостаточно устойчивы к истиранию, склонны к усадке;
• полушерстяными — содержат от 20 до 90% волокон шерсти. Введение синтетических волокон повышает прочность и износостойкость тканей, уменьшает усадку, но такие ткани быстрее загрязняются и лоснятся, при выполнении строчек может происходить стягивание ткани. Кроме того, введение любого синтетического волокна приводит к снижению гигроскопичности ткани. Полушерстяные ткани могут быть многокомпонентными, т.е. к шерсти добавляется не одно, а несколько видов волокон, например, шерсть + лавсан + вискоза или шерсть + капрон + вискоза.

Введение дополнительных волокон осуществляется путем смешивания с шерстью, прикручивания, в качестве нитей одной из систем или комбинированным способом. При смешивании волокна, имеющие гладкую поверхность, слабо закреплены в структуре ткани, поэтому такие ткани подвержены пиллингу. Прикручивание к шерстяной пряже капроновых и лавсановых нитей дает возможность устранить пиллингуемость и улучшить внешний вид ткани. В качестве одной из систем нитей используют чаще всего хлопчатобумажную (х/б) пряжу, или объемную пряжу, или текстурированные нити. При этом обеспечивается выход на лицевую поверхность более качественной пряжи или нитей. В многокомпонентных тканях применяют как смешивание, так и прикручивание (например, смешанная вискозно-шерстяная пряжа скручивается с капроновой комплексной нитью).

Введение полиамидных волокон (капрона) улучшает механические свойства, но повышает жесткость и склонность к пиллингуемости, поэтому его вводят в небольших количествах (8 — 10%). Введение такого небольшого количества капрона позволяет повысить устойчивость ткани к истиранию в 2 — 3 раза.

Вложение полиэфирных (ПЭФ) волокон, например, лавсана, также улучшает механические свойства, но в меньшей степени огрубляет ткань. Добавление ПЭФ-волокон сообщает тканям такие ценные свойства, как несминаемость, стойкость к истиранию, способность сохранять заутюженные складки. Изделия из тканей с содержанием ПЭФ-волокон не требуют частого глажения, благодаря малому влагопоглощению чистка их как в мокром, так и в сухом состоянии очень проста. При вложении в смесь ПЭФ-волокон в количестве до 30% общей массы ткань по внешнему виду, мягкости и туше почти не отличается от чистошерстяной. Увеличение содержания (до 60%) приводит к появлению блеска и негативному повышению жесткости. В шерстяной промышленности зарекомендовала себя классическая смесь из 55% ПЭФ-волокна и 45% шерсти, которая также улучшает свойства при носке, стабильность форм, несминаемость и повышает комфорт. Эта смесь используется для костюмных тканей, брюк, юбок и плательных тканей. При вложении 50% ПЭФ-волокна к шерсти прочность пряжи увеличивается вдвое, а долговечность — более чем в 4 раза.

Ткани из смеси нитроновых и шерстяных волокон имеют более шерстоподобный вид и в меньшей степени подвержены пиллингу, чем ткани с использованием капроновых или лавсановых волокон. Высокая объемность и шерстистость нитронового волокна позволят использовать его для выработки платьевых и пальтовых тканей. Наиболее необходимым является применение нитрона в рыхлых низкоплотных тканях. Однако использование нитронового волокна снижает устойчивость к истиранию на 10 — 12%. Для повышения износоустойчивости тканей с нитроном в смесь вводят небольшое количество капронового волокна (до 10%).

При использовании вискозного волокна получают недорогие шерстяные ткани, достаточно прочные, с хорошим внешним видом. При добавлении вискозного волокна к грубой и полугрубой шерсти свойства тканей улучшаются, они становятся мягче, пластичнее, приятнее на ощупь, облагораживаются внешне, окрашиваются в более сочные тона. В результате смешения вискозного волокна с тонкой и полутонкой шерстью свойства тканей ухудшаются: они теряют мягкость, эластичность, упругость, огрубляется блеск, увеличивается сминаемость. Большое значение имеет количество вводимого вискозного волокна. При введении вискозного волокна в количестве больше чем 50%, ткани имеют повышенную усадку, сминаемость, малую износостойкость. Кроме того, вискозные штапельные волокна неустойчивы к действию микроорганизмов и водно-щелочных обработок. Для повышения износоустойчивости в смесь вводят небольшое количество капронового или полиэфирного волокна. Введение вискозного волокна позволяет получать недорогие шерстяные ткани с хорошими гигиеническими свойствами и приятным внешним видом, что очень важно для детских изделий.

Обновление и расширение ассортимента этих тканей происходят за счет использования модифицированных химических волокон и нитей, фасонной пряжи, многоцветной меланжевой и мулинированной пряжи, добавления козьей шерсти, использования разнообразных переплетений и видов отделки. Шерстяные ткани делятся на 6 групп в зависимости от способа получения пряжи и содержания шерстяных волокон и на 9 подгрупп в зависимости от назначения и особенностей выработки.

1.5.6 Производство технического текстиля в России

Усложнившаяся ситуация, а именно введение в отношении Российской Федерации экономических санкций, не могла не отразиться на самых различных сферах производства. Технический текстиль является одним из стратегических направлений развития текстильных материалов, и в настоящее время, несмотря на сложности, отечественные компании продолжают разработки новых видов, а также совершенствуют уже существующие виды материалов и тканей.

Технический текстиль в настоящее время широко используется практически во всех отраслях: автомобильной и электротехнической промышленности, строительстве и транспорте, медицине, спорте и других отраслях. Он имеет особое значение, являясь армирующим наполнителем для композиционных материалов. К техническому текстилю относятся текстильные материалы с особым комплексом свойств, со специальными эксплуатационными, качественными и функциональными характеристиками. Для получения необходимого комплекса свойств в производстве технического текстиля используются, как правило, высокопрочные химические волокна и нити, стойкие к агрессивным средам и повышенной температуре. С целью придания специальных свойств текстильные материалы подвергаются различным типам отделки: огнезащитной, масло-водо-грязеотталкивающей, обработке смолами (полимерными связующими), противомикробной, антистатической и другим видам обработки.

Данные, характеризующие объемы производства технического текстиля в натуральном выражении, приведены в таблице 1.8.

Таблица 1.8

Объем производства технического текстиля в РФ в натуральном выражении за 2021 — 2022 гг.

В I полугодии 2022 года отечественными предприятиями в натуральном выражении выпущено 116,2 млн м2 технического текстиля, а именно: тканей, пропитанных или с покрытием полимерными композициями, и тканей из стекловолокна (включая узкие ткани), что на 2,5% (на 3,0 млн м2) меньше по сравнению с выпуском таких тканей в аналогичном периоде 2021 года (119,2 млн м2). Доли тканей с пропиткой или покрытием полимерными композициями и тканей из стекловолокна, произведенных в I полугодии 2022 года, представлены на рисунке 1.20, из которого видно, что в структуре технического текстиля ткани с отделкой (пропиткой или покрытием) полимерными композициями составляют 24% (24,2%), а ткани из стекловолокна — порядка 76% (75,8%).

Рисунок 1.20 — Доли тканей с пропиткой или покрытием полимерными композициями и тканей из стекловолокна, произведенных в I полугодии 2022 года

Ткани с пропиткой или покрытием полимерными композициями являются важнейшей продукцией технического текстиля. Они широко применяются при изготовлении транспортерных лент, промышленных ремней, прессов, технических рукавов, сменных фильтров и других изделий. В I полугодии 2022 года произведено 28,1 млн м2 тканей этой группы, что значительно, на 48,8% (26,8 млн м2) меньше по сравнению с аналогичным периодом 2021 года (54,9 млн м2). Для получения тканей данной группы в качестве обрабатывающего (пропитывающего или покрывного) агента используются поливинилхлоридные (ПВХ), полиуретановые (ПУ) и другие полимерные композиции.

Распределение тканей в зависимости от типа полимерной композиции, используемой для пропитки или покрытия в I полугодии 2022 года, приведено на рисунок 1.21, из которого видно, что в выпуске тканей с пропиткой или покрытием полимерными композициями наибольшая доля, 74%, приходится на ткани, пропитанные ПВХ-композицией, или с покрытием из ПВХ. Доля тканей, пропитанных или с покрытием ПУ-композицией, небольшая, 5%, а тканей с пропиткой или покрытием другими полимерными композициями составляет 21%. Данные по тканям, пропитанным композициями на основе производных целлюлозы, или с покрытием из производных целлюлозы, не приведены, поэтому на рисунке 1.21 эти ткани не представлены.

Рисунок 1.21 — Распределение тканей в зависимости от типа полимерной композиции для пропитки или покрытия в 1 полугодии 2022 года

Рисунок 1.22 — Доли выпуска тканей, пропитанных или с покрытием ПВХ-композицией, в различных федеральных округах в 1 полугодии 2022 года

В I полугодии 2022 года произведено 20,8 млн м2 тканей, пропитанных или с покрытием ПВХ-композицией, что на 6,7% (1,5 млн м2) меньше, по сравнению с аналогичным периодом 2021 года (22,3 млн м2). Ткани данной группы производятся в различных федеральных округах. Доли выпуска тканей, пропитанных или с покрытием ПВХ-композицией в различных федеральных округах, представлены на рисунке 1.22.

Из данных, представленных на рисунке 1.34, следует, что практически весь объем тканей с пропиткой или покрытием ПВХ-композицией, 98,5%, или 20,5 млн м2, произведен в двух федеральных округах: Центральном и Приволжском. Наибольший объем тканей этой группы, 74% от их общероссийского выпуска, произведен в Центральном федеральном округе, 15,4 млн м2, что незначительно, на 1,9% (0,2 млн м2) меньше по сравнению с аналогичным периодом 2021 года (15,7 млн м2). Доля производства таких тканей в Приволжском округе составляет более 24% (24,5%), или 5,1 млн м2, однако производство снизилось на 16,4% (1,0 млн м2).

В прочих Федеральных округах выпущено порядка 2% тканей, пропитанных или с покрытием ПВХ-композицией. Выпуск тканей, пропитанных ПУ-композицией, или с покрытием из ПУ значительно снизился — на 54,8% (1,7 млн м2) и составил 1,4 млн м2. Показано, что в Сибирском федеральном округе произведено порядка 33%, или 0,46 млн м2, тканей данной группы. Такое же количество в этом округе (0,46 млн м2) выпущено тканей с пропиткой или покрытием ПУ в аналогичном периоде предыдущего года.

В I полугодии 2022 года произведено 5,9 млн м2 тканей с пропиткой или покрытием другими полимерными композициями, что составляет только 20% от выпуска этих тканей в аналогичном периоде 2021 года (29,5 млн м2). Порядка половины выпуска тканей данной группы, 45,8% (2,7 млн м2), произведено в Центральном федеральном округе. Ведущими отечественными производителями тканей, пропитанных или с покрытием полимерными композициями, являются компании: АО «Курская фабрика технических тканей», ООО НПФ «Фабитекс», АО «ТЕКСКОР» («TEXXCORE»), ООО «Балтекс», ООО «ХК „Спецтехноткань“ и другие фирмы.»

В I полугодии 2022 года выпуск тканей с пропиткой или покрытием полимерными композициями снизился практически по всем группам, что, вероятно, связано с недостаточным обеспечением производства этих тканей необходимыми химическими волокнами и нитями. Наибольшую долю в выпуске тканей с пропиткой или покрытием полимерными композициями, 74% (20,8 млн м2,) составляют ткани, пропитанные ПВХ-композицией, или с покрытием из ПВХ. При этом наибольший объем тканей этой группы, 74% (15,4 млн м2), произведен в Центральном федеральном округе.

Ткани из стекловолокна. Ткани из стекловолокна обладают рядом уникальных свойств: повышенной прочностью, устойчивостью к высоким температурам, агрессивным средам, непроводимостью электрического тока и другими характеристиками. Стеклоткани применяются в качестве конструкционного и армирующего материала в различных отраслях. В частности, инновационная мультиаксиальная ткань применяется в авиа- и судостроении, медицине, строительстве и других отраслях. Стеклоткани используются также в производстве специальной одежды для работающих при повышенных температурах: металлургов, сварщиков, пожарных. В I полугодии 2022 года, в отличие от тканей с пропиткой или покрытием полимерными композициями, выпуск тканей из стекловолокна (включая узкие ткани) существенно увеличился — на 36,9% (8,9 тыс. т) по сравнению с аналогичным периодом 2021 года (24,1 тыс. т) и составил 33 тыс. т. Практически весь объем таких тканей, 95,7%, или 31,6 тыс. т, произведен в Центральном федеральном округе. В метражном измерении в I полугодии 2022 года произведено 88,1 млн м2 таких тканей. В Центральном округе выпущено 85,7%, или 75,5 млн м2 стеклотканей. Ткани из стекловолокна производят известные компании: ООО «ХК „Спецтехноткань“, ОАО „Завод стекловолокна“, ООО „Судогодские стеклопластики“ и другие фирмы.»

Таким образом, начиная с 2022 года наблюдаются значительный рост производства и инновационное развитие такого сегмента технического текстиля, как ткани из стекловолокна, стеклоткани. Это можно объяснить уникальным комплексом свойств стеклотканей и достаточным количеством сырьевого материала для их производства (можно использовать «стеклобой», который образуется на стекольных заводах). Следует отметить увеличение популярности кремнеземных тканей, которые могут работать при температуре до 1100 — 1200 °C и широко применяются во многих отраслях в качестве теплоизоляционного и огнезащитного средства [15].

Раздел 2. Описание технологических процессов, используемых в настоящее время в текстильной отрасли промышленности

Отделка текстильных материалов включает операции подготовки, колорирования и собственно заключительную отделку текстильных материалов. Порядок и проведение операций отличаются в зависимости от используемого ассортимента текстильных материалов, что обуславливает различное негативное влияние на окружающую среду. В настоящее время отделочные фабрики и, соответственно, технологические процессы можно условно разделить по волокнистому составу обрабатываемого текстильного материала.

В суровом виде все ткани содержат технологические загрязнения (шлихту и замасливатели), а ткани, выработанные из натуральных волокон, еще и многочисленные естественные примеси. Для полного удаления технологических загрязнений и сопутствующих веществ требуется целый комплекс сложных взаимосвязанных физико-механических и химических обработок. Они реализуются в процессах подготовки тканей и трикотажных полотен к крашению и печатанию. Важнейшей задачей подготовки тканей является максимальное сохранение исходных позитивных свойств волокон, формирующих ценные потребительские качества и технические характеристики продукции. Поскольку текстильные материалы имеют неодинаковые химическое строение и свойства, а ткани из них содержат различные по природе примеси, то технологии облагораживания волокон и полупродуктов, а также отделки формируются дифференцированно, в соответствии с природой волокна, входящего в состав суровой ткани, поверхностной плотности, назначением продукции и способами колорирования.

2.1 Подготовка тканей

Подготовка — это совокупность процессов, обеспечивающих удаление из суровых тканей и трикотажных полотен технологических загрязнений и (или) неволокнистых примесей с целью придания способности быстрого и равномерного смачивания водой, устойчивой белизны при сохранении требуемых и достаточных прочностных свойств [1].

К веществам, подлежащим удалению, относятся природные примеси, которые сопутствуют натуральным волокнам, и химические материалы, нанесенные на волокно и пряжу в процессах их изготовления и переработки. Для тканей из растительных волокон к таким веществам относятся естественные спутники целлюлозы и шлихта; для тканей из шерсти — это остатки жировых и потовых веществ, целлюлозных примесей (растительные загрязнения), замасливатели и в ряде случаев шлихта; для тканей из натурального шелка — серицин, воскообразные вещества, жировые эмульсии и мыла, нанесенные перед кручением и ткачеством; для тканей из химических волокон — шлихта, замасливатель и антистатические препараты; для тканей из природных и химических волокон — загрязнения, возникающие при переработке, смазочные масла, металлическая пыль и др. Для джинсовых изделий необходимы удаление шлихты и частичное деколорирование, для чулочно-носочных изделий в зависимости от сырьевого состава — удаление примесей и технологических загрязнений.

Технологические процессы и оборудование для химической очистки волокнистых материалов определяются характером примесей (природные, искусственные) и прочностью связи их с волокном, химическим, физико-химическим строением последнего и его свойствами, формой материала, а также теми качествами, которые желательно придать текстильному изделию.

Суровые ткани, содержащие указанные примеси, плохо смачиваются водой, на них практически невозможно получить яркие, равномерные, насыщенные и прочные окраски. В процессе подготовки текстильных материалов к крашению и печатанию необходимо освободить поверхность и поры волокнистого материала для последующего взаимодействия с красителем и вспомогательными материалами, снять внутренние напряжения, вызывающие неравномерность свойств, при этом обязательно должны быть сохранены физико-механические и химические свойства волокон. Указанные задачи определяют выбор химических материалов, используемых при подготовке к крашению и печатанию тканей из различных волокон.

Поступающую из ткацкого производства суровую ткань или трикотажное полотно подвергают разбраковке, подбирают в партии по артикулу и способу обработки.

Мокрая обработка или процессы отделки включают основные процессы подготовки ткани, а именно расшлихтовку, отбеливание, мерсеризацию, крашение, печатание и прочие виды специальной обработки. На этих стадиях ткани обрабатываются в химических растворах и отделочных ваннах, причем зачастую необходимо использовать несколько этапов мойки, полоскания и сушки, в результате чего образуются значительные объемы сточных вод.

2.1.1 Водоподготовка

Обработку текстильных материалов проводят в основном в водной среде, поэтому в процессе химической обработки вода занимает особое место. Она используется для растворения химических веществ, для удаления образовавшихся соединений или компонентов, не вступивших в химическую реакцию.

В красильно-отделочном производстве многие процессы, в том числе и подготовки текстильных материалов, проводятся в водных растворах. Пригодность воды определяется по прозрачности, цветности, жесткости и окисляемости.

К качеству воды, применяемой для технологических нужд отделочного производства, в ряде случаев предъявляются повышенные требования, обусловленные характером технологического процесса:

• общая жесткость умягченной воды не более 0,5 мг экв/л (общая жесткость воды для приготовления растворов пероксида водорода не менее 3 мг экв/л);
• цветность;
• мутность;
• интенсивность запаха;
• содержание сульфатов;
• содержание хлоридов;
• содержание железа.

Способы подготовки воды выбирают согласно результатам физико-химических, санитарно-бактериологических и технологических анализов с учетом требований потребителей к качеству воды. Качество подготовки в значительной степени зависит от вида и количества применяемых химических материалов и типа оборудования. Химические вещества, используемые в процессах подготовки, подразделяются на две основные группы: химические вещества, необходимые для получения требуемого эффекта обработки, и вспомогательные вещества, выполняющие роль активаторов, стабилизаторов белящих растворов и ингибиторов повреждения волокнистого материала в процессах окислительных обработок.

2.1.2 Опаливание

Подготовка волокнистых материалов к крашению и печатанию представляет сложный процесс и включает большое число операций. Одной из первых после разбраковки считается опаливание. Опаливание проводят для удаления с поверхности суровой ткани выступающих кончиков волоконец путем их сжигания. Данную операцию проводят практически для всех хлопчатобумажных тканей, за исключением марли, полотенечных, махровых, ворсовых (бумазея, байка, фланель), жаккардовых и пестротканых материалов. Не опаленная окрашенная ткань имеет белесоватую окраску, обусловленную рассеянием света от окрашенных выступающих кончиков волокон, то есть эффект «седоватости», если печатать по такой ткани, то возникает дефект «щелчки» и «непрокрас».

Опаливание ткани проводят в расправленном натянутом состоянии на газоопаливающих агрегатах с различным числом горелок. Ткань проносится над факелом пламени, чтобы сгорали только ворсинки, а ткань оставалась невредимой. Благодаря кратковременному воздействию на ткань высокой температуры до 1000 — 1200 °C поверхность ее не успевает нагреться свыше 150 °C, то есть до температуры разложения растительных волокон.

Некоторые артикулы тканей (например, сатин) вместо опаливания перед печатанием подвергаются стрижке на стригальных машинах. Процессы опаливания могут затруднять удаление шлихты в процессе расшлихтовки и диффузию варочных и белящих растворов на стадии подготовки.

Газоопаливающие машины предназначены для одностороннего и двустороннего опаливания тканей (рисунок 2.1). Она включает в себя заправочное устройство 1, обеспечивающее натяжение и расправление тканей, пухоочистительную камеру 2, предназначенную для удаления пуха и поднятия ворса, горелки 3 для опаливания, искрогаситель 4 — коробку, в которую подается влажный пар, предупреждающую воспламенение, или замачивающее устройство. Основным рабочим органом газоопаливающей машины являются газовые горелки, которые делятся на три типа: с открытым пламенем, с прикрытой камерой горения и наиболее эффективные — радиационные. В тканеопаливающей машине (ТОМ) может быть 2 — 4 горелки [2].

Рисунок 2.1 — Универсальная двухсторонняя тканеопаливающая машина с совмещением плюсования ферментным расшлихтовывающим раствором

2.1.3 Стрижка

Стрижке не подвергаются жаккардовые, ворсовые и фактурные ткани. Операция стрижки предназначена для очистки поверхности тканей от выступающих кончиков волокон, нитей, узелков, а также для подстрижки ворса в целях его выравнивания по высоте. Основными рабочими органами стригальных машин являются стригальные механизмы, состоящие из стригальных цилиндров (спиральных ножей) и плоских ножей, взаимодействующих друг с другом подобно ножницам. Стригальные машины могут быть горизонтальные и вертикальные.

По способу стрижки стригальные машины подразделяются на машины с нижней стрижкой, у которых стригальные цилиндры расположены под горизонтально движущейся тканью; машины верхней стрижки с расположением стригальных цилиндров над горизонтально движущейся тканью; машины с вертикальной заправкой ткани в зоне стрижки, у которых стригальные цилиндры расположены по обе стороны движущейся ткани со скоростью от 25 — 50 м/мин для тяжелых и 50 — 80 м/мин для легких тканей.

2.1.4 Ворсование

Ворсованию подвергаются ткани определенной ассортиментной группы: байка, бумазея, фланель, бязи с эффектом «персик». Ворсование проводится перед расшлихтовкой на игловорсовальных машинах. Главным рабочим органом этих машин является ворсовальный барабан, на поверхности которого расположены ворсовальные и противоворсовальные валики. В результате их последовательного движения на поверхности ткани создается ровный, плотный ворс, который состоит из концов волокон, вытянутых из уточной пряжи. Возможно ворсование с лицевой стороны или с обеих сторон. В зависимости от ассортимента ткань пропускают через ворсовальную машину от 3 — 4 раз (бумазея) до 12 — 16 (байка).

2.1.5 Расшлихтовка

Расшлихтовка — процесс подготовки тканей, который представляет собой удаление из тканей шлихты и водорастворимых примесей.

Методы расшлихтовки различаются в зависимости от типа удаляемой проклеивающей добавки.

Применяемые в настоящее время методы можно разделить на следующие категории:

• методы удаления проклеивающих веществ на основе крахмала (водонерастворимые проклеивающие вещества);
• приемы удаления водорастворимых и нерастворимых клеев.

Если шлихта водорастворима (изготовлена на основе синтетических полимеров), то ее можно удалить, обработав ткани горячей водой (60 — 80 °C), в результате чего шлихта набухает и, растворяясь, вымывается. Если шлихта в основе своей содержит крахмал, нерастворимый в воде, то необходимо подвергнуть его деструкции с целью перевода в растворимое состояние с последующим вымыванием. При этом частично удаляются спутники целлюлозы (пектиновые, азотистые, зольные вещества), что облегчает последующую обработку ткани. Крахмал по строению и свойствам близок к целлюлозе. Технологический режим, обеспечивающий расшлихтовку тканей, не должен вызывать деструкцию волокна.

Придание растворимости крахмалу может быть достигнуто путем воздействия на него кислот, окислителей, щелочей и ферментов. Использование двух первых реагентов при несоблюдении технологического режима может привести к воздействию их не только на крахмал, но и на целлюлозу, в результате чего механическая прочность ткани уменьшится. Длительность выдерживания зависит от плотности ткани, количества шлихты и способа расшлихтовки.

На шелковых отделочных производствах для материалов на основе синтетических и искусственных волокон для расшлихтовки широко применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ), обладающие целым комплексом свойств (моющими, диспергирующими, смачивающими и эмульгирующими).

Наиболее экологичная организация процесса удаления шлихты на основе крахмала основана на использовании ферментов амилаз. Ферменты — это биохимические катализаторы, которые биологически селективно разрушают крахмал и не оказывают влияния на структурообразующий полимер (целлюлозу, шерсть, лен, шелк, синтетические волокна). Ферменты расщепляют крахмал до водорастворимого декстрина, так как они являются эффективными катализаторами его гидролитической деструкции: разрыва внутримолекулярной \alpha - 1,4 - \text{глюкозидной} связи. При этом расшлихтовку можно проводить в мягких условиях, так как большинство амилаз проявляют свою активность при температуре 20 — 60 °C и pH близко к нейтральной 5 — 8,5. Концентрации ферментативных препаратов составляет не более 0,5 — 2 г/л в зависимости от каталитической активности.

Различные \alpha - \text{амилазы} при длительном воздействии на крахмал расщепляют его на смесь олигосахаридов с преобладанием характерных сахаров. Чаще всего основными продуктами гидролиза являются мальтоза, глюкоза, мальтотриоза. Некоторые препараты на основе амилаз работают при сравнительно низких температурах от 20 до 60 °C, другие — от 30 до 80 °C. Группа амилаз, активных при температурах более 80 °C, носит название термостойких. Технологическая схема расшлихтовки с использованием амилаз заключается в пропитке расправленного полотна или ткани в растворе препарата (0,1 — 12 г/л) при оптимальной температуре, отжиме до 80 — 100% остаточной влажности и выдерживании без подогрева на устройстве, обеспечивающем вращение рулона, обернутого полиэтиленом для предотвращения испарения. На практике отделочных производств РФ широко реализованы эти плюсовочно-накатные технологии ферментативной расшлихтовки.

2.1.6 Щелочная отварка

Щелочная отварка применяется для хлопчатобумажных тканей, смесовых хлопкополиэфирных и полульняных тканей. Процесс отварки производят периодическим способом в жгуте (котлы, эжекторы), полунепрерывным (джиггеры) и непрерывным способами (линии). Цель отварки — придание тканям капиллярных свойств в результате удаления остатков шлихты и естественных примесей целлюлозы. В процессе отварки не только удаляются сопутствующие вещества, но и происходит изменение надмолекулярной структуры целлюлозы хлопка.

Для отварки обычно используют варочную жидкость, содержащую гидроксид натрия, поверхностно-активное вещество (ПАВ), силикат натрия или метасиликат натрия и восстановители (бисульфит натрия). В последнее время в состав варочного раствора вводят комплексообразующие вещества. В горячих щелочных растворах сложные эфиры воскообразных веществ частично гидролизуются, белковые вещества гидролизуются, пектиновые вещества растворяются, лигниносодержащие примеси набухают и частично разрушаются, минеральные вещества при взаимодействии со щелочью образуют гидраты, растворимые в воде.

Большая часть пектиновых веществ растворяется при действии слабых растворов щелочей и кислот за счет гидролитической деструкции глюкозидных и эфирных связей.

Присутствие на ткани лигнинсодержащих примесей определяет скорость и условия отварки ткани. Высокий эффект очистки ткани от лигнинсодержащих примесей достигается при одновременном введении в варочный раствор восстановителей и гидротропных веществ. Присутствие в варочном растворе восстановителя способствует распаду \beta - \text{эфирных} связей в макромолекуле лигнина, что способствует образованию низкомолекулярных соединений. Расщепление связей в макромолекуле лигнина в щелочной среде происходит под воздействием нуклеофильных реагентов (ионов OH-).

При скоростных непрерывных режимах отварки с кратковременным воздействием реагентов на ткань стадия проникновения компонентов варочного раствора в примеси хлопкового волокна является лимитирующей. В этих условиях высока роль высокоэффективных вспомогательных веществ, способствующих переводу труднорастворимых примесей в растворимую в воде и щелочах форму.

Вспомогательные вещества, вводимые в варочный раствор, являются активаторами и интенсификаторами процесса деструкции сопутствующих примесей материалов и технологических загрязнений.

Для периодического способа обработки ткани в жгуте применяют варочные котлы или эжекторы. Данный способ в основном используется для отварки трикотажных полотен на основе хлопка, а также для марли и миткалей. Отварку волокна, пряжи, ровницы и тканей, имеющих подвижную структуру, осуществляют в аппаратах периодического действия (котлы).

Для непрерывного плюсовочно-запарного способа отварки материалов расправленным полотном или в жгуте используют линии, различающиеся конструкцией запарных камер (роликовые, конвейерные, комбинированные роликово-конвейерные) с организацией процесса кислования и промывки. На хлопчатобумажных и шелковых предприятиях установлены линии для непрерывной отварки и пероксидного беления с промежуточным и без промежуточного кислования.

Непрерывные способы обработки по сравнению с оборудованием обработки периодическим способом позволяют повысить производительность труда и оборудования, снизить расход химических материалов, воды, электроэнергии и сократить время технологического процесса. Современное периодическое оборудование (джиггеры, эжекторы) практически полностью исключают браки, способствуют повышению качества продукции, однако менее производительны и используются преимущественно на предприятиях малой мощности. Совершенствование технологического процесса отварки ткани привело к новым непрерывным способам отварки ткани с использованием растворов щелочи, т.е. процессам, совмещенным с мерсеризацией.

После отварки в классических технологиях подготовки по периодическому способу (для котлов) и непрерывному (например, для линии ЛОБ) предусмотрено кислование. Современные технологии не предусматривают проведение кислования. Эта стадия также не проводится в случае замены щелочной отварки на биообработку.

2.1.7 Биоотварка льняных, полульняных, хлопчатобумажных и целлюлозосодержащих материалов

Задачей операции биоотварки в технологическом режиме подготовки целлюлозосодержащих текстильных материалов (хлопчатобумажных, льняных и полульняных) является удаление части сопутствующих примесей и придание гидрофильности за счет нарушения связей между примесями волокна и непосредственно целлюлозой. Ферменты, разрушающие пектиновые вещества, называются пектинолитическими, они относятся к классам гидролаз и лиаз.

Под действием пектиназ гидролитическое расщепление пектиновых веществ кутикула хлопкового волокна, содержащая до 9% пектиновых веществ и до 14% воскообразных веществ, под действием ферментов разрушается, что при последующих промывках при температуре 70 — 85 °C обеспечивает частичное удаление воскообразных веществ и повышение гидрофильных свойств волокон. Ферментативная обработка хлопчатобумажных тканей с использованием кислой пектиназы или щелочной пектиназы позволяет удалить более 70% пектиновых веществ и, как следствие, обеспечить капиллярность хлопчатобумажных тканей на уровне 50 — 100 мм/ч.

В процессе биоотварки льняных и полульняных тканей обеспечиваются частичное удаление нецеллюлозных примесей (пектинов и гемицеллюлоз) и делигнификация. Для льняных и полульняных тканей с включением пряжи, выработанной на основе вареной ровницы, операция биоотварки может быть самостоятельной стадией отделки в сочетании с кислованием в растворах щавелевой кислоты (1 — 5 г/л) и промывкой.

Ферментативные технологии в процессах подготовки хлопчатобумажных тканей могут быть совмещены с ферментативной расшлихтовкой амилазами. Пропитка ферментным раствором может быть осуществлена в пропиточных (охлаждающих) ваннах газоопаливающих машин. Оптимальная температура процесса термообработки — 60 °C. На практике реализованы плюсовочно-запарные технологии и технологии применительно к джиггерам и эжекторам [3].

Технология биоотварки для ограниченного ассортимента является альтернативой процессу щелочной отварки. Хлопчатобумажные ткани типа бязь, миткаль, сатин и хлопкополиэфирных облегченных тканей можно обрабатывать по этой технологии перед щелочно-пероксидным белением. Для тяжелых тканей типа саржа, диагональ эта стадия может предшествовать стадии щелочной отварки или щелочной отварки, совмещенной с мерсеризацией. Поскольку ферменты применяются в малых количествах, являясь на 100% биорасщепляемыми, они обеспечивают улучшение характеристик сточных вод, поступающих в сети канализации населенных пунктов.

2.1.8 Мерсеризация

В процессе облагораживания тканей, содержащих хлопковое волокно, важное место занимает процесс мерсеризации ткани. Процесс заключается в пропитке ткани раствором щелочи при температуре 15 — 20 °C, отжиме ткани до остаточной влажности 100%, обработке ткани под натяжением и промывке ткани горячей и холодной водой. Однако на современных производствах этот процесс сохранился для отделки таких элитных тканей, как сатины, поплины. Для хлопчатобумажных и хлопкополиэфирных плотных и тяжелых тканей типа диагональ и саржа применяется так называемая горячая мерсеризация, т.е. совмещение отварки и мерсеризации. Цеха и участки мерсеризации предусматривают организацию установки выпаривания щелочных растворов для их рециклинга и возврат для повторного использования.

Мерсеризованные хлопчатобумажные ткани приобретают блеск и шелковистость, повышаются их гигроскопичность, прочность, сорбционная способность и накрашиваемость. Важным свойством мерсеризованного материала является его повышенная реакционная (сорбционная) способность по отношению к красителям. Наблюдается экономия красителя при крашении в различные тона на 10 — 30%, кроме того, достигаются чистота и яркость окраски, какие невозможно получить на немерсеризованном хлопковом волокне. Окраски у мерсеризованных тканей более прочные, поскольку краситель легче проникает вглубь хлопкового волокна.

При мерсеризации суровых тканей щелочи расходуется больше, так как она взаимодействует с примесями целлюлозы; щелочной раствор засоряется, и его повторное использование практически невозможно, причем ткань может быть мерсеризована неравномерно из-за плохого смачивания ее раствором щелочи. Мерсеризация отбеленных тканей может вызывать некоторое снижение степени белизны. Поэтому мерсеризуют как суровые, так и отбеленные ткани, причем при выборе места мерсеризации в технологическом процессе руководствуются ассортиментом, назначением и экономическими соображениями.

В технологической практике иногда применяют полумерсеризацию или натровку для улучшения накрашиваемости волокнистых материалов. Например, тяжелые одежные ткани обрабатывают в растворах щелочи (125 — 145 г/л) при температуре 20 — 25 °C. Ткани мерсеризуют на цепных и валковых машинах непрерывного действия. В процессе нейтрализации ткань промывается холодной водой, в двух ваннах обрабатывается раствором кислоты при температуре 20 — 25 °C и в пяти ваннах для нейтрализации остатков щелочи. Затем ткань отжимается до 95 — 100% влажности, высушивается на сушильной барабанной машине.

Из оборудования применяются цепные мерсеризационные машины, бесцепные (валковые) машины (рис. 2.3), а также линии комбинированного типа (рис. 2.2, таблица 2.1) [2].

Таблица 2.1

Техническая характеристика универсальной комбинированной линии для холодной мерсеризации

Рисунок 2.2 — Схема комбинированной мерсеризационной линии

Рисунок 2.3 — Схема мерсеризационной валковой машины

Совмещенный технологический процесс отварки и мерсеризации — горячая мерсеризация — применяется для тяжелых хлопчатобумажных тканей поверхностной плотности до 250 — 400 г/м2, выработанных из крученой пряжи или пряжи, содержащей хлопковое волокно в смеси с синтетическими (лавсан).

Технологический процесс осуществляется в расправленном состоянии, где ткань пропитывается последовательно в двух пропиточных машинах. Ткань отжимается до 100% и запаривается в камере длительного запаривания при температуре 100 — 102 °C в течение 60 — 90 мин. При этом водный раствор щелочи на ткани находится в кипящем состоянии, температура поддерживается на уровне 105 — 107 °C, что защищает волокно от деструкции кислородом воздуха. После запаривания ткань направляется в выщелачиватель, включающий две ванны, далее — в нейтрализационную часть машины, состоящую из семи ванн, где сначала обрабатывается слабым раствором серной кислоты, а затем промывается водой.

После этого ткань высушивается на сушильной барабанной машине. Скорость движения ткани — до 100 м/мин. При совмещенном способе мерсеризации и отварки сокращаются затраты труда, расход воды, потребление электроэнергии. Такой процесс подготовки используют преимущественно для плотных хлопчатобумажных тканей (репсы, поплины, диагональ, корсетная ткань и т.д.).

Техническая характеристика мерсеризационной машины для проведения горячей мерсеризации тяжелых хлопчатобумажных и смесовых хлопкополиэфирных тканей приведена в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Техническая характеристика мерсеризационной машины для проведения горячей мерсеризации тяжелых хлопчатобумажных и смесовых хлопкополиэфирных тканей

На трикотажных предприятиях для мерсеризации применяют машину «Стабилофлоу», компактную, удобную при обслуживании, обеспечивающую высокое качество обработки полотна при условии его обязательной дополнительной промывки в другом оборудовании до полного удаления следов щелочи.

Дополнительная промывка предшествует белению или крашению и проводится в той же машине, в которой полотно отбеливается или окрашивается. Данная технология практически исключена для хлопчатобумажных тканей широкого потребления (бязь, сатин, поплин) и применяется в исключительных случаях для выпуска тканей с высоким качеством.

2.1.9 Беление текстильных материалов

Беление — это процесс обработки тканей окислителями с целью разрушения окрашенных примесей для придания материалам устойчивой белизны. Основными качественными показателями отбеленной ткани являются равномерность и устойчивость белизны при сохранении механической прочности. Белизна служит одним из важнейших показателей качества различных волокнистых материалов. Качество беления определяет качество последующих стадий и этапов отделки (крашения или печатания). Белизна характеризуется коэффициентом отражения, который для нормально отбеленной хлопчатобумажной ткани равен 83%, для сорочечных тканей — 87 — 88%.

В отечественной практике в качестве отбеливателей применяют, главным образом, окислители: пероксид водорода, гипохлориты натрия и кальция, реже надкислоты. Следует подчеркнуть, что отбеливающее действие оказывают не сами окислители, а продукты их превращения. Практически исключено использование хлорита натрия, и завершается процесс исключения гипохлорита натрия из технологических регламентов беления льняных и полульняных тканей. Существенно сокращено использование гипохлорита натрия в льняном производстве за счет оптимизации поэтапных технологий пероксидного беления.

Применяемая в текстильной промышленности вода содержит соли жесткости — гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, и само природное волокно содержит соли кальция и магния (пектиновые соли). Хлопок машинного сбора уже может содержать 1000 — 2500 мг/кг ионов кальция, что может служить причиной повышенной жесткости хлопчатобумажной ткани. Поэтому в белящую систему требуется введение стабилизаторов. Силикат натрия является активным поглотителем солей жесткости за счет обменной реакции иона Na+ в полимерных коллоидных системах на ионы Ca2+ и Mg2+. Однако, наряду с несомненными достоинствами, силикат натрия имеет и существенные недостатки. Получаемые с кальцием и магнием коллоиды имеют склонность к постепенному отложению на деталях оборудования, особенно в теплообменниках, а также на тканях. Удалить также силикатные осадки удается в настоящее время лишь механическим способом.

Наиболее эффективным способом предупреждения образования осадка кремниевой кислоты является замена жидкого силиката метасиликатом натрия.

В настоящее время предлагаются бессиликатные технологии беления. Известны стабилизаторы на основе модифицированного силиката натрия, снижающего склонность к осаждению осадков. Предлагается использовать o-силикат калия, который получают смешением гидроксида калия и силиката натрия при соотношении компонентов 4:1. Этот стабилизатор не образует осадков на ткани и оборудовании и легче отмывается. Использование в качестве стабилизатора вольфрамата калия позволяет полностью исключить силикат натрия при перекисном белении.

Значительной интенсификации процесса перекисного беления достигают при использовании в качестве активирующих добавок амидов карбоновых. При введении в перекисную ванну амидов карбоновых кислот, в частности, мочевины, достигается значительная интенсификация перекисного беления.

Особую группу стабилизаторов составляют комплексообразователи. Наибольшее распространение в этом случае имеют органофосфаты, которые более устойчивы в перекисных растворах, обеспечивают более высокую белизну, лучше диспергируют загрязнения и предупреждают образование осадков силиката натрия. Кроме них, используют также диэтилентриаминпентаметилфосфоновую, аминотриметилфосфоновую, оксиэтилендифосфоновую, этилендифосфоновую кислоты. Комплексообразующие вещества обычно включают в состав стабилизирующих композиций, одновременно содержащих аминокарбоновые кислоты, соли магния, ПАВ и иногда оптические отбеливающие вещества. Другим достижением в области перекисного беления является применение твердых перекисных соединений — монопероксигидрат мочевины, персульфаты натрия и калия.

С целью снижения возможности образования силикатных осадков в качестве стабилизаторов рекомендуется применять различные формы деполимеризованного жидкого стекла. Для усиления стабилизирующего действия силикатных стабилизаторов в отбеливающий состав добавляют соли магния, хлористый аммоний и вольфрамат калия.

Широкое распространение получили комплексы на основе производных фосфоновой кислоты, например, нитрилотриметилфосфоновая кислота и фосфоноуксусные комплексоны (этилендиаминфосфоноуксусная кислота). Комплексообразующие вещества обычно включают и стабилизирующие композиции, которые одновременно содержат аминокарбоновые кислоты, соли магния, органофосфонаты, например, смесь нитрилуксусной кислоты, водорастворимой соли магния и 1-оксиэтилендифосфоновой кислоты. Использование такой композиции в количестве 0,1 — 5% гарантирует получение белизны 90% при полном исключении силиката натрия из раствора.

В настоящее время все большее значение приобретает активация пероксида водорода путем взаимодействия с различными веществами, образующими с ним соединения более высокой активности. Это вызвано увеличением производства тканей, содержащих синтетические волокна, чувствительные к щелочным агентам, а также необходимостью полного исключения силикатных стабилизаторов при белении материалов со структурированной поверхностью (трикотажное полотно, махровые ткани, корд, вельвет и др.), производство которых неуклонно возрастает.

Существует целый ряд веществ, способных к реакциям ацилирования с пероксидом водорода. В результате образуются моно- и диалкилолпероксиды, которые являются активными промежуточными продуктами, обладающими белящими свойствами.

Еще одно из интересных направлений — это введение полимерных цепных молекул (ПЦМ) в раствор пероксида водорода, что приводит к изменению равновесия между ассоциированной и неассоциированной формами пероксида водорода в растворе — преимущественному образованию неассоциированной формы пероксида водорода. Неассоциированные молекулы пероксида водорода (образованные в результате введения цепных молекул) обладают меньшей реакционной способностью к распаду по сравнению с обычными, ассоциированными формами пероксида водорода в растворе. Поэтому добавки полимерных цепных молекул приводят к существенному снижению скорости распада пероксида водорода в условиях его транспортировки, хранения и получения в соответствующих технологических процессах. Стабилизация пероксида водорода, проведенная в реальных условиях его хранения (например, на текстильных предприятиях), позволяет на 2 — 4% снизить его непроизводственные потери. В реальных условиях хранения пероксида водорода на промышленных предприятиях (около 20 °C, следы катионов железа) без использования ПЦМ в качестве стабилизатора концентрация пероксида водорода через 20 суток снижается с 32 до 27 масс. % (потери около 5%). В то же время с использованием добавок ПЦМ потери пероксида водорода составили в тех же условиях 1 — 2%. Использование данной технологии позволяет исключить образование труднорастворимых осадков на технологическом оборудовании (силикатов); исключить образование натиров на ткани, обеспечить высокие показатели качества ткани (капиллярность, белизна); сократить в ряде случаев время обработки ткани в запарном аппарате (ЗВА) с 3 до 2,5 ч и, как следствие, снизить количество потребляемого пара на 15 — 17%; сократить в ряде случаев количество ванн для отбеливания с 3 (базовый вариант) до 2 единиц.

Для эффективного отбеливающего действия пероксида водорода считается достаточной жесткость воды 1,8 — 3,6 мг·экв/л, есть указания и на меньшую жесткость — 0,7 — 1,8 мг·экв/л. Таким образом, беление не рекомендуется проводить в умягченной воде, а для удаления осадков необходимо предложить другие эффективные методы.

Разработаны бессиликатные стабилизирующие системы для пероксидного отбеливания тканей на основе антрахинона и его производных (сульфоантрахинон I, сульфоантрахинон II и этилантрахинон). Современные активаторы позволяют снизить рабочую температуру процесса беления до 40 — 60 °C и тем самым снизить энергопотребление и температуру сточных вод.

2.1.10 Типовые схемы и оборудование для отварки и беления текстильных материалов

Выбор технологии беления основывается на технических возможностях предприятия, особенностях ассортиментной политики, сырьевом составе обрабатываемых тканей и технологических ограничениях, связанных со структурой тканей и полотен, склонностью их к деформации в процессе мокрых обработок. К настоящему времени можно выделить несколько практических технологий беления (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 — Практические технологии беления

Основные этапы процесса подготовки, включающие пероксидное беление, показаны на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 — Технологическая схема способов подготовки целлюлозосодержащих тканей: 1 — стандартная схема подготовки; 2 — двухстадийная схема подготовки без операции отварки; 3 — схема подготовки под крашения в темные цвета; 4 — схема холодного пероксидного беления

Для беления волокон в ватном производстве, пряжи и ровницы, а также некоторых артикулов хлопчатобумажных тканей применяются пряжекрасильные аппараты под давлением. Схема организации участка с оборудованием (автоклава) для подготовки и крашения волокна, ровницы, пряжи или беления тканей приведена на рисунке 2.6. Процессы проводятся при температурах от и выше 100 °C, при нормальном и повышенных статических давлениях, исключающих закипание рабочего раствора на всасывающей линии циркуляционного насоса и предупреждающих кавитацию. Технические характеристики оборудования приведены в таблице 2.3.

Рисунок 2.6 — Схема организации участка с оборудованием (автоклава) для подготовки и крашения волокна, ровницы, пряжи или беления тканей [4]

Таблица 2.3

Усредненные технические характеристики оборудования периодического действия (котлов) для волокон, пряжи, ровницы и тканей

Линии непрерывного беления тканей расправленным полотном (рисунок 2.7) обычно комплектуются из пропиточных и промывных роликовых машин для полотна и запарных машин для обработки тканей врасправку (роликовыми, конвейерными или устройствами комбинированного типа). На линиях поэтапно возможно проводить процесс щелочной отварки, кислования, серию промывок и перекисного беления. Особенно перспективны линии, оснащенные системой пропитки и промывки с двойной системой роликов по принципу «петля в петле» (экстракта) или системой спрысков (флеп-снип). Техническая характеристика линии для щелочной отварки, кислования и пероксидного беления приведена в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Техническая характеристика линии для щелочной отварки, кислования и пероксидного беления

<*> В знаменателе дроби значения для линий без кислования

Рисунок 2.7 — Линия для отварки и беления ЛОБ с промежуточным кислованием [2]

Особенно перспективны линии, комплектуемые по заказу и под определенную технологию. Односекционные линии пригодны для одностадийного беления для только отварки или только для биообработки. Двухсекционные — для двухстадийных технологий отварки и беления или для биоотварки и беления. Трехсекционные линии применимы для двухстадийной подготовки с предварительной расшлихтовкой или биообработкой. Можно составить линию, не только отвечающую специфическим потребностям предприятия, но и такую, которую можно в будущем легко модернизировать.

На рисунках 2.8 - 2.12 приведены технологические схемы линий подготовки тканей различного волокнистого состава, в таблицах 2.5 и 2.6 - технические характеристика одно- и двухсекционной отбельных линий.

Рисунок 2.8 — Линия для расшлихтовки и энзиматической обработки по плюсовочно-накатной технологии с промывкой (а), для «холодного беления» тканей расправленным полотном (б)

Рисунок 2.9 — Линия подготовки тканей на основе искусственных и синтетических волокон, смесовых легкодеформируемых тканей и эластичных тканей и трикотажных полотен с промывными машинами, оснащенными перфорированными барабанами и системой спрысков (Германия)

Рисунок 2.10 — Линия комбинированной подготовки тканей: 1-я секция — холодное беление или энзимная обработка по плюсовочно-накатной технологии, 2-я — плюсовочно-запарной способ доотварки или перекисного беления с промывкой на машинах роликового типа

Рисунок 2.11 — Одностадийная линия опаливания, расшлихтовки, отварки (без кислования)/беления расправленным полотном

Рисунок 2.12 — Линия расшлихтовки, отварки (без промежуточного кислования), беления по плюсовочно-запарной технологии расправленным полотном [5]

Таблица 2.5

Техническая характеристика односекционной отбельной линии

Таблица 2.6

Техническая характеристика двухсекционной отбельной линии без кислования

Широкая возможность комбинирования сырьевого состава тканей ставит на повестку дня вопрос о проведении универсализации текстильных предприятий по видам продукции. Размывание границ между производством по отраслевому признаку — хлопчатобумажные, шелковые, льняные, шерстяные, на основе химических волокон и их смесей с натуральными — должно решаться путем закупки современного и/или модернизации действующего оборудования, а также корректировки — унификации технологических режимов с учетом возможного варьирования сырьевого состава тканей, сезонности поставок и стоимости сырья, покупательской активности, изменения модных тенденций. Таким образом, универсализация и унификация технологических режимов современного оборудования позволяют производству стать более экономичным, экологичным и гибким.

К оборудованию универсального типа можно отнести эжекторы (рисунок 2.13, таблица 2.7) и джиггеры (рисунок 2.14). На одной единице оборудования можно проводить процесс подготовки, крашения и пропитки аппретом тканей различного сырьевого состава и поверхностной плотности. Данное оборудование может быть использовано и для биохимических технологий подготовки с применением ферментных препаратов.

Рисунок 2.13 — Эжекторная машина для крашения в жгуте

Таблица 2.7

Усредненные расходные нормы для эжекторных машин

<*> В числителе — для базовых моделей, в знаменателе — для современных

Использование эжекторов исключает многие виды брака, минимизирует расход химикатов и красителей более чем на 10 — 15%, обеспечивает высокое качество обработки по всему объему полотен. В эжекторах можно обрабатывать различные по объему материалы, загрузка может составлять от 5 до 1000 кг.

Джиггеры относятся к универсальному оборудованию (рисунок 2.14). Они позволяют производить различные процессы на тканях поверхностной плотности в широком диапазоне и сырьевым составом от натуральных до многокомпонентных (таблица 2.8). Джиггер предназначен для расшлихтовки, отварки, беления, крашения различными классами красителей и промывки тканей шириной до 1650 мм и поверхностной плотностью не более 600 г/м2.

Рисунок 2.14 — Схема машины рулоно-перемоточного типа (джиггера)

Таблица 2.8

Техническая характеристика джиггера

2.1.10.1 Типовые технологии подготовки хлопчатобумажных и смесовых тканей с содержанием хлопка более 50%

Существуют следующие способы реализации процесса подготовки:

• беление в жидкой среде при 100 °C по периодическому способу; практически не используется на предприятиях большой мощности, за исключением обработки ассортимента с легкоповреждаемой структурой ткани; аппаратурное оформление — котлы либо эжекторные машины; применяется для подготовки небольших партий;
• непрерывный высокотемпературный способ подготовки расправленным полотном при низком модуле в паровой среде для производств с производительностью более 200 тыс. м/сутки;
• полунепрерывный способ в джиггере;
• полунепрерывный пэд-рол способ с запариванием;
• полунепрерывный низкотемпературный способ беления ткани расправленным полотном с намоткой в ролик и длительным вылеживанием (от нескольких часов до нескольких суток).

Интенсификация отдельных операций хотя и снижает расход энергии и повышает производительность оборудования, но сохраняет повторяющиеся энергоемкие операции промывки и запаривания. Совмещение операций сокращает расход энергии в 2 раза. Примером совмещения двух самостоятельных процессов мерсеризации и отварки в одностадийный процесс является создание способа горячей мерсеризации хлопчатобумажных тканей. Суммарный эффект мерсеризации и очистки ткани от примесей достигается за счет повышения концентрации гидроксида натрия и температуры обработки.

Совмещенный способ отварки и беления (окислительная варка) нашел широкое распространение как одна из стадий технологического процесса подготовки льняной ровницы, которая перед окислительной варкой подвергается предварительному кислованию, хлоритному белению, антихлорированию и промывке. Таким образом, для окислительной варки используется частично очищенное льняное волокно.

Окислительная варка осуществляется при температуре 96 — 98 °C в течение 60 мин. Далее следуют промывка и кислование. Способ обеспечивает получение льняной ровницы с белизной 75 — 80% и удельной вязкостью медно-аммиачных растворов целлюлозы 1,2 — 1,4.

Перспективны одностадийные процессы беления тканей, предусматривающие совмещение трех операций процесса подготовки: расшлихтовки, отварки и беления. В данном случае можно достичь максимального сокращения расхода энергии. В настоящее время одностадийные процессы получили распространение для беления облегченных хлопчатобумажных тканей (миткаль) и тканей из смеси хлопка и химических волокон в жгуте. Процессу беления предшествует обработка кислотой при температуре 40 — 50 °C. После кислования ткань промывают и пропитывают перекисным раствором. Далее следуют запаривание при температуре 100 °C в течение 60 мин, промывка горячей и холодной водой. Недостатком способа являются повышенный расход химических материалов и неполное удаление шлихты, «галочек» и восков. На ткани остается до 15% шлихты от первоначального ее содержания. Капиллярность составляет 110 — 120 мм/ч. Для получения необходимых показателей применяют усиленные предварительные кислующие обработки с применением ПАВ. Внедрение сокращенных одностадийных технологических режимов беления способствует снижению расхода материалов, технологической воды, энергоресурсов, высвобождению производственных площадей, повышению производительности труда и оборудования. Анализ применяемых в промышленности способов подготовки тканей показал, что расход энергии на 1 т обрабатываемых тканей составляет 25 — 30 ГДж.

Основные направления совершенствования одностадийных процессов беления заключаются в интенсификации процесса пропитки главным образом путем предварительного прогрева или запаривания, использовании эффективных стабилизирующих систем и интенсификаторов процесса.

Операция горячей промывки (температура выше 80 °C) является обязательной после запаривания, поскольку во время промывки с волокна удаляются водонерастворимые вещества, которые во время запаривания превращаются в эмульсии. Отсутствие горячей промывки после запаривания может привести к значительному ухудшению гигроскопических свойств подготовленной ткани, так как при холодной промывке расплавленные воскообразные вещества кристаллизуются и частично остаются на поверхности волокон. Промывка после расшлихтовки проводится горячей водой, а при удалении водорастворимых полимеров — горячей водой с ПАВ.

Несмотря на значительные преимущества по исключению различных браков, наиболее энергозатратным является способ подготовки врасправку — энергозатраты в 2 раза больше, чем при обработке в жгуте. В свою очередь, совмещенный процесс отварки и беления непрерывным способом и полунепрерывный в джейбоксе примерно равны по энергозатратам.

При низкотемпературном способе подготовки основным источником расхода энергии является операция промывки, причем двухкратное увеличение температуры с 40 до 85 °C приводит к трехкратному увеличению расхода энергии. При полном отказе от горячей промывки расход энергии определяется операцией сушки, а при возможности дальнейшей обработки в мокроотжатом виде он может быть сведен лишь к расходу энергии электродвигателями пропиточных, укладочной и промывных машин.

Холодное одностадийное пероксидное беление осуществляется при очень низком расходе электроэнергии за счет ликвидации всех тепловых операций, за исключением опаливания, промывки и сушки. В этом случае расход энергии на подготовку составляет всего 6 МДж/кг (таблица 2.9).

Таблица 2.9

Усредненные энергозатраты при различных способах подготовки тканей

Низкотемпературный способ отбеливания является наиболее дешевым процессом подготовки текстильных материалов. Используется он для беления тканей для рабочей одежды, для постельного и столового белья, декоративных тканей, тканей, подвергаемых печатанию, поплинов, а также корда и махровых тканей. Недостаток технологии заключается в значительном увеличении расхода технологической воды, снижении качества тканей и характеристик сточных вод. Одностадийные холодные технологии беления применимы только для малозасоренных и облегченных тканей с поверхностной плотностью до 120 г/м2. Большая часть шлихты удаляется при белении, что является существенным преимуществом этого способа подготовки. Однако это не дает возможности сокращения объема сточных вод, по сравнению с плюсовочно-запарными способами одностадийного беления, так как высок расход их при промывке.

Для подготовки под крашение ткань должна обязательно подвергаться отбеливанию по горячим технологиям, так как только они обеспечивают высокие капиллярные свойства тканей, в отличие от холодных технологий беления. Технология обработки при этом может включать расшлихтовку и отварку либо ограничиваться только белением.

Для беления больших партий материала, нечувствительного к заломам и заминам, целесообразно использовать обработку в эжекторах, а для производств в большой мощности более рационально использование линий подготовки.

2.1.10.2 Двухстадийный непрерывный плюсовочно-запарной щелочно-перекисный способ подготовки текстильных материалов

Способ используется для широкого ассортимента хлопчатобумажных тканей поверхностной плотностью от 90 до 500 г/м2 (миткаль, бязь, поплин, сатины, полотенечные ткани, а также «тяжелые» ткани типа саржи и диагонали.)

При двухстадийном способе беления ткань пропитывают щелочным варочным раствором при 60 — 70 °C, отжимают до 100 — 110% влажности, запаривают в течение 1 — 2 ч в запарной машине и промывают горячей, холодной водой, разбавленным раствором кислоты и водой. На этом процесс отварки заканчивается. Далее ткань пропитывается белящим перекисным раствором, обрабатывается в запарной машине насыщенным водяным паром в течение 30 — 40 мин и промывается горячей и холодной водой.

Классическая технология непрерывной подготовки целлюлозосодержащих текстильных материалов объединяет в себе расшлихтовку, отварку и беление. Среди недостатков данной технологии необходимо отметить значительное энергопотребление и использование большого количества пара.

2.1.10.3 Беление хлопчатобумажного трикотажного полотна

Технология подготовки трикотажного хлопчатобумажного полотна включает: отварку в растворе гидроксида натрия или соды; нейтральную промывку, например, препаратами на основе ПАВ, гипохлоритное отбеливание или отбеливание перекисью водорода. Щелочной отваркой (или промывкой при 80 °C), например, достигается наилучшая впитывающая способность, но гриф трикотажа вследствие омыления натуральных жиров и восков становится заметно жестче. Отварку проводят как самостоятельную операцию для пестровязаных полотен. Для сильно загрязненных и замасленных полотен отварка является предварительной операцией перед белением или крашением. Существуют совмещенные технологии отварки и беления или крашения. Отварку проводят в жгутовых барках, машинах или на оборудовании обработкой расправленным полотном в нейтральной или щелочной среде с неионогенных или анионактивных ПАВ. Отварку или промывку шерстяных или полушерстяных полотен для удаления замасливающих и жировых веществ следует проводить в барках в неионогенном или анионактивном растворе при температуре не более 80 °C. Полотна из хлопчатобумажной, хлопковискозной пряжи в сочетании с синтетическими окрашенными нитями рекомендуется умягчать [6].

Для отбеливания трикотажа используют способы с большим (периодические способы) и с малым модулем ванны (плюсование). Отбеливание в ванне с малым модулем обеспечивает высокую производительность, низкие расходы на химические препараты и воду, однако не исключена опасность повреждений целлюлозы от каталитических реакций и перетяжки. Так как трикотаж обрабатывается под натяжением, не достигается обычная объемистость, а гриф материала становится жестче.

Для полотен из химических нитей, имеющих хорошую степень белизны, можно использовать только оптические отбеливатели. В качестве стабилизаторов при белении периодическим способом применяют силикат или метасиликат натрия, в непрерывном белении — органические стабилизаторы. Для создания необходимого значения pH необходимо использовать кальцинированную соду, нашатырный спирт или гидроксид натрия. Промывка полотен после беления должна проводиться для устранения следов щелочи на полотне и с целью мягчения.

Беление периодическим способом проводят в котлах, эжекторных машинах, полунепрерывным — на джиггерах. Непрерывное беление осуществляют на отбельных линиях, подбирают полотна одинакового диаметра и вида переплетения, сырьевого состава, без эффектов «дыры». Полотно раскатывают из рулона в «книжку» на раскатных машинах со скоростью 70 — 80 м/мин. Перед белением куски полотна сшивают в непрерывную ленту строго по торцевым отметкам. В процессе беления трикотажных полотен на установках с системой обработки под уровнем жидкости при температуре 98 — 100 °C, например, таких как «Голлер», «Колорадо», необходимо применять смачиватель-пеногаситель и высококачественный стабилизатор. Это связано с тем, что белящий раствор не возобновляется в течение 8 — 12 ч.

Одностадийное или одноступенчатое перекисное отбеливание в ванне с большим модулем (периодический способ) обеспечивает требуемую степень белизны, однако недостатки проявляются при крашении. Не вымытые пектины осаждаются на различных местах поверхности волокна, и, как следствие, получается пятнистое окрашивание. Чтобы предотвратить этот брак, необходимо проводить тщательную промывку (экстракцию).

Наиболее распространенным является бессиликатное отбеливание, в этом случае исключается увеличение жесткости грифа. Для «холодного беления» более эффективно применение персульфата натрия, который гарантирует получение высокой гигроскопичности полотна. Температура пропитки составляет 20 — 30 °C, отжим — 80 — 100%, выдерживание при температуре цеха без подогрева в рулоне — в течение 20 — 72 ч. Промывку проводят на линии типа ЛРП-220Т с обязательной операцией нейтрализации в третьей ванне.

Трикотаж перед швейной переработкой обрабатывается мягчителем, но при этом исходный гриф не восстанавливается. При обработке мягчителем изделие хотя и кажется мягче, но на самом деле оно становится только более гладким. Типы машинного оборудования для подготовки тканей различного волокнистого состава приведены на рисунках 2.15 и 2.16

Рисунок 2.15 — Типы машинного оборудования для подготовки трикотажного полотна

Наилучший гриф достигается только тогда, когда полотно полностью не обезжиривается.

Технологическая схема получения окрашенного трикотажного полотна

Технологическая схема получения напечатанного хлопчатобумажного и хлопкополиэфирного трикотажного полотна

Рисунок 2.16 — Типовой совмещенный способ отварки и беления хлопчатобумажного полотна и смесовых хлопкополиэфирных полотен (поверхностной плотности не более 150 г\м2)

Сильные катионоактивные мягчители хотя и дают лучший умягчающий эффект, но их использование ведет к заметному пожелтению полотен. Если необходимо получить мягкий гриф и высокую степень белизны, следует применять только слабо катионоактивные мягчители.

Мягкий гриф достигается тогда, когда при перекисном отбеливании применяется неионогенный мягчитель, который хорошо компенсирует вызванное омылением жиров и восков в процессе отбеливания увеличение жесткости грифа. Использование силиконовых неионогенных мягчителей позволяет исключить пожелтение полотен, подверженных оптическому отбеливанию, и гриф в этом случае соответствует полученному при применении катионоактивных мягчителей.

2.1.10.4 Практические технологии подготовки льняной ровницы и тканей

Особенности в подготовке изделий из льна обусловлены гистологической структурой льняного волокна и наличием большого количества природных примесей (до 25% масс.). Чтобы добиться высокой степени очистки изделий и сохранить техническое волокно, не разрушив его до элементарных волокон, целесообразно, не ужесточая условия подготовки, проводить этот процесс многостадийно.

Обычно льняные предприятия в своем составе имеют пряжебельный цех, где производят обработку ровницы и пряжи и отделочное производство, в которых ткани добеливаются, окрашиваются или печатаются и проходят заключительную отделку в зависимости от назначения. Применяемые в настоящее время технологические процессы отличаются от прежних значительно меньшей продолжительностью, при этом целлюлоза подвергается меньшему разрушению (т.е. степень полимеризации целлюлозы снижается значительно меньше).

Подготовка льняной ровницы

Специфика выработки льняных тканей бытового назначения заключается в том, что при их выработке используют пряжу, прошедшую операции обработки химическими веществами [7]. При выборе технологии облагораживания льняных материалов учитывают вид волокна и последующий способ прядения. В системе льнокомбинатов обработку начинают с ровницы. В настоящее время отбеливают ровницу, из которой изготавливают полубелую пряжу и, соответственно, полубелые ткани, и только затем их добеливают. Паковки ровницы отбеливают в закрытых аппаратах периодического действия, например, в аппаратах крашения под давлением (АКД) при температуре 98 — 100 °C в течение 1 — 3 ч. Отваренную ровницу тщательно промывают и кислуют.

Основой всех современных технологий облагораживания ровницы является способ окислительной варки, в которой совмещены две основные обработки: отварка и беление. Отварка без отбеливания проводится ограниченно только для получения пряжи с природной окраской льняного волокна. Такая пряжа используется для выработки пестротканей, бортовки и изделий из «серого» льна. Отваренная пряжа может быть получена или путем отварки суровой пряжи, или путем прядения отваренной ровницы. Отваренная пряжа предназначается для изготовления тканей бытового назначения, не подвергающихся в дальнейшем отбеливанию. Технологический процесс отварки ровницы должен быть таким, чтобы создавались благоприятные условия для прядения при минимальной обрывности.

Для ровницы из очеса применяют более слабые режимы обработки с целью сохранения необходимой длины волокна.

Технологический процесс отварки ровницы состоит из следующих обработок: отварка ->- промывка ->- кислование ->- промывка.

Отварка является основной операцией, при которой происходят необходимые изменения волокна и его состава. Отварку ровницы производят при температуре 95 — 100 °C в течение 100 — 120 мин. Разогрев до указанной температуры продолжается 30 — 40 мин.

Применяются две промывки волокна горячей водой по 10 мин каждая с прибавлением в первую промывную ванну для ее активизации. Кислование ровницы нейтрализует остатки щелочи и уменьшает зольность, что способствует снижению обрывности и запыленности при дальнейшем перематывании пряжи. Кислование ровницы при температуре 50 — 55 °C производится в течение 15 мин. Далее ровницу промывают холодной или теплой водой в течение 5 мин.

Параметры технологического процесса отварки суровой пряжи (из чесаного волокна или очеса) в зависимости от вида волокна не изменяются. Все остальные параметры, включая состав раствора, последовательность операций и т.д., те же, что при обработке суровой ровницы.

Технологический процесс окислительной варки ровницы или пряжи состоит из обработок: кислование в растворе серной кислоты, нейтрализация, окислительная варка, промывка, кислование, промывка. Обработка продолжается в течение 25 мин при температуре 35 — 40 °C. Далее дается обработка раствором щелочи в течение 5 мин. Обработку ровницы ведут в закрытых аппаратах. Ввиду отсутствия отжима уменьшить влажность обработанной ровницы в два раза можно пропаркой ее в аппарате типа ОБ-500-Л или продувкой воздухом в сушильных аппаратах. Обработку ровницы пропаркой можно вести только при использовании катушек из нержавеющей стали. Ровница после промывки подвергается обработке паром под давлением 2 атм в течение 30 мин.

Варка и беление льняной и льносодержащей пряжи в бобинах производятся в основном только на тех предприятиях, где нет своей прядильной фабрики. Обработку льняной, льнолавсановой пряжи производят в аппаратах типа ОБ-500Л при модуле ванны 1:8,5, плотности намотки 0,32 — 0,37 г/см3, загрузке 500 кг, а хлопчатобумажной — при модуле ванны 1:13, плотности намотки 0,23 — 0,25 г/см3 и загрузке 300 кг. Обработку пряжи в мотках осуществляют в аппаратах с насосом при модуле ванны 1:7 и в аппаратах Зворыкина при модуле ванны 1:19. Режимы варки и беления пряжи в бобинах и нормы расходов химреактивов приведены в таблицах 2.33, 2.34, 2.35.

Типовые технологические режимы беления пряжи разработаны для получения 1/2 белой пряжи. При окислительной варке суровой пряжи и ровницы удельная вязкость целлюлозы и добротность пряжи повышаются с меньшей потерей массы волокна, чем при щелочно-перекисной подготовке.

В настоящее время на предприятиях РФ используют в основном непрерывные способы беления льняной и полульняной ткани, для определенных артикулов ткани применяют полунепрерывные способы беления в джиггерах. Большинство льняных и полульняных тканей отбеливают в жгуте. Имеется тенденция к внедрению технологий беления расправленным полотном для универсальных линий. Особенно это актуально для полульняных, льнолавсановых тканей, тканей с цветными нитями и тканей подвижной структуры.

Для жгутового отбеливания используют линии ЛЖО-1-Л (классический вариант) или ЛЖО-1-Л-1 (сокращенный вариант) [2]. Линии отличаются числом секций. На ЛЖО-1-Л реализуется непрерывный щелочно-гипохлоритно-перекисный способ беления. Линия состоит из пяти секций, каждая секция имеет мойно-матер. машины со свободным жгутом МС-260-1Л, компенсаторы и аппарат вылеживания жгута (АВЖ) типа АВЖ-1л для запаривания или вылеживания ткани.

1 секция предназначена для расшлифовки ткани. В классической технологии ткани пропитываются раствором гипохлорита и вылеживается определенное время. В последние годы предприятия перешли на обработку ткани вместо гипохлорита раствором щавелевой кислоты, считая это более экономичным и способствующим повышению количества ткани. Режим обработки: ткань пропитывается раствором щавелевой кислоты с концентрацией 2 — 2,4 г/л при температуре 50 — 60 °C, отжимается и вылеживается в виде жгута в АВЖ от 1 — 1,5 ч, затем промывается водой при температуре воды 50 — 60 °C. Есть предприятия, где внедрены технологии ферментативной расшлихтовки амилазами с последующей промывкой щавелевой кислотой.

2 секция: обработка ткани щелочно-перекисном раствором, состоящая из пропитки ткани стабилизированным перекисным раствором, отжим, запаривание при температуре 85 — 90 °C в течение 1 — 1,5 ч в АВЖ, промывка сначала горячей водой 60 — 65 °C, потом холодной водой.

3 секция: обработка раствором гипохлорита, включая пропитку, отжим, вылеживание в АВЖ 1 — 1,5 ч без нагревания, промывка в нескольких машинах МС холодной водой.

4 секция: обработка щелочно-перекисным раствором для выравнивания белизны. Ткань или пропитывается раствором перекиси водорода, отжимается, запаривается, или вылеживается в растворе при температуре 80 — 85 °C в течение 1 — 1,5 ч, затем промывается горячей и холодной водой. Предпочтительно держать в растворе.

5 секция: кисловка раствором серной кислоты или щавелевой кислоты с последующим вылеживанием в АВЖ 30 мин с промывкой холодной водой. После чего следуют обработка раствором кальцинированной соды и окончательная промывка водой. Для повышения белизны ткани в последнюю промывную машину вводится оптический отбеливатель.

Данный технологический процесс отбеливания используют для наиболее трудно отбеливаемых тканей, например, изготовленных из ровницы окислительной варки. Так как ассортимент льняных тканей очень разнообразен, то предприятия используют и укороченные технологические схемы беления. Так, на линии типа ЛЖО-1-Л-1, имеющей три секции, не применяется гипохлоритная обработка, а используется только щелочно-перекисный способ беления.

Кроме жгутовых способов обработки, на предприятиях применяют поточные линии для беления тканей расправленным полотном.

На настоящий момент гипохлоритную обработку заменяют на бесхлорные технологии беления, где она заменена на биоотварку или дополнительную стадию перекисного беления.

Подготовка пестротканых льносодержащих тканей

Льняная промышленность РФ выпускает достаточно большой объем пестротканей, которые изготавливают из окрашенной пряжи. Когда ткань не имеет белых участков и более чем на 80% изготовлена из цветной пряжи, то в отделочном производстве для нее проводят только операцию расшлихтовки. Ткани, выработанные на основе вареной пряжи и ровницы, не подвергаются белению. Для них используется технология расшлихтовки (в растворах кислот, ферментов или щелочная расшлихтовка) или технологическая схема подготовки по операциям: расшлихтовка — щелочная отварка — кислование — промывка.

Типовое оборудование льнопроизводства

Современное оборудование для отварки, беления и крашения льняной пряжи в бобинах и навоях обладает более высокой универсальностью, унификацией и уровнем автоматизации. Отечественные аппараты подверглись существенному совершенствованию за счет введения вакуумирования, механизации и автоматизации управления, повышения удельной скорости циркуляции, снижения модуля ванны и др., например, марок АКД и АКДС-601 (602) [2].

Новое поколение пряжекрасильных аппаратов типа АКД для крашения под давлением позволяет проводить процессы мокрых обработок при температурах выше 100 °C и повышенных статических давлениях, исключающих закипание рабочего раствора на всасывающей линии циркуляционного насоса и предупреждающих кавитацию. Для обработки паковок различных форм существует набор комплектующих изделий, состоящий из корзин, цилиндров или стержней для загрузки в них волокна, чесаной ленты в клубках и пряжи в бобинах. Цифровые индексы маркировки аппаратов означают: первые цифровые индексы указывают на объемы красильных баков, составляющие обычно 2, 3 и 6 м3, индекс «О» — степень автоматизации; последние индексы: 1 — аппараты для обработки волокна, чесаной ленты в клубках или ровницы; 2 — для обработки пряжи или ниток.

Применение вакуума — один из наиболее эффективных методов интенсификации процессов пропитки, обеспечивает быстрое объемное и равномерное поглощение воды и реагентов, то есть рабочего раствора, что позволяет существенно повысить степень пропитки, сократить время заполнения красильного бака рабочим раствором и время крашения. Повышает качество продукции, снижает расход воды, пара и электроэнергии, ускоряет процесс фиксации красителя и т.п., при этом ускоряются диффузионные процессы. На рисунке 2.17 показана технологическая схема скоростного аппарата АКД-601 (АКДС-601-Л), предназначенного для интенсивной жидкостной обработки (крашения, беления, промывки) непряденого волокна, льняной ровницы или чесаной ленты при температуре до 140 °C, рабочем давлении 0,4 МПа, вакууме до 90%. В состав аппарата входят: 1 — расширительный сосуд, предназначенный для компенсирования изменяющегося объема жидкости при ее нагревании и охлаждении; 2 — отсек (80 л) для химических добавок (ОХД); 3 — охладитель, предназначенный для охлаждения раствора, поступающего в расширительный сосуд; 4 — красильный бак — в центре бака расположен стержень для фиксации носителя, в упор бака встроена обводная система 7 (байпас), обеспечивающая полный слив отработанного раствора из бака; 5 — вакуум-насос для обезвоздушивания текстильного материала; 6 — приготовительный бак с мешалкой М; 8 — осевой (реверсивный) циркуляционный насос, работающий с удельной скоростью циркуляции 30 л/(мин·кг), т.е. невысокой скоростью, что требуется для исключения гидромеханического повреждения ровницы или чесаной ленты; 9 — центробежный подпиточный насос, предназначенный для внесения добавок в рабочий раствор и создания в баке статического давления.

Рисунок 2.17 — Технологическая схема аппарата АКДС-601

Аналогичную схему имеют аппараты типа АКДС-602, предназначенные для обработки пряжи и ниток из натуральных и химических волокон, но в сравнении с ровницей и чесаной лентой пряжа и нитки более устойчивы к гидродинамическому воздействию циркулирующего раствора, что позволило повысить удельную скорость циркуляции до 60 л/(мин·кг) с помощью центробежного насоса.

Таблица 2.10

Технические характеристики аппаратов типа АКДН

Для изменения направления циркуляции в упор бака АКДС-602 встроен инвертор, т.е. устройство для переключения направления циркуляции раствора, а в остальном аппараты идентичны. Дальнейшее совершенствование пряжекрасильного оборудования привело к созданию аппаратов типа АКДН для низкомодульного крашения при модуле ванны (5-9):1 (таблица 2.10). Неполное заполнение красильного бака жидкостью позволяет упростить конструкцию аппарата, так как отпадает необходимость в расширительном сосуде, подпиточном насосе и охладителе. Это способствует снижению в 1,5 раза расхода воды и сброса ее в систему канализации.

Типовые технологические схемы получения льняных и полульняных тканей на основе ровницы с окислительной и щелочной варкой приведены в таблицах 2.11, 2.12

Таблица 2.11

Типовая технологическая схема получения льняных и полульняных тканей на основе ровницы и окислительной варки

Таблица 2.12

Типовая технологическая схема получения «серых» льняных и полульняных тканей на основе ровницы щелочной варки

На предприятиях нашей страны установлены низкомодульные аппараты типа АКДН, отличающихся низким модулем ванны (от 3,5:1 до 15) и повышенной степенью автоматизации технологических процессов и управления на основе микропроцессорной техники. Высокотемпературная красильная машина под давлением применяется для отварки, беления, крашения и промывки хлопкового, шерстяного и синтетического волокна, пряжи в мотках и бобинах под давлением или без давления.

Аппарат красильный под давлением АКД-6-2Л предназначен для беления, крашения и других мокрых обработок под избыточным давлением до 3 кг/см2 и при температурах до 130 °C льняной пряжи в бобинах и льняной ровницы на катушках.

В льнопроизводстве также широко используются универсальные машины типа джиггеров и эжекторов. Некоторые цеха модернизируется с установкой одно- и двухсекционных линий беления. Техническая характеристика односекционной отбельной линии обработки расправленным полотном: удельный расход на 1000 м ткани пара — 676 кг, воды — 1,5 — 2 м3.

2.1.11 Проблемы подготовки целлюлозных материалов

Текстильные предприятия, как правило, формируются из нескольких основных производств, объединенных по сырьевому признаку (льняное, хлопчатобумажное, шерстяное, шелковое, а также трикотажное производство). Особенность отрасли заключается в том, что в этих производствах используется большое количество химических препаратов, а также образуется значительный объем загрязненных сточных вод. Однако в настоящее время, во многом в связи с раздробленностью сектора, практически все предприятия текстильной промышленности являются абонентами систем централизованного водоотведения городских поселений (населенных пунктов) и «в границах» промплощадок очистка ограничена обработкой сточных вод в соответствии с требованиями договоров, заключенных с владельцами канализационных сетей. Сегодня ситуация такова: многие предприятия разделили этапы производства между различными юридическими и/или физическими лицами. Поэтому основные экологические проблемы, связанные с предварительной обработкой хлопка и других целлюлозных волокон, могут быть связаны с поступлением недостаточно очищенных сточных вод в сети канализации (не водные объекты!), а также с поступлением в этим сети ливневых и талых вод с промплощадок предприятий. Характеристики выбросов различаются в зависимости от ряда факторов: подпитки, принятой последовательности, а также процессами, часто объединяемыми в одну стадию (например, расшлихтовка и отварка хлопчатобумажных тканей). Ниже приведены наиболее актуальные вопросы для различных операций, связанных с подготовкой пряжи и трикотажа из целлюлозных волокон и никоим образом с поступлением в водные объекты.

2.1.11.1 Расшлихтовка и отварка

На типичной фабрике по переработке хлопка или ткани из смесовой хлопчатобумажной ткани расшлихтовка представляет собой основной источник выбросов в общем процессе, промывные воды после расшлихтовки могут содержать до 70% общей нагрузки ХПК (химическое потребление кислорода) в сточных водах, поступающих в сети канализации.

По сравнению с хлопчатобумажной тканью удаление примесей из пряжи и трикотажа менее значимо с точки зрения загрязняющей нагрузки. Тем не менее есть две проблемы: нагрузка ХПК, связанная с удалением трикотажных масел (для трикотажа), прядильных масел и подготовительных агентов (когда хлопок находится в смеси с синтетическими волокнами), а также биоразлагаемость этих соединений. Такие вещества, как синтетические эфирные масла, легко эмульгируются или растворяются в воде и легко подвергаются биологическому разложению. Дополнительные проблемы возникают из-за присутствия веществ, которые трудно эмульгировать и которые плохо поддаются биологическому разложению, например, таких как силиконовые масла, которые содержатся в смесях эластана с хлопком или полиамидом.

2.1.11.2 Мерсеризация

Воды после мерсеризации предварительно перед сбросом в сети канализации всегда нейтрализуются. После нейтрализации непосредственно на территории предприятия образуется соответствующая соль. Вместе с тем практически на всех отделочных производствах существует регенерационная. Воды из мерсеризационных ванн восстанавливают и используют повторно.

2.1.11.3 Отбеливание текстильных материалов по щелочно-перекисному способу

При разложении перекиси водорода, происходящем во время реакции отбеливания, образуются только вода и кислород. Применяемые при отбеливании стабилизаторы могут содержать комплексообразователи с плохой способностью к биологическому удалению (показатель — биологическое потребление кислорода (БПК).

2.1.11.4 Отбеливание текстильных материалов гипохлоритом натрия

Применение гипохлорита натрия в настоящее время ограничено, его используют редко и только в льняной промышленности или для беления пряжи, когда требуется высокая степень белизны. Воды после такого отбеливания перед сбросом в сети канализации подвергают предварительной очистке.

2.1.11.5 Отбеливание текстильных материалов хлоритом натрия

Обращение с хлоритом натрия (также редко применяется) и его хранение требуют особого внимания из-за возможной коррозии оборудования. Смеси хлорита натрия с горючими веществами или восстановителями могут представлять опасность взрыва, особенно при нагревании, трении или ударе, воды после такого отбеливания перед сбросом в сети канализации подвергают предварительной очистке.

2.1.11.6 Подготовка шерстяных материалов

Суровые ткани, поступающие на отделку, содержат много различных загрязняющих примесей (жировые вещества, введенные в процессах замасливания волокнистой смеси, остатки овечьего жира, пыль, грязь и пр.). Наличие этих поллютантов затрудняет процессы отделки, ухудшает внешний вид готовой ткани, делает ее негигиеничной, поэтому их необходимо удалить при промывке. При промывке тканей применяют различные химические вещества, обладающие моющей способностью [8].

Далее ткань подвергается процессу уплотнения (валки) под действием многократно повторяющегося давления, вызывающего массовое перемещение одних волокон относительно других в условиях определенных температуры и влажности. Валку проводят на сукновальных машинах.

Заварку проводят для устранения внутренних напряжений, возникающих в волокнах в предыдущих процессах, а также для закрепления волокон в ткани и придания им однородных свойств. Для заварки тканей применяют заварные аппараты (непрерывного и периодического действия).

Декатировка (обработка ткани, накатанной на цилиндр или врасправку, паром, горячей и холодной водой) является подготовительным процессом перед крашением тканей, обеспечивающим получение более глубокой интенсивной и яркой окраски тканей.

Чистошерстяные ткани, поступающие в отделку, содержат растительные примеси в виде случайно попавших на ткань растительных волокон, частиц репья и пр. Чтобы чистошерстяная ткань, окрашиваемая в полотне, имела высокое качество, ее подвергают карбонизации — удалению из ткани растительных примесей путем обработки ее раствором серной кислоты. После карбонизации ткань промывается для удаления кислоты.

Цель процесса ворсования — придание ткани мягкости, добротности на ощупь, улучшение гигиенических свойств и получение своеобразного внешнего вида, а также повышение теплоизолирующей способности. Ворсованию подвергаются главным образом такие ткани, как драп, бобрик, байка, а также платки, одеяла и др.

Шерстяные ткани могут быть крашеными в полотне, пестроткаными, однотонными, крашеными в волокне и меланжевыми. Для крашения ткани, волокна и пряжи применяют различные органические красители, позволяющие получать разнообразную окраску и расцветку готовых изделий в соответствии с запросами потребителей. Основное требование, которое предъявляют к окраске, — прочность (стойкость к действию света и погоды, стирке, поту, трению сухому и мокрому, действию химических веществ, применяемых при чистке, к глажению и др.). Ткань, прошедшая мокрую обработку, после удаления из нее избытка влаги на специальных центробежных отжимных машинах или отсасывающих машинах подвергается высушиванию на сушильно-ширильных машинах.

Высушенную ткань просматривают, после чего направляют на специальные столы для шарки и чистки. После шарки ткань поступает на щеточные машины для чистки, которая производится до и после стрижки ткани. Стрижку шерстяных тканей производят на стригальных машинах. После стрижки и чистки шерстяные ткани подвергаются прессованию.

После прессования ткань поступает на заключительную декатировку. Некоторые ткани для придания им несминаемости, водонепроницаемости, увеличения драпирующей способности, повышения прочности во влажном состоянии подвергают специальным обработкам. В особенности необходимы такие обработки для тканей из смесей, включающих химические штапельные волокна. Заключительная декатировка является последней стадией отделки ткани. Окончательно отделанную ткань после просмотра и проверки качества промеривают, сдваивают, накатывают, маркируют и упаковывают. Упакованная ткань отправляется на склад готовой продукции.

Процесс химической очистки шерстяных тканей включает промывку, карбонизацию и иногда беление. Промывка проводится с целью удаления остатков жировых и потовых веществ, замасливателей и шлихты с целью улучшения смачиваемости тканей, сообщения им мягкости. При промывке, в основном извлекаются воскообразные природные примеси и жировые вещества. Для этого используют способы экстрагирования жирорастворителями, а также омыления и эмульгирования жировых веществ. Преимущества: органические растворители не повреждают волокно; возможно улавливание и повторное использование растворителей; в 2 — 3 раза сокращается время удаления жиров; снижаются расход воды и затраты тепла на сушку; возможна регенерация жиров и выделение ланолина. Недостатки: требуется специальное герметичное оборудование, оснащенное системой рекуперации токсичного и пожароопасного растворителя. Ткань становится жесткой, и требуется обработка специальными мягчителями на основе ПАВ.

Наибольшее распространение имеет способ, при котором для промывки шерстяных и шерстьсодержащих материалов используют раствор моющего вещества (ПАВ) и карбонат натрия. Большая часть жировых веществ эмульгируется и удаляется. Карбонат натрия умягчает воду, взаимодействуя с солями кальция и магния, повышает набухание волокна, способствующее освобождению от примесей, нейтрализует находящиеся на ткани жирные кислоты, образуя при этом мыла. Если ткани содержат водорастворимую шлихту, то она удаляется в процессе промывки.

Промывка непрерывным способом широко используется на предприятиях шерстяной промышленности, особенно для тканей платьевого и костюмного ассортимента. Оборудование непрерывного действия для промывки ткани жгутом в отечественной промышленности представлено агрегатом ЛПЖ-220Ш (линия для промывки жгута). Главными составными частями агрегата являются: плюсовка, шесть или семь промывных жгутовых машин, лотковый компенсатор. В линию включают жгуторасправитель стационарного действия.

На оборудовании непрерывного действия для промывки ткани врасправку обрабатывают легкие ткани, склонные к образованию заломов и засечек. В этих целях используют многоящичные проходные промывные аппараты отечественного и зарубежного производства, агрегированные с плюсовками, машинами для удаления влаги и др. (рисунок 2.18).

Рисунок 2.18 — Схема заправки ткани в агрегат для промывки камвольной ткани врасправку [9]: 1 — заправочное устройство; 2 — плюсовка; 3 — компенсатор; 4 — многоящечный проходной промывной агрегат; 5 — самоклад

После промывки шерстяные ткани со светлой природной окраской имеют кремовый цвет и обычно дальше не отбеливаются. Для получения белой ткани применяется в качестве отбеливателя пероксид водорода. Окрашенную в темные (темно-серый, черный, коричневый) тона шерсть не отбеливают, поскольку придающие эту окраску природные пигменты являются химически инертными и располагаются глубоко в структуре волокна. Без заметного повреждения шерсти их разрушить невозможно.

Карбонизация — обработка шерстяных тканей кислотным раствором с последующей термообработкой с целью удаления целлюлозных примесей, ухудшающих внешний вид тканей (репей, остатки корма, затканные нити из целлюлозных волокон).

Этот процесс основан на различной устойчивости шерсти и целлюлозы к действию кислоты с последующей тепловой обработкой, в условиях которой волокна шерсти не претерпевают никаких изменений, а целлюлоза превращается в хрупкую гидроцеллюлозу. После карбонизации на ткани остается значительное количество кислоты, которая может быть причиной неравномерного окрашивания и разрушения волокон шерсти при дальнейшем ее хранении, поэтому ткань сначала промывают холодной водой, а затем обрабатывают в растворе карбоната натрия или растворе аммиака для нейтрализации несмытой кислоты.

Схема шерстяного отделочного производства приведена на рисунке 2.19.

Рисунок 2.19 — Схема шерстяного отделочного производства

Технологическая схема карбонизационно-нейтрализационной линии (рисунок 2.20) состоит из пропиточной части I, сушильно-термической камеры II, нейтрализационной части III, сушильной машины IV. Пропиточная часть включает заправочное устройство 1, малую пропиточную плюсовку с парой отжимных валов 2, пропиточную ванну 3 с системой нижних и верхних роликов с промежуточным отжимом, компенсатор 4, в котором ткань, уложенная складками, находится в свободном состоянии, отжимное устройство 5 для получения равномерного отжима ткани и удаления избытка раствора кислоты.

Рисунок 2.20 — Схема карбонизационно-нейтрализационной линии отделки шерстяных и шерстьсодержащих тканей [10].

Карбонизацию можно проводить после промывки перед валкой, после валки и после крашения. Наибольшее распространение получила карбонизация после крашения, при которой исключается неравномерность окраски, появляющаяся при крашении карбонизованной ткани.

Заварка — обработка ткани в кипящей воде в расправленном состоянии под натяжением с последующим охлаждением для придания тканям устойчивых линейных размеров. Заварке подвергают чистошерстяные и полушерстяные гребенные ткани, платьевые и костюмные. В процессах гребнечесания, прядения и ткачества в шерстяных волокнах возникают напряжения, которые неоднородны в суровой ткани.

Для заварки тканей применяют машины периодического и непрерывного действия. Заварку легких шерстяных тканей осуществляют в коробках промывного аппарата линии ЛЗП-180Ш при обработке ткани горячей водой (95 — 96 °C). Более современной является заварочная машина, на которой ткань обрабатывается при температуре 110 °C в течение 25 — 60 с (рисунок 2.21). Заварка шерстяных тканей может быть многократной.

Рисунок 2.21 — Схема заварочной машины

Суконные ткани перед крашением подвергают валке, а иногда и ворсованию. Гребенные платьевые и костюмные ткани перед удалением примесей проходят опаливание на газоопаливающих машинах со скоростью движения 40 — 60 м/мин. Валка осуществляется по периодическому способу на сукновальной машине (рисунок 2.22).

Рисунок 2.22 — Сукновальная машина

Замыливание суконной ткани на машине ЗМР-2 врасправку проводится при температуре 30 — 40 °C валочным раствором. Возможна взаимозаменяемость одного активного моющего вещества другим, с учетом активности препарата (рисунок 2.23).

Рисунок 2.23 — Схема машины для промывки шерстяных тканей жгутом

Более современная технология отделки ткани, учитывающая потребности рынка, — это валка-фулеровка. Это технологический процесс, при котором ткань несколько уплотняется (уменьшаются длина и ширина ткани при увеличении толщины) без образования ворсового застила на поверхности, т.е. ткацкий рисунок остается явно выраженным. Уплотнение ткани с изменением ее линейных размеров, создание поверхностного застила и улучшение ее свойств (теплоизолирующих, легкости), проводится на сукновальных машинах и ПЖ-220Ш. Длительность процесса валки определяется артикулом ткани и изменяется от 20 — 40 мин для костюмных тканей (фулеровка) до 10 ч для технического сукна.

Рисунок 2.24 — Технологические стадии отделки суконных тканей

Задача фулеровки сводится к тому, чтобы сделать ткань более мягкой, улучшить теплоизоляционные свойства за счет повышения поверхностной плотности ткани, но провести эту операцию без исчезновения рисунка ткацкого переплетения. В этом отличие фулеровки от обычной валки суконных тканей. Промывка ткани происходит врасправку с целью удаления загрязнений суровья, снятия внутренних напряжений с отдельных нитей и производится на линиях ЛПН-180-Ш. Для механического обезвоживания ткани после промывки применяется сушильно-ширильная машина «Текстима», в которой ткань подвергается сушке и ширению с целью придания определенных свойств. Ткань предварительно подвергается обработке в плюсовке сушильно-ширильной машины при температуре 25 — 35 °C с антистатическими препаратами.

Окрашенную в темные (темно-серый, черный, коричневый) тона шерсть не отбеливают, поскольку придающие эту окраску природные пигменты являются химически инертными и располагаются глубоко в структуре волокна. Без заметного повреждения шерсти их разрушить невозможно. После промывки шерстяные ткани, имеющие светлую природную окраску, имеют кремовый цвет и обычно дальше не отбеливаются. На рисунке 2.24 приведены технологические стадии отделки суконных тканей.

Для получения белой ткани можно использовать в качестве отбеливателя пероксид водорода, затем следуют промывка, нейтрализация и снова промывка.

Типовые стадии процессов подготовки камвольных тканей

1. Приемки суровья и комплектование партий.

2. Опаливание.

3. Заварка.

4. Промывка.

5. Валка-фулеровка.

6. Промывка.

7. Заварка.

8. Сушка.

9. Термофиксация.

10. Специальная обработка тканей.

11. Чистка засоренности.

12. Стрижка.

13. Прессование.

14. Декатирование.

15. Вылежка.

16. Разбраковка.

17. Промеривание, сдваивание и накатка.

18. Маркировка и упаковка.

Заварка тканей в горячей воде врасправку под натяжением ликвидирует внутренние механические напряжения, полученные элементами конструкции тканей в процессе предыдущих механических обработок. Ткань приобретает повышенную формоустойчивость и очищается от некоторых растворимых в воде загрязнений. Заварка ткани проводится на заварных линиях фирм «Текстима», «Бене» (Франция), «Никки» (Япония). Промывка камвольных тканей осуществляется на линиях типа ЛПР-180-1.

Процесс беления ткани из шерсти тонкорунных пород, которая не содержит природного пигмента и потому белая, проводят по периодическому окислительному способу беления и предусматривает использование, например, пероксида водорода.

Беление в щелочной среде во избежание повреждения шерсти проводят при pH = 8 — 9. При низких значениях pH не достигается требуемой степени белизны. В качестве щелочного реагента используют раствор аммиака или тетрапирофосфат натрия, который выступает в роли буфера и стабилизатора реакции, обеспечивающего постоянное значение pH.

Шерсть в волокне или ткань обрабатывают в белящем растворе при температуре не выше 45 — 50 °C в течение 1 ч, после чего прекращают подогрев и продолжают беление в остывающей ванне в течение суток при постоянной циркуляции раствора. Остаточную воду используют повторно.

Грубая шерсть, интенсивно окрашенная, в большей степени противостоит воздействию щелочей и окислителей, и, следовательно, ее можно обрабатывать в более жестких условиях. Обрабатывающий раствор постепенно нагревают с 18 — 20 до 65 °C в течение 20 мин, беление при этой температуре проводят в течение 120 мин. После слива раствора проводят промывку и кислование в течение 10 мин и заключительную промывку. Общая длительность процесса составляет 245 — 260 мин.

После окончания беления волокнистый материал промывают теплой и холодной водой. При белении в щелочной среде растворами перекиси можно повысить белизну до 75% (если коэффициент яркости до беления был не ниже 60%).

Беление в кислых средах в меньшей степени угрожает нарушению кератина, и поэтому обработку ведут при высоких температурах, достигающих 85 — 90 °C, в течение 20 — 30 мин при pH = 5 — 6 для разрушения кератина ткани без подогрева.

Восстановительный способ беления основан на том, что пигменты шерсти, относящиеся к индолхиноновым производным, не устойчивы к воздействию восстановителей. В качестве восстановителей в этом случае используют сернистый газ, бисульфит натрия, гидросульфит. Эффект восстановительного беления резко повышается, если предварительно провести беление по перекисному способу в кислой среде.

Оптически отбеливающие вещества (ООВ) находят применение для осветления поверхности шерсти. ООВ представляет собой сильно флуоресцирующие продукты органического происхождения, имеющие много общего с красителями. В отличие от окрашенных тел, они поглощают ультрафиолетовые лучи в невидимой части спектра и преобразуют их энергию в видимое сине-фиолетовое излучение. Смешение сине-фиолетовых лучей с желтыми лучами, отражаемыми белой поверхностью волокнистого материала, приводит к значительному осветлению поверхности и обеспечивает повышение чистоты получаемого цветового тона.

Обработку ООВ белковых волокнистых материалов проводят в условиях крашения кислотными красителями, т.е. в кислой среде. Хорошо промытый волокнистый материал обрабатывают в ванне при 80 °C в течение 30 мин; модуль ванны 30. После оптического беления волокнистый материал промывают теплой, а затем холодной водой.

При комбинированном способе беления шерсть, предварительно отбеленную перекисью водорода в кислой среде, обрабатывают в ванне, содержащей ронгалит и оптический белитель, в течение 2 ч при температуре 60 °C с последующей промывкой. Степень белизны достигает 80%, при этом растворимость в щелочах не превышает 20%.

Наряду с применением периодических способов, беление шерсти стали проводить по непрерывному плюсовочно-запарному способу. Кратковременное воздействие окислителей при непрерывном способе беления оказывает меньшее деструктирующее воздействие на волокно и позволяет достичь более устойчивой белизны. Степень отжима — менее 100%. Длительность пропитки волокнистого материала в камере зависит от температуры. При длительном запаривании происходят разрушение волокнистого материала и снижение эффекта беления.

Увеличение длительности обработки при снижении температуры привело к созданию полунепрерывного способа беления. При этом способе ткань пропитывают раствором, содержащим 100 — 200 мл/л 35% перокисида водорода, 20 — 50 г/л стабилизатора и 1 — 2 г/л смачивателя, отжимают до 100% содержания жидкости, после чего свертывают в рулон, закрывают синтетической пленкой и выдерживают при медленном вращении 10 — 16 ч в помещении, затем промывают на проходном промывном аппарате. В связи с низкой температурой обработки шерсть практически не повреждается. Чтобы в процессе беления защитить кератин от разрушения, его предварительно обрабатывают в 5% водном растворе формальдегида (pH = 4,4) в течение 30 мин при температуре 50 °C. В этих условиях образуются поперечные мостики между аминогруппами боковых остатков аминокислот. Такое волокно меньше набухает и в большей степени сопротивляется разрушению под воздействием окислителей и восстановителей.

Далее представлены усредненные расходы веществ предприятий ПОШ, камвольных и суконных производств (таблицы 2.13 - 2.16).

Таблица 2.13

Усредненные расходы веществ для промывки немытого шерстяного волокна на предприятиях ПОШ

Таблица 2.14

Усредненные расходы веществ при карбонизации шерстяного волокна

Таблица 2.15

Усредненные расходы веществ при промывке-валке шерстяных и шерстьсодержащих тканей (более 50%)

Таблица 2.16

Усредненные расходы веществ при отбеливании шерстяных материалов (ленты, пряжи, ткани)

Перспективными технологиями беления шерстяных и шерстьсодержащих материалов рассматриваются технологии с применением плазмы и ферментов протеаз и липаз.

Предварительная обработка шерсти приводит в основном к выбросам в стоки, но существуют и специальные операции (например, карбонизация). Так как шерстяные ткани обрабатывают в основном по периодической схеме, то выбросы и сбросы имеют прерывистый характер. Концентрации сбрасываемых веществ в сточных водах до очистки перед поступлением в сети канализации зависят, прежде всего, от используемого соотношения растворов и текстильного материала (модуля ванны).

Более подробная информация об выбросах, сбросах, отходах, связанных с описанными этапами производства, приведена в Разделе 3.

2.1.11.7 Подготовка тканей и трикотажных полотен из синтетических волокон и нитей

Синтетические ткани обычно содержат водорастворимую шлихту, замасливатели и случайные загрязнения. Поскольку синтетические волокна и нити производятся в белом виде, то ткани из них обычно не отбеливают [11]. Беление требуется в следующих случаях: при наличии на тканях красителей для маркировки; случайных загрязнений, не удаляемых промывкой; при необходимости получения тканей с очень высокой степенью белизны и выпускаемых в отбеленном виде.

Трикотажные полотна и ткани из синтетических волокон подготавливают в растворе анионактивных или неионогенных ПАВ (1 — 4 г/л) и кальцинированной соды и/или тринатрийфосфата (1 — 2 г/л) при температуре 60 — 100 °C (в зависимости от природы волокна) в течение 20 — 60 мин с последующей промывкой, используя периодический или непрерывный способ.

При подготовке синтетических материалов к крашению используются мыло и другие моющие средства. В ряде случаев вводят немного карбоната натрия. Отваривание проводится в мягких условиях. Трикотаж из синтетических волокон, за исключением особо белых полотен, не требует беления. Синтетическое волокно отбеливать труднее, чем хлопчатобумажное, и обычные отбеливатели, такие как гипохлорит натрия и пероксид водорода, не дают высокого отбеливающего эффекта. Беление хлоритом натрия эффективно, но хлорит натрия разрушает оборудование. Только применение стеклянных, керамических и некоторых пластмассовых (например, политетрафторэтиленовых) конструкционных материалов или особой стали (с присадками титана) исключает коррозию оборудования. Беление хлоритом натрия в трикотажном и шелковом производстве применяется редко.

Текстильные материалы из ПАН-волокон рекомендуется отваривать в нейтральной среде. Это связано с омылением нитрильных групп и пожелтением волокна в щелочной среде. Для беления тканей из полиамидного волокна наиболее безопасно применять мягко действующий хлорит натрия — из-за чувствительности этого волокна к окислению. Беление осуществляется в течение 40 — 60 мин при 60 — 80 °C при значении pH 3,5, полученном с помощью муравьиной кислоты в присутствии активатора (пирофосфата натрия). Кроме того, для беления тканей из этих волокон могут быть рекомендованы восстановители. В ряде случаев при очень мягких условиях допускается применение пероксида водорода.

Технология с применением пероксида водорода включает пропитку при температуре 60 — 65 °C в растворе, содержащем, г/л:

В случае появления желтоватого оттенка для беления применяется хлорит натрия, который в данном случае более эффективен, чем пероксид водорода и гипохлорит натрия. Текстильные материалы из этих волокон отбеливают в растворах, содержащих 3 — 5 г/л хлорита натрия, при pH 3,5 в течение 1 — 1,5 ч при температуре 90 — 95 °C. В последнее время хлорсодержащие реактивы исключаются из технологических процессов и широкого применения не имеют.

Трикотажные полотна из ПАН-волокна отваривают в растворах ПАВ анионактивных или неионогенных или их смеси (до 2 г/л) при температуре 80 — 90 °C. Полотна из этого волокна не обладают устойчивостью к щелочным средам при высокой температуре, поэтому добавлять кальцинированную соду и другие щелочные реагенты в моющий раствор не рекомендуется, так как обработка в этих условиях может привести к пожелтению волокна. Частично пожелтение можно устранить при обработке в слабых растворах кислот.

Белению подвергают небольшой объем полотен, предназначенных для печатания по белому фону. Некоторые виды ПАН-волокон неустойчивы к действию кислородсодержащих окислителей, поэтому беление лучше проводить восстановителями (гидросульфитом натрия) или хлорсодержащими отбеливателями. В случае необходимости беление проводится с помощью хлорита натрия.

Типовой режим подготовки тканей и трикотажного полотна из полиэфирных волокон заключается в обработке в растворах ПАВ (1 — 2 г/л) (температура 80 — 90 °C) и подвергают обработке оптическим отбеливателем либо в отваривании при 65 °C в течение 20 мин с использованием моющих средств неионногенного типа, например, чистяще-моющего препарата Неонол 9/10 БВ 1 — 3% от массы полотна при модуле ванны 1:30.

В случае необходимости рекомендуется использовать для беления хлорит натрия, но даже этот отбеливатель не всегда эффективен, а пероксид водорода и гипохлорит натрия белизну ПЭФ-материалов почти не повышают.

Технологические условия подготовки трикотажа, выработанного на основе нейлонового волокна, заключаются в обработке при температуре 60 °C в течение 20 — 30 мин при модуле ванны 1:15 — 20 в растворе мыла или моющего средства концентрацией 1 — 3 г/л. Если трикотаж сильно загрязнен, в варочный раствор можно ввести кальцинированную соду. Для получения изделий с особой степенью белизны проводят беление надуксусной кислотой или хлоритом натрия:

Так как беление хлоритом натрия требует особого оборудования, то чаще применяют беление восстановителями однованным способом. Такой способ прост, но приводит к нестабильной белизне. Обработку проводят при температуре 100 °C, модуле ванны 1:30, в течение 40 — 60 мин составом, %:

Технология беления тканей и трикотажного полотна из смесей волокон, например, хлопковискозного, хлопковинилового, хлопкополиэфирного, хлопкокотонин-полиэфирного или из сочетания разных синтетических нитей (териленонитрил, териленонейлон, нитрилонейлон), близка к таковой для однородных синтетических волокон.

Совершенно новыми являются трикотажные полотна из полиамида в сочетании с эластомерами. Преимущества эластичных текстильных материалов: легкость в уходе, малая сминаемость, высокая формостойкость, высокая комфортность ношения одежды.

В смесях используется 3 — 20% эластомерных волокон. Удлинение эластомерных волокон составляет 5 — 600%. Наилучшие свойства эластичности сохраняются при температуре от 0 до 35 °C. Эластомерные волокна используются в различной форме в тканях, трикотажных и вязаных полотнах: в чистом виде, в обвитом виде, крученой, с пневмоперепутыванием.

Поверхность эластомерных волокон не является гладкой, поэтому следует наносить силиконовые замасливатели в количестве 2 — 6%, можно в сочетании с производными жирных кислот. Для восстановления (релаксации) трикотажных полотен, включающих эластомерные волокна, наиболее применяемым является фиксация горячим воздухом при температуре 190 — 195 °C в течение 25 — 60 с. Стабилизированный таким образом материал для сохранения эластичности на дальнейших стадиях обработки следует минимально натягивать, не подвергать мокрым обработкам при температуре более 100 °C, за исключением смесей с ПАЭФ-волокнами. Термофиксация может снизить эластичность до 20%.

Чаще беление синтетических материалов сводится к обработке ООВ, т.е. красителями, способными поглощать УФ-свет из дневного спектра света и излучать флюоресценцию, тем самым нивелируя желтизну текстильного материала. В таблице 2.17 представлены данные по нормам расхода ООВ в отделке текстиля в некоторых странах.

Таблица 2.17

Характеристика и нормы расхода ООВ

2.1.11.8 Беление тканей и трикотажных полотен на основе искусственных волокон

Целью подготовки шелковых тканей и трикотажных полотен является удаление замасливателей, водорастворимых красителей, которые используются для маркировки нитей, и случайных загрязнений. Замасливатели наносят на волокна нитей для уменьшения трения, сцепляемости, склеивания друг с другом и электризуемости. Замасливатели — это композиция, составленная из минерального масла, эмульгатора, антистатика и других вспомогательных веществ. Содержание замасливателей на волокнах и нитях достигает 3 — 3,5% от массы волокна, поэтому операция отделки полотен начинается с удаления замасливателей.

Особенностью искусственных полотен является то, что они не содержат трудноудаляемых примесей, поэтому их подготовка проводится в более мягких условиях, чем полотен и изделий из хлопка.

В процессе отваривания трикотажных полотен происходят выравнивание петельной структуры волокна, снятие внутренних напряжений, возникающих в нитях в процессе прядения и вязания. Если полотна изготовлены из окрашенных нитей или пряжи, то для них также проводится операция по удалению замасливателей. Для этих полотен процесс отварки называется термином «промывка — релаксация».

Построение технологического процесса строится с учетом того, что большинство полимеров, из которых изготовлены волокна, термопластичны. Обработка полотен в водной среде при повышенных температурах может приводить к образованию заломов и заминов, поэтому обработку проводят при минимальном напряжении, чаще в расправленном виде, а не в жгуте, при четком соблюдении температурных параметров обработки.

Оборудование может быть непрерывного и периодического действия. Линии непрерывной обработки установлены на предприятиях большой мощности от 8000 кг/сутки (если предприятия производят и продают полотна в отбеленном или окрашенном виде). Из оборудования периодического действия, которое является более распространенным на предприятиях, используют эжекторы и линии, аппараты навойного типа АК-220-Т для обработки основовязаных и кругловязаных полотен в разрезном виде.

При подготовке тканей из гидратцеллюлозных волокон на основе нитей или волокна необходимо обеспечить равномерное поглощение красителей и выявление особенности структуры тканей.

Ткани из вискозных нитей содержат водорастворимые примеси, которые удаляются при обработке раствором ПАВ (1 — 2 г/л) и кальцинированной соды (0,5 — 0.8 г/л) при 85 — 90 °C в течение 45 — 60 мин с последующей промывкой теплой и холодной водой. При выпуске белых тканей проводят беление по запарному способу в слабощелочных растворах пероксида водорода (2 — 7 г/л), стабилизированных метасиликатом натрия, с последующим запариванием при 100 °C в течение 2 — 3 мин и промывкой.

Типовой режим подготовки тканей и трикотажных полотен из вискозных нитей заключается в отварке на оборудовании периодического действия при максимальной температуре 95 — 98 °C в течение 30 — 45 мин. Белящий раствор содержит, г/л: синтетическое моющее средство 1 — 2, кальцинированную соду или тринатрийфосфат 1 — 2.

Второй вариант беления предусматривает обработку при температуре 80 — 85 °C в течение 30 — 120 мин при модуле ванны 1:30 — 40 в варочном растворе, содержащем карбонат натрия — 2 г/л и мыло — 2 г/л.

После отваривания трикотаж обладает сравнительно высокой степенью белизны, и дополнительно проводить беление обычно не требуется.

Для повышения степени белизны эти полотна при необходимости после отварки отбеливают в слабощелочных растворах пероксида водорода при температуре 80 — 90 °C в течение 30 — 60 мин. Белящий раствор обычно содержит, г/л: пероксид водорода (100%) — 1 - 2, кальцинированную соду — 2, метасиликат натрия — 2. Также используют при подготовке одностадийный способ отварки и беления. Если же нужно выпустить особо белое полотно, то применяют оптические отбеливатели и подсинивание.

Ткани и трикотажные полотна из ацетатных нитей выпускают обычно в отбеленном виде. На них присутствуют замасливатель, водорастворимая шлихта, красители для подцветки. Их подготовка сводится к обработке в растворах моющих веществ, но в условиях более мягких, чем для тканей из гидратцеллюлозных нитей. Поскольку ацетатное волокно легко омыляется в щелочной среде и теряет при этом свои свойства, необходимо тщательно соблюдать температуру обработки: не выше 70 — 80 °C при отварке в нейтральной среде и не выше 40 — 50 °C в присутствии соды. Отбеливание ацетатных тканей производится с помощью хлорита натрия в слабокислых растворах (pH 4,5) при температуре 60 — 70 °C (концентрация по активному хлору 1,5 г/л).

Триацетатные ткани подвергаются при подготовке тем же операциям, что и ткани из ацетатных нитей: отвариванию, промывке-релаксации и белению. Поскольку триацетатные волокна более устойчивы к действию разбавленных щелочей, беление тканей из них можно проводить в щелочной среде.

Подготовка трикотажного полотна из ацетатного и триацетатного волокна заключается в проведении отварки в растворах неионогенных ПАВ (1 — 2 г/л) при максимальной температуре ванны не выше 40 °C в течение 30 — 40 мин. В некоторых случаях одновременно с отваркой проводят операцию поверхностного омыления, называемую S-отделкой. Цель омыления — снижение электризуемости и улучшение накрашиваемости. Для S-отделки в раствор синтетического моющего средства добавляют кальцинированную соду в количестве 10 — 13 г/л. Полотна из ацетатного волокна обычно не белят, а повышают степень белизны за счет обработки оптическими отбеливателями. Если беление требуется, то лучше отбеливать хлоритом натрия или восстановителями, например, дитионитом натрия.

При белении дитионитом натрия в ванну вводят ПАВ (1 — 2 г/л) и дитионит натрия (1,5 — 2 г/л). Ванну нагревают до температуры 70 °C, обрабатывают 45 — 60 мин и промывают полотно сначала теплой, потом холодной водой, т.е. беление можно совмещать с отваркой, а при белении хлоритом сначала проводят отварку для удаления замасливателей, а потом беление хлоритом натрия (в слабокислой среде pH = 4 — 4,5).

Полотна из триацетатного волокна более устойчивы к действию щелочной среды, поэтому их отварку проводят в растворах ПАВ с добавлением кальцинированной соды или тринатрийфосфата (0,5 — 1 г/л). Добавка щелочного агента усиливает моющий эффект ПАВ анионного или неионогенного типа, температура обработки — 80 — 90 °C. S-отделку проводят после отварки в растворе, содержащем небольшое количество гидроксида натрия (3 — 4 г/л) при температуре 80 — 90 °C в течение 30 — 40 мин. Для повышения степени белизны в основном используют оптические отбеливатели, а если требуется химическое беление, то лучше проводить обработку хлоритом натрия или восстановителями.

Потенциально вредные примеси и текстильные вспомогательные вещества присутствуют на синтетических волокнах, поступающих в отделочное производство. Часть примесей образуется в процессе производства волокнистого субстрата и представляет собой побочные продукты синтеза полимеров, такие как непрореагировавшие мономеры (например, капролактам при производстве полиамида ПА 6), низкомолекулярные олигомеры и остаточные катализаторы, и выбрасываются в воздух при термической обработке.

Текстильно-вспомогательные вещества (ТВВ) — замасливатели, шлихтующие агенты, — вводят на стадии производства пряжи и в ткачестве. Содержание таких веществ может достигать 2 — 4% от массы волокна. В процессе промывки около 80% этих веществ выбрасывается в сточные воды, а остальные 20% могут выбрасываться в отработанный воздух при последующей высокотемпературной обработке (сушке и термофиксации). Во время высокотемпературной обработки низкомолекулярные компоненты препаратов (в основном замасливатели и поверхностно-активные вещества) либо разлагаются, образуя более летучие продукты, либо реагируют друг с другом, образуя смолообразные вещества, что приводит к выбросам в воздух и повреждению пряжи.

Основные проблемы, связанные со сточными водами, возникают из-за сброса плохо поддающихся биологическому разложению веществ, таких как минеральные масла, аддукты этиленоксида/пропиленоксида, силиконовые масла, твердые поверхностно-активные вещества, также необходимо иметь в виду выделение в сточные воды шлихтующих агентов.

2.1.11.9 Типовые режимы подготовки и крашения чулочно-носочных трикотажных изделий

Технология отделки чулочно-носочных изделий определяется видом сырья и обрабатываемых изделий. Для четкого представления о технологической последовательности отделки чулочно-носочных изделий все основные виды выпускаемой продукции можно разделить на четыре основные группы:

1. чулки, носки, гольфы и колготки из хлопчатобумажной пряжи, из смеси хлопка с шерстью и синтетическими волокнами, из смеси шерсти с синтетическими волокнами, выпускаемые в отбеленном виде или подвергаемые крашению;

2. женские чулки из комплексной нити капрон или полиамидной текстурированной нити эластик гладкокрашеные;

3. чулки и колготки из одиночных текстурированных полиамидных нитей эластик левой и правой крутки, выпускаемые гладкокрашеными и не подвергаемые формованию или подвергаемые только полуформованию;

4. пестровязаные чулочно-носочные изделия или изделия из предварительно окрашенной пряжи.

Изделия, связанные из суровых нитей, проходят основные отделочные операции по схеме: отваривание — промывка — крашение или печатание — промывка — отжим — сушка — формование (или прессование, или отделка на манекенах).

В таблице 2.18 приведены последовательность технологических операций и характеристика оборудования для отделки чулочно-носочных изделий, изготавливаемых на вязальном оборудовании средних и низких классов из суровой пряжи и подвергаемых отвариванию, крашению, белению. Изделия из синтетических волокон перед крашением могут подвергаться предстабилизации (предфиксации) для предотвращения образования заломов и заминов в процессе крашения в машинах барабанного типа. Предфиксацию проводят и для деталей или купонов перед раскроем и пошивом, что облегчает стачивание деталей и исключает образование неровных морщинистых швов. В некоторых случаях промывку-релаксацию не выполняют, заменяя ее запариванием в терморелаксационных аппаратах или прессованием для чистошерстяных деталей с плосковязальных машин. Кроеные трикотажные изделия, как правило, изготавливаются из уже отделанных полотен, поэтому на заключительном этапе они подвергаются прессованию или формованию. В некоторых случаях выполняют печатание и крашение штучных изделий.

Таблица 2.18

Технологические операции при отделке чулочно-носочных изделий из хлопка и его смесей с искусственными и синтетическими волокнами и из шерсти и полушерсти

Изделия из синтетических нитей или из смеси синтетических и натуральных волокон, в которой доля синтетических волокон превышает 50%, перед сшиванием подвергают предстабилизации (предфиксации) в аппаратах. Они представляют собой герметически закрывающийся горизонтальный автоклав. Изделия подвешивают на шпиндели каретки или укладывают в лотки, установленные на каретке. Загрузка изделий в каретку осуществляется вне аппарата. Затем каретку закатывают внутрь автоклава, дверцу герметично закрывают и включают насос. Воздух из камеры отсасывают с помощью вакуум-отсоса. После установления пониженного давления (60 — 80 кПа) в камеру подают насыщенный пар и при температуре 85 — 100 °C осуществляют запаривание изделий в течение 15 — 30 мин. По окончании запаривания снова включают вакуум-насос и отсасывают из камеры пар и воздух до давления 50 кПа, благодаря чему пар удаляется из изделий и изделия подсушиваются. После полного цикла обработки, продолжительность которого 30 — 45 мин, камеру открывают, каретку с изделиями выкатывают и в камеру закатывают новую каретку. Предварительное вакуумирование ускоряет релаксацию, так как облегчает проникание влаги внутрь волокна.

Кроме того, обработка при пониженном давлении в отсутствии воздуха исключает окислительные процессы, которым особенно подвержены полиамидные волокна. Технологические параметры предстабилизации:

Для предстабилизации может быть использована терморелаксационная камера или аппарат типа УКФ-72. Промывку-релаксацию штучных изделий, связанных из окрашенной пряжи, проводят в стиральных машинах различных конструкций. Изделия в мешках загружают в перфорированный барабан через загрузочный люк. Дверцу люка герметично закрывают, ванну заполняют моющим раствором и включают электродвигатель, который вращает барабан с заданной частотой. В нижней части ванны расположен змеевик с паром для нагревания моющего раствора. Машины выпускаются с загрузкой от 10 до 100 кг изделий. Модуль ванны от 1:10 до 1:30, расход воды 50 — 70 л/кг обрабатываемых изделий. Температура моющего раствора 30 — 40 °C. Общая продолжительность цикла обработки 40 — 50 мин.

Промывку-релаксацию проводят в растворах неионогенных ПАВ (торговые названия — синтанол, синтамид) концентрации 0,5 — 0,6 г/л. Далее изделия промывают водой и аппретируют. Изделия из чистошерстяной пряжи обрабатывают раствором уксусной кислоты или проводят обработку для уменьшения свойлачивания и усадки. Изделия из синтетических волокон обрабатывают антистатиками. После промывки-релаксации в стиральных машинах изделия отжимают в центрифугах с загрузкой не более 20 — 50 кг. Например, центрифуга имеет вместимость от 20 до 50 кг. Загрузка в центрифугу изделий из чистошерстяной пряжи не превышает 20 кг, а чистошерстяных изделий — до 16 кг. Продолжительность цикла — 15 — 20 мин.

Для беления чулочно-носочных изделий из хлопка и смеси хлопка с искусственными и синтетическими волокнами (детские носки, чулки, колготки, получулки, женские носки, выпускаемые в белом цвете) применяют белящий раствор, содержащий пероксид водорода, гидроксид натрия, силикат или метасиликат натрия, смачиватель и ООВ.

Изделия, связанные из суровых нитей, подвергаются сначала отвариванию, далее размасливанию, а затем крашению. Технология крашения и составы красильных ванн при крашении чулочно-носочных изделий аналогичны технологии и составам, применяемым для крашения красителями соответствующих классов трикотажных полотен в периодически действующем оборудовании.

В агрегатах чулки подвергаются предфиксации (запариванию), крашению и сушке-формованию. Агрегат имеет цилиндрическую камеру, в которой осуществляются все перечисленные операции (рисунок 2.25). Обработка чулок производится на металлических формах, установленных на восьми каретках, по 36 форм на каждой каретке, Две каретки находятся на участке обслуживания 1, вторая пара кареток в это время находится в камере, где осуществляются крашение и другие операции, третья — в сушильной камере 3, а четвертая — в дополнительном подсушивающем устройстве, расположенном за основной сушильной камерой. Эта установка дает возможность обрабатывать не только капроновые чулки, но и колготки, и хлопчатобумажные чулки из пряжи высокой линейной плотности. По окончании загрузки формы съезжаются, верхняя часть камеры поднимается и каретки по направляющим поступают в камеру. Верхняя часть камеры опускается, герметично закрывается с помощью специальных затворов, и в нее подается пар. Продолжительность запаривания — 15 — 20 с, температура — 125 °C.

Рисунок 2.25 — Агрегат для отделки трикотажных изделий [6]

Далее на изделия через форсунки распыляется раствор, содержащий краситель и текстильно-вспомогательные вещества. Использование принципа крашения путем распыления обеспечивает получение высоких экономических показателей, снижает расход воды, химических материалов, уменьшает объем сточных вод. Продолжительность крашения — 2 - 3 мин при температуре 115 — 120 °C. После крашения изделия промываются водой, подаваемой в камеру по трубопроводу. Вода с помощью сжатого воздуха распыляется через форсунки на изделия. По окончании крашения и промывки автоматически открывается затвор, колпак камеры поднимается и две каретки, находившиеся в ней, перемещаются в сушильную камеру, где осуществляются сушка и формование изделий.

Для сушки используется горячий воздух, засасываемый из помещения вентиляторами. Для нагревания он проходит на своем пути калориферы и подается в верхнюю часть камеры, а оттуда поступает на изделия (сверху вниз). Отработавший влажный воздух удаляется из камеры по специальным каналам, соединенным с общецеховой вентиляционной системой. Высушенные и отформованные изделия опять поступают в зону обслуживания, где рабочий снимает их с форм, укладывает в лотки или на столы, расположенные рядом с рабочим местом, и надевает новую партию изделий. Продолжительность цикла — 5 - 7 мин. Весь процесс автоматизирован, кроме съема и надевания изделий на формы. Производительность — 320 — 540 пар/ч.

Единовременная загрузка изделий в машину — 70 — 80 капроновых чулка или 60 эластичных и хлопчатобумажных изделий. Максимальное давление пара в камере — 300 кПа; расход воды без повторного использования — 510 л/ч с повторным использованием 60 л/ч.

Обработку чистошерстяных изделий проводят при модуле 1:20. Температура обработки — 20 °C, продолжительность — 20 — 30 мин. После обработки изделия промывают в растворе метабисульфита натрия при температуре 35 °C в течение 15 мин. Затем изделия снова промывают, нейтрализуют и окрашивают металлокомплексными красителями.

Таблица 2.19

Краткая характеристика отделочного оборудования для трикотажных изделий

Использование нового поколения оборудования позволяет получать штучные трикотажные изделия с улучшенным качеством формирования и стабилизации, экономить электроэнергию не менее чем в 3 раза, увеличить съем продукции с м2 занимаемой площади в 2,7 раза. Краткая характеристика отделочного оборудования для трикотажных изделий приведена в таблице 2.19. При этом себестоимость заключительных операций снижается в 2 — 2,5 раза. Так, аппарат КТ-100 представляет собой перфорированный барабан из нержавеющей стали, разделенный вертикальными и радиальными перегородками на девять секций, каждая из которых имеет заправочное отверстие, закрываемое крышкой. По окончании крашения и промывки изделия вручную выгружают в тележку, а затем транспортируют к центрифуге, где отжимают до влажности 50 — 60%. Далее их выгружают из центрифуги и направляют на разборку. Рабочий вручную разбирает изделия и складывает их по десять пар. Основными недостатками этой технологической цепочки являются большое число ручных операций, необходимость перегрузки и транспортирования мокрых изделий от одного оборудования к другому.

Машины барабанного типа, соединяющие в себе обычную машину барабанного типа для жидкостных обработок и центрифугу, выпускаются многими фирмами России, Германии, Франции, Австрии и Италии. Использование этих машин позволяет увеличить производительность труда в 1,5 — 1,6 раза, снизить энергозатраты, расход воды и химических материалов. Благодаря снижению модуля обработки до 1:7 улучшается качество выпускаемых изделий. При этом значительно улучшаются санитарно-гигиенические условия труда, так как машина герметически закрыта и в процессе обработки нет выделений паров и воды. Организована автоматическая подача растворов. После загрузки изделий передняя дверца герметично закрывается, аппарат заполняется водой, из бачков, расположенных сбоку от машины, подаются концентрированные растворы химических материалов и красителей. Максимальная температура обработки — 104 °C, частота вращения барабана — 4 - 1000 об./мин. Вместимость ванны — 400 л, т.е. модуль крашения не превышает 1:5. В таблице 2.20 приведен режим крашения женских чулок и колготок из текстурированной капроновой нити эластик в периодическом аппарате.

Таблица 2.20

Режим крашения женских чулок и колготок из текстурированной капроновой нити эластик в периодическом аппарате

После крашения и отжима изделия имеют остаточную влажность 18 — 20 +/- 5%, поэтому они не требуют такой интенсивной сушки, как хлопчатобумажные или шерстяные изделия. Изделия разбирают и направляют на подсушку. Для этого используют камерные сушилки для сушки пряжи, туннельные конвейерные сушилки, сушильные барабаны или сушильные камеры. Выпуск изделий осуществляется в неформованном виде. Для повторного использования остаточных красильных ванн машина оборудована дополнительным бачком вместимостью 300 л, расположенным сбоку от нижней части машины. После окончания крашения или беления машина включается на промежуточный отжим с частотой вращения до 300 мин-1. После промежуточного отжима и слива красильных растворов в запасной бак или в канализационную систему в машину подается вода для промывки. По окончании промывки изделия отжимаются.

Новейшие машины позволяют обрабатывать практически любые чулочно-носочные изделия и оснащены высокоэффективным фильтром для очистки рабочего раствора, поступающего в машину. Модуль обработки достигает 1:9 — 1:10 против маломодульных машин с модулем 1:4,5 — 1:5,5. Машина имеют вспомогательные баки для системы перекачивания рабочих растворов с целью их повторного использования. Постоянная циркуляция рабочего раствора и высокая частота вращения красильного барабана приводят к сильному пенообразованию, поэтому необходимо использовать малопенящиеся смачиватели или вводить в ванну пеногасители концентрации 0,05 — 0,1 г/л. Далее изделия подвергают сушке и формованию.

Создано оборудование для непрерывной отделки и крашения чулок и колготок из полиамидной текстурированной нити эластик (Франция, США, Великобритания, Россия). Принцип обработки состоит в том, что каждая пара чулок или одни колготки в сложенном виде пневматически загружаются в сетчатую ячейку. После загрузки кассета поступает в зону крашения, где погружается в красильную ванну на 30 — 40 с. Скорость циркуляции раствора — 25 л/с, температура красильного раствора — до 90 °C. По окончании крашения кассета поступает в зону промывки проточной водой, далее в зону отжима, сушки горячим воздухом, нагреваемым паровыми или электрическими калориферами и продуваемым через изделия, помещенные в кассету. Пневмоотсос поочередно выгружает окрашенные изделия в контейнер. Производительность агрегатов варьируется от 750 — 1250 пар/ч, продолжительность цикла — 3 - 5,5 мин, расход пара — 200 — 250 кг/ч.

Барабанные красильные машины могут обеспечивать крашение трикотажных и других готовых изделий из различных видов сырья; для использования специальных обработок, например, силиконового мягчения, ферментной обработки, влажного и сухого истирания (старения), отбеливания и стирки, отжима окрашенных изделий, что исключает необходимость использования центрифуги. Машины работают при низком модуле красильного раствора (М 1:10 — 1:4) с использованием системы впрыска и принудительной циркуляции красильного раствора для обеспечения максимальной равномерности крашения. Машина разработана и произведена для работы с «корзиной открытого типа» объемом 1318 л и с системой «высокоскоростного крашения» до 750 об./мин при потребляемой мощности не более 24 кВт (таблица 2.21). Высокая скорость при отжиме достигается благодаря установленному приводу и балансировочной системе.

Таблица 2.21

Характеристика оборудования для сушки, формирования и стабилизации трикотажных изделий

Сушильная машина состоит из двух перфорированных барабанов, охваченных двумя бесконечными конвейерными лентами-спутниками. В торцевой части барабанов установлены осевые вентиляторы. Воздух нагревается паровыми калориферами. Загрузка изделий в машину осуществляется вручную. Окрашенные и высушенные изделия выгружаются в контейнер. В состав линии может быть включен автомат для упаковки готовых изделий. Скорость движения лент-спутников плавно регулируется с помощью вариаторов от 0,3 до 1,5 м/мин. Диаметр цилиндров — 350 мм, рабочая ширина цилиндров и лент-спутников — 900 мм. Максимальная температура красильного раствора — 95 +/- 2 °C, максимальная температура сушки — 120 °C. Для обеспечения ровной окраски циркуляционные насосы обеспечивают в процессе крашения интенсивную циркуляцию раствора и быстрое выравнивание температуры по всей ванне. Общая установленная мощность электродвигателей линии — 87,7 кВт, производительность — 750 пар/ч.

Отечественное оборудование для сушки, формирования и стабилизации детских и женских колготок из натуральных и смеси волокон обеспечивает проведение следующих операций (рисунок 2.26): сушка, формование, стабилизация, глаженье (прессование). Весь цикл технологической обработки разбит на четыре этапа, которые соответственно протекают в четырех зонах машины: I — зоне обслуживания, где изделия вручную надевают на движущиеся формы и снимают с них по окончании цикла отделки; II — термической камере для тепловой обработки изделий (сушка и стабилизация); III — зоне прессования, на котором изделия разглаживаются; IV — зоне охлаждения [12].

Рисунок 2.26 — Аппарат для сушки, формирования и стабилизации детских и женских колготок

Нагрев воздуха может осуществляться паром (до температуры 130 °C при работе машины в режиме сушки) и электричеством (выше 130 °C при работе в режиме стабилизации).

Пресс, установленный на выходе из камеры, служит для окончательной отделки изделий путем пропаривания и глаженья (прессования). Пресс состоит из двух вертикально расположенных плит. Температура в камере при высушивании — 80 — 130 °C, при стабилизации 160 — 180 °C.

Пестровязаные чулочно-носочные изделия и изделия из окрашенного волокна в красильно-отделочном производстве подвергаются замачиванию, отжиму и сушке-формованию. Затем они направляются в выпускной цех, где проходят разбраковку, складывание и упаковку. Замачивание осуществляется в аппаратах барабанного типа в растворах, содержащих поверхностно-активные вещества, а иногда просто в воде. В процессе замачивания изделия могут быть подвергнуты аппретированию. Замачивание обеспечивает хорошие условия формования. В таблице 2.22 приводится режим замачивания чулочно-носочных изделий. Далее изделия разбирают и подвергают сушке, формованию, стабилизации. Для сокращения продолжительности отделки вместо замачивания изделия иногда запаривают в запарном устройстве формовочной машины или в терморелаксационном аппарате.

Таблица 2.22

Режим замачивания пестровязаных носков в аппарате

Отделка перчаток и варежек, по существу, не отличается от отделки носочных изделий из шерсти, полушерсти, смеси шерсти с синтетическими волокнами. Крашение и аппретирование проводят или в аппаратах барабанного типа, или в красильных машинах пропеллерного типа. Промывка-релаксация и валка перчаточных изделий проводятся в стиральных машинах. После отжима изделия подвергаются сушке-формованию в формовочных машинах. Принцип обработки в таких машинах тот же, что и в формовочных машинах для формования чулочно-носочных изделий. Отечественной и зарубежной промышленностью выпускается перчаточная формовочная машина. Для формования перчатки или варежки надевают на металлические формы и обдувают горячим воздухом в термокамере.

Некоторые изделия из шерсти, шерсти с пухом, смеси шерсти с синтетическими волокнами и пухом подвергают валке. Целью валки являются уплотнение структуры изделия, повышение его теплоизоляционных свойств и улучшение внешнего вида. Валку проводят в стиральных или красильных машинах барабанного типа после промывки-релаксации. Балочный раствор содержит мыло и соду. После валки изделия промывают, отжимают и сушат. Температура валки — 40 — 45 °C.

2.2 Крашение

В следующих разделах описаны общие принципы и наиболее часто используемые методы крашения для различных текстильных материалов, приведено типичное красильное оборудование, а также используемые ТВВ [13].

2.2.1 Общие принципы процессов крашения

Под крашением понимают физико-химический процесс взаимодействия волокнистых материалов с красителями, в результате которого волокно приобретает окраску, устойчивую к внешним воздействиям в процессе эксплуатации.

Процесс крашения текстильных материалов представляет собой самопроизвольный переход молекул или ионов красящего вещества из раствора в волокно. Поскольку процесс этот осуществляется в гетерогенной среде, его можно условно подразделить на несколько физико-химических стадий:

1. Диффузия красителя в растворе к поверхности волокна.

2. Адсорбция молекул красителя этой поверхностью. Этот процесс контролируется сродством (субстантивностью) красителя к волокну.

3. Диффузия их внутрь волокнистого материала. Эта стадия является лимитирующей (самой медленной). Краситель проникает внутрь через раскрывающиеся при набухании субмикроскопические поры.

4. Сорбция и окончательная фиксация на внутренней поверхности волокна.

Роль каждой из перечисленных стадий не всегда однозначна и определяется условиями проведения процесса крашения, природой красящего вещества и окрашиваемого волокна, а также средой, в которой осуществляется этот процесс.

Технологический процесс крашения можно проводить по периодическому, непрерывному и полунепрерывному способам, которые включают следующие этапы:

• приготовление красильного раствора;
• процесс крашения — пропитку красильным раствором;
• фиксацию;
• промывку и сушку.

Для фиксирования красителя в волокне в зависимости от его вида и класса красителя используют:

• насыщенный водяной пар (100 — 105 °C);
• перегретый водяной пар (140 — 180 °C);
• горячий сухой воздух (150 — 220 °C);
• камеру инфракрасного (ИК) излучения;
• токи высокой и сверхвысокой частоты.

Незафиксированный в процессе тепловой обработки краситель удаляют из окрашенного материала при его последующей промывке, режим которой определяется, прежде всего, классом используемого красителя.

Периодическим называют такой способ крашения, при котором партия волокна, пряжи или ткани в течение более или менее продолжительного времени (например, 20 — 90 мин, а иногда и более) окрашивается в одной красильной ванне. При этом все физико-химические стадии протекают одновременно, но с разными скоростями.

Необходимую концентрацию красителя и других вспомогательных веществ в красильном растворе устанавливают в соответствии с требуемой интенсивностью окраски текстильного материала и красящей способностью красителя.

Длительность процесса крашения и его температурный режим регулируют таким образом, чтобы за меньшее время достигнуть наибольшего выбирания красителя из красильной ванны и получить при этом наиболее равномерные и стойкие к действию различных факторов окраски.

По периодическому способу можно окрашивать волокна, чесаную ленту, жгут, пряжу, ровницу, трикотаж и ткань.

Непрерывным называют способ крашения, при котором окрашиваемый материал, непрерывным потоком проходя через красильную ванну, находится в растворе красителя ограниченное время, после чего проходит зоны фиксации, промывки и сушки. При практическом осуществлении непрерывных процессов крашения стадии нанесения красильного раствора на текстильный материал и фиксирования красителя в волокне чаще всего разделяют. На первой стадии текстильный материал пропитывают в течение 1 — 3 дней концентрированным раствором красителя при максимально высокой температуре (верхний предел ее определяется конструкцией пропиточного устройства, а также стойкостью красителя и окрашиваемого волокна к действию повышенных температур). В целях интенсификации процесса пропитки используют различные физические методы воздействия на окрашиваемый материал.

Полунепрерывные способы крашения заключаются в том, что пропитку текстильного материала, промывку и сушку проводят на оборудовании непрерывного действия, а фиксацию красителя — периодическим способом.

Оборудование для крашения текстильных материалов делится на 3 группы:

• для крашения волокнистой массы;
• для крашения пряжи и гребенной ленты;
• для крашения ткани и трикотажных полотен.

Отечественные аппараты для крашения волокна в массе — Тип АКД — аппарат красильный под давлением — является универсальным и может использоваться также для отварки и беления, пропитки и промывки, обезвоживания. Обработка волокон производится при температуре 145 °C и давлении 3 — 4 атм. В зависимости от химической природы обрабатываемых волокон выпускаются следующие виды данных аппаратов: АКДСС — скоростной; АКДУУ — универсальный; АКДА — с автоматическим программированным управлением технологическим процессом. Аппараты АКД выпускают в виде двух модификаций: модификация 1 предназначена для обработки волокна в виде ленты или ровницы; модификация 2 — для обработки пряжи и ниток.

Носители пряжи и ровницы представляют собой вертикальные стержневые конструкции из нержавеющей стали. Носители волокна — корзины с поддонами для паковок волокна. Носители ленты — стержни. Аппарат АКДС предназначен для ускоренного крашения. Длительность обработки сокращается за счет предварительного вакуумирования материала, интенсивной циркуляции раствора, высокого темпа разогрева.

Значительная часть смесовых тканей и материалов, выпускаемых хлопчатобумажной, шелковой и шерстяной отраслями, вырабатывается из волокон, которые подвергаются крашению перед прядением или ткачеством в виде пряжи и гребенной ленты. Крашение осуществляется в аппаратах периодического или непрерывного действия. Отечественный пряжекрасильный аппарат шкафного типа марки АПК-100 рассчитан на обработку 100 кг шерстяной, 120 кг хлопчатобумажной или 60 кг полиакрилонитрильной пряжи при давлении 0,05 МПа и температуре 108 °C, достигаемой с помощью теплообменника. Пряжу завешивают на специальные штанги двухъярусных кассет с учетом свободного провисания для возможной усадки, кассеты транспортируют на тележках и загружают в аппарат шкафного типа. Принцип обработки заключается в принудительном обмывании неподвижных мотков пряжи рабочим раствором, направление циркуляции раствора меняется. Основным недостатком аппарата является высокий расход химматериалов.

Периодическое крашение тканей и трикотажных полотен осуществляют в форме жгута или расправленным полотном. Для крашения расправленным полотном используют в основном красильно-роликовые машины (джиггеры), а для крашения в жгуте — красильные барки и красильные эжекторные машины. Характеристика промывных вод на примере тонкосуконной фабрики приведена в таблице 6.2. Красильные эжекторные машины особенно широко используются для высокотемпературного (120 — 140 °C) крашения тканей и трикотажных полотен из химических волокон. В них движение ткани осуществляется током жидкости, что исключает деформацию окрашиваемого материала. Машина состоит из нескольких секций (1 — 8), в каждую из которых загружают один жгут. Машины эжекторного типа используют для обработки практически любых тканей. Транспортировка жгута может осуществляться двумя способами:

• потоком циркулирующего рабочего раствора (гидродинамический способ);
• потоком газа, например, паровоздушной смеси (аэродинамический способ.)

Последний способ является наиболее прогрессивным и перспективным. Он позволяет максимально быстро развивать высокие скорости движения ткани без деформации.

В зависимости от формы и конструкции ванны машины делят на котловые, трубные и тороидальные. Достоинство машин котлового типа состоит в возможности работы при низком модуле ванны. Модуль ванны большинства эжекторных машин не превышает 10 л/кг, а в машинах некоторых конструкций — 2 л/кг. Этим достигаются большая экономия воды, пара, красителей и химических материалов, снижение загрязнения окружающей среды. В среднем низкомодульная технология обеспечивает снижение расхода воды на 50%, пара — на 20%, материалов — на 40 — 50%. Соответственно снижается количество сточных вод. Вместе с тем снижение модуля ванны обуславливает уменьшение рабочего раствора, который служит средой для транспортировки жгута и осложняет его транспортировку за счет увеличения трения при соприкосновении жгута с механическими частями машины. Недостаток (согласно литературным данным) — плохая управляемость процессом и машиной в целом. В машинах трубного типа полотно полностью погружено в раствор, не испытывает напряжения, не вытягивается, полностью отсутствует пенообразование, что положительно сказывается на работе насоса. Недостаток использования такого типа машин — больший расход химматериалов. Примером современных котловых машин эжекторного типа являются красильно-промывные машины итальянского, чешского, китайского производства и др. (рисунок 2.27).

Рисунок 2.27 — Внешний вид эжекторной машины для крашения жгутом

Примеры современных эжекторных машин трубного типа приведены на рисунках 2.28 и 2.29. Представленные современные машины оснащены микропроцессорами, которые обеспечивают автоматизацию контроля дозирования (постоянное качественное дозирование).

Рисунок 2.28 — Схема длинно-трубной красильной машины для высокотемпературного крашения

Рисунок 2.29 — Внешний вид длинно-трубной красильной машины для высокотемпературного крашения

Минимальный модуль ванны для работы современных эжекторных машин котлового типа составляют 1:3,5. В настоящее время широкое распространение получили красильные машины, в которых движение жгута осуществляется по принципу «Оверфлоу» или «Софтфлоу», что означает принцип переливной трубы, отличающийся мягким воздействием потока на ткань по сравнению с вышеописанными эжекторными машинами.

Способы непрерывного крашения тканей, как наиболее производительные, получили широкое распространение в хлопчатобумажной, льняной и шелковой промышленности. Линии и агрегаты для непрерывного крашения тканей комплектуются на основе базовых, унифицированных машин, которые можно агрегировать друг с другом в различных комбинациях, отвечающих задачам конкретного технологического процесса. В составы линий входят плюсовки, пропиточные машины с ваннами малого и большого объема, запарные машины, воздушные зрельники, промывные машины с ваннами открытого и закрытого типов и с устройствами для интенсификации промывки, отжимные устройства, сушилки и термокамеры.

В зависимости от способов крашения и волокнистого состава обрабатываемого материала выбирается и оборудование для крашения. На отделочных предприятиях России довольно широкое распространение получили линии типа ЛТК для термозольного крашения смесовых тканей. Эти линии отличаются повышенной универсальностью и многоцелевым назначением, они обеспечивают более равномерную окраску больших партий ткани, но при этом имеют более высокий расход красителей и химикатов и менее благоприятные условия прокрашивания из-за кратковременной пропитки ткани красильным раствором. Большой популярностью пользуется оборудование, которое 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.

Плюсовочно-запарной способ применяется при крашении активными, сернистыми, прямыми, кубовыми красителями. Он имеет следующие преимущества: нет колебаний оттенка с одной партии к другой, как при крашении в джиггере или по плюсовочно-роликовому способу; лучшая воспроизводимость; равномерность оттенка по кромкам и на концах ткани; экономия химматериалов, красителей, воды, пара и энергии, площади, в обслуживающем персонале, в угарах ткани.

Современная линия для непрерывного крашения по плюсовочно-запарному способу должна быть применима для многих классов красителей и всех видов хлопчатобумажной ткани, льна, махровой ткани, корда, вискозы, смеси с синтетическими волокнами.

Классический пример линии крашения тканей прямыми и сернистыми красителями по плюсовочно-запарному способу приведен на рисунках 2.30 - 2.31. Полунепрерывные способы применяются для окрашивания активными красителями тканей из целлюлозных волокон, натурального шелка и шерсти. Полунепрерывное крашение осуществляется по двум технологиям — «холодной» и «горячей». В холодном плюсовочно-накатном способе ткань плюсуется (пропитывается на плюсовке) красильным раствором и накатывается на накатной машине в рулон, в котором выдерживается при температуре цеха необходимое время (4 — 24 ч) для фиксации красителя. Во избежание обсыхания ткани в верхних слоях рулона его на время фиксации обертывают полиэтиленовой пленкой.

Рисунок 2.30 — Линия термозольного крашения: 1 — раскатное устройство; 2 — двухвальная плюсовка (4 шт.); 3 — инфракрасная сушилка; 4 — воздушно-роликовая сушилка; 5 — цепная сушильно-стабилизационная машина трехсекционная; 6 — роликовая термокамера; 7 — машина запарная роликовая; 8 — ванны роликовые мойные (6 шт.); 9 — воздушный зрельник; 10 — накатное устройство

Рисунок 2.31 — Линия для крашения текстильных материалов по плюсовочно-запарному способу

«Горячий» полунепрерывный способ крашения (Pad-Roll) осуществляется на плюсовочно-роликовых машинах, снабженных специальной тепловой камерой с ИК-излучателями.

Запарная камера на колесах снабжена двигателем для вращения ролика (~ 2000 м) во избежание затеков. Длительность фиксации красителя в таких камерах значительно меньше, чем в «холодном» способе (0,1 — 2 ч).

Преимуществами полунепрерывных способов крашения являются возможность окрашивания в разные цвета небольших партий ткани и высокая степень фиксации красителей. К недостаткам следует отнести необходимость дополнительных площадей (особенно в случае «холодной» технологии) для размещения рулонов ткани на время фиксации.

2.2.2 Крашение целлюлозных волокон

Волокна целлюлозы могут быть окрашены широким спектром красителей, а именно [14]:

• активными;
• прямыми;
• сернистыми;
• кубовыми;
• нерастворимыми азокрасителями;
• пигментами.

2.2.2.1 Активные красители

Активные красители — водорастворимые красители общего строения Xn — Кр — А, где Xn — группы, придающие растворимость; Кр — хромофорная часть молекулы красителя; А — активный центр молекулы красителя. Хромофорная часть молекулы красителя с группами, сообщающими красителю растворимость, определяет цвет и растворимость красителя, сродство к волокну, способность к диффузии, устойчивость окраски к свету, действию окислителей и восстановителей. В активный центр молекулы красителя входят группировки, обеспечивающие химическую реакцию красителя с волокном с образованием ковалентной связи и благодаря этому повышенную устойчивость окрасок к мокрым обработкам и трению.

Достоинствами активных красителей, кроме высокой прочности окрасок к мокрым обработкам, являются широкая гамма цветов, яркость и чистота оттенков, хорошая воспроизводимость окрасок, недостатками — трудности при промывке и невысокая устойчивость к свету красителей алых и красных цветов.

Активные красители используют как для периодического, так и непрерывного способов крашения текстильных материалов из целлюлозных волокон; периодический способ применяют чаще для трикотажных материалов, пряжи, ровницы.

Периодические способы крашения активными красителями подразделяют на способ с последовательным введением красителя, электролита и щелочного агента, способ с одновременным введением красителя и электролита и способ с одновременным введением красителя, электролита и щелочного агента.

Первый, или классический, способ пригоден для всех активных красителей, но сложен, так как требует введения большого количества электролита в процессе крашения. Второй способ пригоден для красителей, практически не выбирающихся из раствора без электролита. Третий способ рекомендуется для красителей, медленно выбирающихся в присутствии электролита и щелочного агента, но требует тщательного контроля и автоматического поддержания скорости нагрева красильного раствора. Этот способ позволяет сократить продолжительность процесса крашения на 30 — 40 мин по сравнению с первым и вторым способами.

Способы крашения хлопчатобумажных тканей, пряжи и хлопка выбирают в зависимости от вида используемого красителя и типа оборудования.

При крашении активными красителями чрезвычайно важна промывка. Процесс промывки проводят при возможно большем модуле ванны и частой смене промывного раствора. Первая промывка холодной проточной водой необходима для удаления электролита и щелочного агента, последующие промывки горячими моющими растворами нужно проводить при температуре не ниже 90 °C и максимально близкой к 100 °C, что обеспечивает отмывание незафиксированного красителя.

Способ плюсование — сушка — промывка пригоден для красителей с индексом X (имеют дихлортриазиновую активную группировку), причем насыщенные окраски могут быть получены лишь при использовании наиболее реакционноспособных красителей: золотисто-желтого 2КХ, ярко-красного 5СХ, красно-коричневого 2КХ. Фиксация красителя происходит на стадии сушки, когда температура ткани более 70 °C, а влажность — 15 — 25%. Во избежание слишком быстрого высушивания температуру первой секции сушилки снижают. Для снижения опасности миграции красителя при сушке в красильный состав вводят хлорид натрия. Этот способ можно использовать для активных красителей с индексом Т для получения окрасок любой насыщенности.

Способ плюсование — сушка — запаривание — промывка наиболее универсальный, так как пригоден для красителей всех марок и получения окрасок любой интенсивности. Фиксация красителей происходит на стадии запаривания высушенной ткани, что создает наиболее благоприятные условия для взаимодействия красителя с волокном.

Способ плюсование — сушка — плюсование — запаривание — промывка является универсальным, пригодным для всех красителей и получения окрасок любой интенсивности. Достоинства способа заключается в стабильности плюсовочного раствора и высокой скорости фиксации красителя. При крашении этим способом ткань плюсуют раствором красителя, сушат, а затем повторно плюсуют раствором щелочного агента и электролита, запаривают и промывают. Раздельное нанесение на ткань растворов красителя и щелочного агента позволяет увеличить скорость фиксации красителей благодаря использованию гидроксида натрия, не опасаясь гидролиза активного красителя. Фиксация красителя происходит после нанесения щелочного агента в процессе запаривания при температуре 102 — 105 °C.

Способ плюсование — сушка — термообработка — промывка имеет отличие, которое заключается в применении в качестве фиксирующей среды горячего воздуха (температура 140 — 200 °C). Средой, в которой протекает процесс фиксации, является расплав карбамида.

Достоинствами этого способа являются высокая производительность и высокая степень полезного использования красителей (для ряда красителей на 10 — 15% выше, чем при запарных способах), недостатком — потеря яркости оттенков.

Способ плюсование — выдерживание — промывка заключается в том, что ткань, оплюсованная раствором красителя и щелочного агента, поступает через камеру инфракрасного нагрева в тепловую камеру, накатывается в ней в ролик и выдерживается при повышенной температуре и влажности для фиксации красителя. Разновидностью способа является плюсовочно-накатная технология, включающая пропитку при температуре 20 — 30 °C красителем, выдерживание в рулоне при комнатной температуре 4 — 24 ч, а затем тщательную промывку.

Во всех способах в состав красильных ванн добавляют мочевину, в случае плюсовочно-запарного крашения карбамид способствует растворению красителя, в термических способах плавится при температуре выше 114 °C и создает среду для диффузии красящего вещества внутрь волокна.

2.2.2.2 Прямые красители

Прямые красители — натриевые соли сложных органических сульфокислот общего строения Кр(SO₃Na) n, где SO₃Na — группа, придающая красителю растворимость; n = 2 — 4; Кр — хромофорная часть красителя, определяющая его цвет [15].

Прямые красители окрашивают целлюлозные волокна непосредственно из нейтральных или слабощелочных ванн в присутствии электролитов. Достоинствами прямых красителей являются экономичность, простота применения, хорошая воспроизводимость окрасок, легкая вытравляемость, широкая гамма цветов. К недостаткам относятся пониженная яркость и чистота оттенков, умеренная устойчивость окрасок к мокрым обработкам, необходимость проведения заключительных упрочняющих обработок.

Прямые красители наносятся непосредственно из красильной ванны вместе с солью (хлоридом натрия или сульфатом натрия) и вспомогательными веществами, которые обеспечивают смачивающий и диспергирующий эффект. Для этой цели используют смеси неионных и анионных поверхностно-активных веществ.

Периодические способы крашения осуществляют из нейтральных или слабощелочных растворов (pH 7 — 9), так как кислая среда снижает растворимость красителей и выбирание их целлюлозным волокном.

Крашение проводят в красильной ванне, содержащей (% от массы материала) прямой краситель — до 4 (для черных цветов — до 8), карбонат натрия, хлорид натрия (или сульфат натрия). Начинают крашение при температуре 30 — 40 °C в ванне, содержащей краситель и соду, в течение 30 — 40 мин ванну нагревают до оптимальной температуры, вводят хлорид натрия и красят при этой температуре 45 — 60 мин. При крашении плохо ровняющими красителями целесообразно вводить выравниватели, а соль добавлять в 2 — 3 приема.

При крашении в темные тона красильные ванны используют повторно, добавляя 50 — 70% красителя, 30 — 50% карбоната натрия, 30 — 50% хлорида натрия. Далее материал промывают холодной и теплой водой и проводят закрепление окраски в ванне, содержащей закрепители (БЗК-У и др.) и уксусную кислоту. Температура закрепительной ванны составляет 60 — 70 °C, время обработки — 20 — 30 мин. При работе с Биколом У и Тексокленом БЗУ-М процесс ведут аналогичным образом, но из закрепительного состава исключают уксусную кислоту.

При крашении тканей прямыми красителями непрерывным способом ткань пропитывают красильным составом, содержащим краситель, карбонат натрия, гексаметафосфат натрия, смачиватель, при температуре 80 — 90 °C, отжимают до 80 — 100%, запаривают при температуре 100 — 103 °C в течение 1 мин, затем промывают и закрепляют в растворе закрепителя.

Для увеличения устойчивости получаемых на текстильных материалах окрасок прямыми красителями к мокрым обработкам можно использовать следующие методы [16] - [18]:

• интенсификацию промывки посредством введения в состав ванны комплексообразующих веществ и диспергаторов (ПАВ);
• снижение растворимости нанесенного красителя за счет блокирования гидрофильных групп.

В последнем случае используют:

• фиксирующие катионные агенты, которые образуют с анионным красителем солеподобное малорастворимое соединение;
• соли металлов, образующие с определенными азокрасителями металлокомплекс с более высокой светостойкостью;
• средства на основе продуктов конденсации (использование этих продуктов конденсации приводит к образованию труднорастворимых аддуктов с молекулами красителя);
• диазотированные основания.

Метод, использующий фиксирующие катионные агенты (Тексоклен БЗУ-М, Бикол У, БЗК-У, Олигозол) [19], является наиболее часто применяемым; соединения четвертичного аммония удаляются перед сбросом в канализацию.

2.2.2.3 Сернистые красители

Сернистые красители используют для крашения тканей, к качеству окраски которых не предъявляются высокие требования [20]. В качестве восстановителей сернистых красителей могут применяться серосодержащие препараты: гидросульфит натрия, диоксид тиомочевины. В качестве альтернативных восстановителей в настоящее время используются двойные системы из глюкозы и дитионита натрия, гидроксиацетона и глюкозы или формамидинсульфиновой кислоты и глюкозы. Для приготовления красильных растворов сернистый краситель вместе со смачивателем затирают в пасту и вводят его в предварительно разогретый раствор, содержащий расчетное количество восстановителей. Раствор нагревают при постоянной циркуляции до кипения и выдерживают до полного растворения красителя. Красильные растворы перед употреблением фильтруют. При периодических способах крашения в раствор вводят рекомендованное количество хлорида натрия и диспергатор. Содержание ТВВ в красильном растворе в зависимости от выбранного сернистого красителя приведено в таблице 2.23.

Таблица 2.23

Концентрации сернистых красителей и химреагентов при периодическом крашении тканей

На заключительной стадии восстановленный краситель на волокне окисляют холодной проточной водой. Для увеличения прочности окрасок текстильный материал обрабатывают раствором, содержащим 2 — 5% от массы обрабатываемого материала закрепителя (Тексоклен БЗУ-М, Бикол У, Олигозол), при температуре 50 — 60 °C в течение 20 — 30 мин [21].

Технология крашения хлопчатобумажных тканей сернистыми красителями непрерывным способом включает пропитку ткани раствором, содержащим краситель, восстановитель, гидроксид натрия, смачиватель, запаривание в паровой камере при температуре 100 — 102 °C в течение 40 — 60 с, окисление, промывку и закрепление катионными препаратами.

Крашение сернистыми красителями можно осуществлять на красильном проходном аппарате закрытого типа, в котором ткань многократно обрабатывается разогретым до температуры 85 — 90 °C красильным раствором и далее без запаривания поступает в промывные ванны. Окисление проводят, как правило, проточной водой, но для некоторых красителей (например, для сернистого синего) необходимо окисление раствором пероксида водорода в уксуснокислой среде. Закрепление проводят в присутствии уксусной кислоты в случае применения формальдегидсодержащих закрепителей (препараты марок ДЦУ, ДЦМ, У-2) и в нейтральной ванне при использовании Бикола У или БЗК-У.

В процессе крашения сернистыми красителями, помимо восстановителей, щелочи, поваренной соли, диспергирующих агентов, иногда применяют комплексообразующие агенты, чтобы избежать отрицательного воздействия щелочных металлов на процесс крашения.

Крашение водорастворимыми сернистыми красителями

Водорастворимые формы сернистых красителей получены путем введения в них групп, придающих растворимость (карбоксильных и тиосульфатных). Отечественные водорастворимые сернистые красители носят название тиозоли и берзоли.

При непрерывном способе крашения ткань пропитывают раствором, содержащим краситель, смачиватель, сульфид натрия, при температуре 30 — 40 °C. Далее ткань запаривают при температуре 102 — 105 °C. В условиях запаривания происходит отщепление групп, придающих растворимость. На стадии последующей окислительной обработки лейкосоединение сернистого красителя переходит в исходную нерастворимую форму. На заключительной стадии окрашенную ткань тщательно промывают.

2.2.2.4 Кубовые красители

Кубовые красители — водонерастворимые красители общего строения Кр(CO)₂, где Кр — хромофорная часть красителя, (CO)₂ - карбонильные (хиноновые) группы, входящие в хромофорную часть красителя, в систему сопряженных связей [22]. Процесс крашения кубовыми красителями включает следующие физико-химические стадии:

• восстановление кубового красителя в щелочной среде с образованием растворимой в воде натриевой соли лейкосоединения;
• адсорбцию натриевой соли лейкосоединения поверхностью волокна и диффузию ее в толщу волокнистого материала;
• окисление лейкосоединения в волокне до исходного кубового красителя.

Различают следующие способы крашения кубовыми красителями:

• щелочно-восстановительный, в котором используется краситель, предварительно переведенный в динатриевую соль лейкосоединения;
• лейкокислотный, основанный на использовании недиссоциированной лейкоформы кубового красителя;
• суспензионный, при котором крашение осуществляется из водных суспензий, приготовленных из нерастворимого исходного кубового красителя с индексом Д.

Два последних способа предполагают перевод красителя в растворимое состояние непосредственно на ткани.

Периодические способы крашения кубовыми красителями. При крашении щелочно-восстановительным способом приготовляют растворы натриевой соли лейкосоединений кубовых красителей. Крашение щелочно-восстановительным способом осуществляется при оптимальной для каждого красителя температуре. В зависимости от красящих свойств кубовые красители разделены на четыре группы.

В группе 1 объединены красители с оптимальной температурой крашения 25 — 30 °C. Красители этой группы обладают наиболее низким сродством лейкосоединений к целлюлозному волокну и хорошей выравнивающей способностью. Красители окрашивают материал в присутствии электролита.

Красители группы 2 лучше всего сорбируются при температуре 45 — 50 °C. При крашении этими красителями электролит целесообразно добавлять только при получении окрасок средних и темных тонов.

Красители группы 3 обладают повышенным сродством лейкосоединений к целлюлозному волокну и плохой выравнивающей способностью. Лучшая сорбция этих красителей достигается при температуре 50 — 60 °C. Добавка электролита в начальной стадии процесса нежелательна.

Красители группы 4 характеризуются большим сродством лейкосоединений к волокну и высокой скоростью сорбции в начале процесса. Оптимальная температура крашения составляет 60 — 65 °C. Введение электролита в красильную ванну нецелесообразно.

Классический щелочно-восстановительный способ наиболее прост. Все компоненты вводят до начала крашения, не требуется тщательный температурный контроль, пригодны красители в любой выпускной форме. Однако при крашении этим способом трудно получить равномерную окраску вследствие высокой скорости выбирания лейкосоединений кубовых красителей целлюлозным волокном. Равномерность окраски можно улучшить снижением скорости выбирания лейкосоединения кубового красителя или повышением выравнивающей способности красителя.

Для получения ровных окрасок используют суспензионный способ крашения. В суспензионных способах крашения используют только тонкодисперсные выпускные формы кубовых красителей (с индексом Д). При двухванном способе крашения материал пропитывают суспензией при температуре не выше 50 °C. Затем восстановление и фиксацию красителя проводят в свежем щелочно-восстановительном растворе при оптимальной температуре. Однако применение суспензионного способа крашения в этом варианте не решает полностью проблемы получения ровных окрасок, так как краситель, даже равномерно нанесенный из суспензии, в процессе восстановления частично десорбируется с волокна и далее крашение осуществляется, как и при щелочно-восстановительном способе. Уменьшить переход красителя с волокна в восстановительный раствор можно путем использования интенсификаторов восстановления. После этого проводят обработку восстановительным раствором.

Чаще используют однованный суспензионный способ крашения, который отличается от двухванного тем, что после окончания пропитки суспензией в ванну вводят восстановитель и щелочной агент и крашение продолжают, как при щелочно-восстановительном способе. Невосстановленный кубовый краситель хорошо выбирается волокном на стадии пропитки суспензией красителя при температуре 85 — 90 °C в присутствии гидроксида натрия в течение 30 — 40 мин. Затем температуру ванны снижают до оптимальной, вводят гидросульфид натрия, требуемый по рецепту, и продолжают крашение.

Лейкокислотный способ крашения является разновидностью суспензионного, так как лейкокислота кубового красителя обладает, подобно исходному пигменту, незначительным сродством к хлопку. Окрашиваемый материал пропитывают суспензией лейкокислоты в течение 20 — 30 мин при температуре 60 °C, затем добавляют гидроксид натрия и гидросульфит, и крашение продолжают еще 40 мин. Для приготовления суспензии лейкокислоты готовый маточный куб медленно при перемешивании вливают в раствор, содержащий диспергатор НФ и уксусную кислоту в количестве, необходимом для нейтрализации гидроксида натрия и установления pH 5,5 — 6.

Отличительной особенностью лейкокислотного способа является незначительное влияние концентрации щелочи и восстановителя в проявительной ванне на фиксацию красителя волокном. Роль восстановителя заключается только в поддержании красителя в восстановленной форме.

Заключительная стадия крашения — окисление восстановленного красителя в исходную нерастворимую форму. От скорости окисления лейкосоединений зависят распределение красителя в волокне и прочность окраски к трению. При замедлении окисления окраска получается менее интенсивной и прочной. Универсальным окислителем лейкосоединений кубовых красителей является пероксид водорода.

Для стабильности оттенка окраски необходимо проведение операции мыловки. При периодических способах крашения мыловку рекомендуется проводить при температурах, максимально приближенных к 100 °C, в растворе моющего препарата концентрацией до 2 г/л в течение 20 — 30 мин.

Непрерывные способы крашения хлопчатобумажных тканей кубовыми красителями

Щелочно-восстановительный способ в непрерывных процессах используют для получения очень светлой окраски.

По этому способу ткань при температуре 40 — 60 °C пропитывают предварительно восстановленным в щелочной среде кубовым красителем, отжимают, запаривают при температуре 100 °C в течение 30 — 60 с, окисляют в воздушном зрельнике, затем на промывной линии окончательно окисляют до исходного пигмента, мылуют и промывают. Используя данный способ, очень трудно получить равномерную окраску средних и темных тонов вследствие высокой скорости выбирания тканью лейкосоединения красителя. Для крашения хлопчатобумажных тканей в средние и темные тона предпочтительно использовать суспензионный способ, который обеспечивает получение равномерной окраски любой интенсивности, допускает применение любых смесей кубовых красителей и позволяет получить равномерно окрашенные партии тканей практически неограниченной длины.

Суспензионный двухванный способ с промежуточной сушкой заключается в том, что ткань плюсуют суспензией красителя при температуре 40 — 45 °C, сушат, затем вновь пропитывают щелочно-гидросульфитным раствором на плюсовке, пропускают через запарную камеру, где в атмосфере насыщенного пара при температуре 102 — 105 °C при отсутствии кислорода происходят восстановление и фиксация красителя, затем проводят окисление, мыловку, промывку. Пропитку щелочно-восстановительным раствором проводят при температуре 20 — 25 °C. Из плюсовки ткань поступает в запарную камеру, далее проходит воздушный зрельник, где частично окисляется. Полное окисление достигается в промывных ваннах: при промывке холодной проточной водой и в растворе окислителя в кислой среде. После окисления ткань промывают теплой водой, мылуют при температуре, близкой к температуре кипения, раствором моющего препарата, промывают горячей и холодной водой. На выходе ткань высушивают на сушильных барабанах.

Суспензионный двухванный способ без промежуточной сушки можно осуществить на линии, состоящей из двух плюсовок, запарной камеры и промывной части.

Важным преимуществом способа является исключение промежуточной сушки, что способствует снижению опасности появления на ткани брака, связанного с миграцией красителей при сушке. При этом в меньшей степени проявляется структурная неравномерность ткани и достигается экономия электроэнергии, пара и затрат труда. Недостатки способа — трудность получения насыщенных окрасок, сход красителя в проявительный раствор, сложность управления процессом.

Однованный суспензионный способ крашения характеризуется тем, что ткань пропитывают суспензией красителя, содержащей восстанавливающий агент и щелочь, запаривают, окисляют, мылуют и промывают.

Лейкокислотный способ крашения близок к суспензионному двухванному. Однако, в отличие от суспензионного, для лейкокислотного способа пригодны красители в любой выпускной форме, так как краситель сначала восстанавливается до натриевой соли лейкосоединения, а затем избыточная щелочность нейтрализуется до образования лейкокислоты. Способ сравнительно прост и может быть реализован на аппаратах, состоящих из плюсовки, воздушного зрельника и промывного агрегата.

В процессах крашения кубовыми красителями используют ТВВ, от которых очищаются в сточные воды непосредственно на предприятии (перед сбросом в системы канализации).

2.2.2.5 Нерастворимые азокрасители

Нерастворимые азокрасители синтезируют на волокне в результате реакции азосочетания азо- и диазосоставляющих. Сущность способа заключается в последовательной пропитке ткани сначала щелочным раствором азосоставляющей, а затем раствором диазосоставляющей. При этом в результате реакции азосочетания на волокне образуется нерастворимый азокраситель.

К достоинствам красителей относят экономичность, хорошую устойчивость окрасок к мокрым обработкам и свету, к недостаткам — плохую устойчивость к трению, трудоемкость технологии, ограниченность гаммы цветов. В качестве азосоставляющих в настоящее время применяют азотолы, в качестве диазосоставляющих — диазоли. Диазоли представляют собой стабилизированные стойкие соли диазотированных азоаминов. Окрашивать текстильные материалы нерастворимыми азокрасителями, синтезируемыми на волокне, можно по периодическим и непрерывным способам.

На практике крашение путем синтеза азопигментов осуществляют непрерывными способами по двум схемам:

1. Плюсование азотолом, плюсование диазосоставляющей, мыловка, промывка, сушка. Такая схема без промежуточной сушки очень экономична.

2. Плюсование азотолом, сушка, плюсование диазосоставляющей, мыловка, промывка, сушка.

Для азотолирования ткани применяют плюсовки с небольшим (15 — 20 л) объемом ванны с двукратным погружением. Температура пропиточного раствора составляет 35 — 90 °C. Обязательные условия азотолирования: применение прозрачных растворов азотолов, а также постоянная щелочность растворов. При крашении с промежуточной сушкой сушку лучше проводить в воздушных сушилках. Сушка на барабанах допустима, но необходимо обернуть тканью первые барабаны. Температура сушки составляет 60 — 80 °C. Растворы диазолей чувствительны к колебаниям температуры и разлагаются при температуре выше 30 °C. Реакцию азосочетания проводят при температуре не выше 25 °C. Процесс сочетания завершается в зрельнике. Окрашенную ткань тщательно промывают и мылуют.

2.2.3 Крашение шерсти

Шерсть может быть окрашена следующими красителями [23]:

• кислотными;
• хромовыми;
• металлокомплексными 1:1 и 1:2;
• активными.

2.2.3.1 Кислотные красители

Кислотные красители являются соединениями анионного типа, и в общем виде формула кислотных красителей имеет тот же вид, что и для прямых красителей, Кр(SO3Na)n. По химической структуре кислотные красители относятся к различным группам. Большей частью это сульфопроизводные моноазо- или дисазокрасителей, антрахиноновых, триарилметановых. Шерсть, шелк и полиамидные волокна окрашивают кислотными красителями из кислых ванн.

Кислотные красители значительно различаются между собой по скорости перехода на волокно, по выравнивающей способности и по устойчивости получаемых окрасок к мокрым обработкам. Крашения кислотными красителями ведут из кислых сред и потенциально-кислой солью (сернокислый аммоний или уксуснокислый аммоний) для плохо выравнивающихся кислотных красителей. Уменьшение кислотности красильного раствора, а также введение в ванну хлорида или сульфата натрия способствуют замедлению выбирания красителя и повышению ровноты окраски. Выравнивающие агенты играют важную роль в кислотном окрашивании. К этой категории относится ряд неионных, катионных, анионных и амфотерных поверхностно-активных веществ. Шерстяное волокно и ткани окрашивают кислотными красителями по периодической схеме: замачивают водой при 40 °C, затем в ванну вводят раствор красителя и сульфата натрия и половинное по рецепту количество кислоты, доводят до кипения и выдерживают ткань в кипящем растворе в течение 40 мин. Далее вводят вторую половину необходимого количества кислоты и продолжают крашение еще 40 мин в кипящей ванне, затем охлаждают, и ткань тщательно промывают. Кислоту вводят в два приема для снижения начальной скорости поглощения красителя и получения более равномерной окраски.

2.2.3.2 Хромовые красители

Кислотно-протравные (хромовые) красители по химическому строению и свойствам близки к кислотным красителям. Они растворимы в воде и окрашивают белковые волокна из кислых ванн подобно обычным кислотным красителям. Однако, в отличие от последних, они имеют специфическое строение, а именно содержат в своем составе определенные комплексообразующие группировки, способные к образованию комплексов с d-металлами. Благодаря этому краситель приобретает меньшую растворимость, повышается его светостойкость, что обеспечивает повышение устойчивости окрасок к различным видам физико-химических воздействий. При крашении шерсти в качестве протравы используют дихроматы калия или, реже, натрия или аммония (K2Cr2O7, Na2Cr2O7·2H2O и (NH4)2Cr2O7). Поэтому часто эти красители называют хромовыми.

Крашение с предварительным хромированием находит ограниченное применение из-за большой длительности процесса. При хромировании шерстяного волокна используют растворы дихромата калия, содержание которого составляет не более 25 — 50% от массы красителя. Наиболее широкое распространение получил способ крашения с последующим хромированием. Хромирование проводят при кипении в течение 20 — 30 мин. После этого ванну охлаждают и промывают окрашенное волокно.

Крашение шерсти однохромовыми красителями осуществляют в слабокислой среде при pH 6; вместо дихромата калия в качестве протравы применяют дихромат аммония, который труднее восстанавливается и медленнее вступает в реакцию комплексообразования. Крашение начинают при 30 — 40 °C, в течение 30 мин раствор нагревают до кипения и красят еще 30 — 40 мин. По окончании крашения ванну охлаждают и промывают окрашенное волокно.

2.2.3.3 Металлокомплексные красители

Металлсодержащие красители представляют собой готовые внутрикомплексные соединения моноазокрасителей с металлами — хромом или кобальтом. В зависимости от числа молекул красителя, приходящихся на 1 атом металла, различают комплексы состава 1:1 или 1:2.

Кислотные металлсодержащие красители, являющиеся комплексами состава 1:1, позволяют получать окраски с более высокой светостойкостью и устойчивостью к мокрым обработкам, чем обычные кислотные красители. Их применяют для крашения шерсти, полиамидного волокна и их смесей в средние и светлые тона. С увеличением интенсивности окраски ее устойчивость к мокрым обработкам и трению снижается.

Вследствие наличия в их молекулах сульфогрупп такие красители хорошо растворимы в воде и диссоциируют на ионы подобно обычным кислотным красителям. Они могут взаимодействовать с полиамидными и белковыми волокнами путем образования как ионных связей между сульфогруппами красителя и ионизированными аминогруппами, а также амидными группами волокна (как при крашении обычными кислотными красителями), так и координационных связей между атомом хрома и неионизированными амино- и гидроксигруппами.

Крашение шерстяного волокна осуществляют следующим образом. В красильную ванну, нагретую до 40 — 50 °C, вводят выравниватель и серную кислоту. Шерсть замачивают в этой ванне, затем вливают раствор красителя. В течение 30 — 40 мин ванну нагревают до температуры кипения и красят в этих условиях не менее 1,5 — 2 ч. Далее ванну охлаждают, окрашенное волокно тщательно промывают, причем в последнюю промывную воду для нейтрализации остатков кислоты добавляют 25% водный аммиак (1 — 2 мл/л) и 5% раствор ацетата натрия (1 — 2 мл/л).

Кислотные металлсодержащие красители, являющиеся комплексами состава 1:2, применяют для крашения шерсти и полиамидного волокна, а также для печати по шерстяным и полиамидным тканям. Крашение красителями этой группы проводят в нейтральной или слабокислой среде, что способствует сохранению механической прочности волокна. Недостатками первого поколения металлокомплексных красителей комплекса 1:2 являются их низкая растворимость и сложность получения равномерных окрасок на текстильных материалах. С целью устранения этих недостатков различными зарубежными и отечественными анилинокрасочными предприятиями в настоящее время производятся металлосодержащие красители комплекса 1:2, включающие одну или две сульфогруппы. Растворимость таких красителей достигает 50 — 80 г/л. К отечественным металлсодержащим красителям с сульфогруппами относятся дешеры и совеланы.

2.2.3.4 Активные красители

Активные красители применяют для крашения не только целлюлозных волокнистых материалов, но и белковых, и полиамидных волокон. В реакцию с активными красителями вступают в основном непротонированные аминогруппы этих волокон. Крашение белковых и полиамидных волокон чаще всего проводят в две стадии. На первой стадии в кислой среде (добавка уксусной кислоты, сульфата аммония, ацетата аммония) волокно приобретает положительный заряд и анионы активных красителей, подобно анионам кислотных красителей, сорбируются ионизированными аминогруппами с образованием ионных связей. Краситель, перешедший на волокнистый материал, в дальнейшем образует с ним ковалентную связь. Эта реакция легче идет в нейтральной или слабощелочной среде, поэтому на второй стадии крашения в красильный раствор вводят щелочные реагенты.

Для повышения ровноты окрасок шерсти активными красителями широко используют выравниватели; иногда хорошие результаты дает модификация самих красителей. Постепенная фиксация красителя позволяет получать ровную окраску.

Крашение шерстяных текстильных материалов активными красителями можно осуществлять периодическими (волокно, лента, пряжа, ткань, трикотаж) или полунепрерывными (лента, ткань) способами. Технологии периодического крашения активными красителями всех типов близки и отличаются только режимами нагрева и значениями pH красильных растворов. Красильные растворы имеют следующий состав в % от массы волокна: активный краситель или смесь красителей — 1 - 4; выравниватель — 1; аммоний сернокислый — 2; натрий сернокислый — 5 - 10; уксусная кислота — до pH 5 — 6. Крашение шерсти начинают при температуре 35 — 40 °C, затем красильный раствор нагревают до 80 — 100 °C и продолжают крашение 60 — 90 мин. После полного выбирания красителя красильную ванну охлаждают до температуры 80 °C, вводят 2 — 4% раствор аммиака до pH 8 — 8,5 и обрабатывают окрашиваемый материал в течение 10 — 15 мин, затем окончательно промывают теплой, холодной водой и высушивают.

В качестве выравнивателей для равномерного окрашивания шерстяного волокна можно применять катионактивные и неионогенные препараты, а также их смеси, например, выравниватель АН.

Полунепрерывный способ крашения шерстяных тканей осуществляется следующим образом: шерстяная ткань или лента пропитывается при комнатной температуре раствором, содержащим (г/л): активный краситель — X; мочевину — 300; смачиватель — 10, гидросульфит натрия — 10 и уксусную кислоту до pH 5 — 5,5. Введение гидросульфита натрия и повышенное содержание мочевины необходимы для частичного разрушения поверхностного чешуйчатого слоя шерсти и лучшего проникания красителя. После стопроцентного отжима ткань накатывается в ролик, обертывается полиэтиленовой пленкой и выдерживается при температуре 20 — 25 °C в течение 24 — 28 ч. После этого материал обрабатывается водным раствором аммиака при pH 8 — 8,5 в течение 10 — 15 мин при температуре 80 °C для дополнительной фиксации красителя и более полного удаления незафиксированного красителя.

2.2.4 Крашение текстильных материалов из синтетических волокон

2.2.4.1 Крашение полиамидных текстильных материалов

Полиамидными называются синтетические волокна, получаемые из полимеров, состоящих из повторяющихся простых структурных элементов: полиметиленовые цепочки из групп -CH2 в этих волокнах связаны между собой аминокислотными группировками — NH-CO- (ПА 6 и ПА 6,6).

Полиамидные синтетические волокна обладают ценными свойствами, близкими к свойствам натуральных белковых волокон — шерсти и шелка. Они легко окрашиваются различными видами красителей: дисперсными, а также кислотными, металлокомплексными (комплекс 1:2), активными и даже прямыми красителями. Однако на практике чаще всего используются кислотные красители.

Крашение текстильных материалов из полиамидных волокон специально подобранными кислотными красителями чаще осуществляют по периодическому способу. Технология крашения полиамидных материалов отличается от крашения шерсти тем, что первая стадия крашения осуществляется в слабощелочной среде (pH 9 — 10), и только в конце процесса крашения в красильную ванну вводится уксусная кислота. Крашение начинается с замачивания текстильного материала из полиамидных волокон в теплой воде при температуре 30 — 40 °C, затем в ванну последовательно вводятся растворы аммиака, выравнивателя, красителя. Собственно крашение начинается при постепенном повышении температуры в течение около 60 мин до кипения и продолжается при температуре кипения 40 — 50 мин, после чего следуют введение уксусной кислоты до pH 5 — 5,5 и обработка в кислой среде в течение 15 — 20 мин в остывающей ванне, затем идут окончательное охлаждение и промывка.

Прямые красители

Полиамидные волокна можно окрашивать прямыми красителями в нейтральной или слабокислой ванне. Режим крашения аналогичен режиму крашения натурального шелка, однако более гидрофобное полиамидное волокно медленно окрашивается прямыми красителями, в связи с чем продолжительность крашения увеличивается. Получаемые окраски обладают высокой устойчивостью к мокрым обработкам, хотя вследствие замедленной диффузии краситель почти не проникает внутрь волокна и локализуется во внешнем слое.

Дисперсные красители

Дисперсные красители, используемые для полиамидных волокон, представляют собой в основном азосоединения и производные антрахинона.

Обычно крашение полиамидных волокон и изделий из них осуществляют дисперсными красителями по периодическому способу без интенсификаторов, при температуре ниже 100 °C. Краситель диспергируют в теплой воде и вводят в красильную ванну, содержащую неионогенный диспергатор. Крашение начинают при 30 — 40 °C, постепенно ванну нагревают до 80 — 95 °C, красят при этой температуре не менее 1 — 1,5 ч и еще 15 мин в остывающей ванне. Далее промывают окрашенное волокно теплой и холодной водой, а при получении насыщенных окрасок промывают в растворе моющего вещества при 30 — 50 °C. Крашение полиамидных тканей можно осуществлять по плюсовочно-запарному способу (для получения светлых и средних окрасок) или термофиксационному способу (для получения интенсивных темных окрасок).

Кислотные красители

Вследствие низкого поглощения красителей полиамидным волокном на нем не всегда возможно получение насыщенных интенсивных окрасок. Из кислотных красителей используют специальные марки моносульфопроизводных красителей, обозначенных индексом ПА (для полиамида). Такие красители имеют только одну сульфогруппу, то есть молекула красителя занимает в волокне всего один активный центр. Если же использовать красители с двумя или тремя сульфогруппами, то одной молекулой красителя могут блокироваться два или три активных центра полимера, что приведет к получению менее интенсивных окрасок. При крашении текстильных материалов из полиамидного волокна необходимо применять выравниватели.

Крашение текстильных материалов из полиамидных волокон специально подобранными кислотными красителями чаще осуществляют по периодическому способу. Технология крашения полиамидных материалов отличается от крашения шерсти тем, что с целью достижения равномерных окрасок и ввиду неустойчивости полиамидных волокон к воздействию кислот первая стадия крашения осуществляется в слабощелочной среде (pH 9 — 10), и только в конце процесса крашения в красильную ванну вводится уксусная кислота. Крашение начинается с замачивания текстильного материала из полиамидных волокон в теплой воде при температуре 30 — 40 °C, затем в ванну последовательно вводятся растворы аммиака, выравнивателя (Ализариновое масло, Ивалон К и пр.), красителя. Собственно крашение начинается при постепенном повышении температуры в течение около 60 мин до кипения и продолжается при температуре кипения 40 — 50 мин, после чего следуют введение уксусной кислоты до pH 5 — 5,5 и обработка в кислой среде в течение 15 — 20 минут в остывающей ванне, затем идут окончательное охлаждение и промывка. После крашения в темные тона окраску закрепляют с помощью специальных катионоактивных закрепителей отечественного производства Тексоклен БЗУ-М или импортных Гидрокол KAN-200, Базолан F, Цибатекс PA/PN, Прекорезерв PA, Неофикс ПА, Найлофиксан P/PM и др.

Кислотные металлокомплексные красители

Для крашения полиамидных волокон используют металлокомплексные красители, которые позволяют получать устойчивые к мокрым обработкам окраски от светлых до темных тонов.

Наиболее часто применяют красители комплекса 1:2. К достоинствам металлокомплексных красителей 1:2 относится высокая светостойкость окрасок. Такими красителями окрашивают полиамидные текстильные материалы из нейтральных или слабокислых ванн по периодическому способу, текстильный материал пропитывают составом, в который входят выравниватель, уксусная кислота, сульфат аммония, повышают температуру до 95 °C, выдерживают 60 мин., после чего расхолаживают до 60 °C, вводят краситель, поднимают температуру до 95 °C, красят 60 — 90 мин, затем промывают неионогенными ПАВ и карбонатом кальция, далее промывают теплой водой.

Активные красители

Активные красители, используемые для шерсти, можно применять и для крашения полиамидных текстильных материалов. Процесс крашения проводится в слабокислых условиях (pH 4,5 — 5). Крашение начинают при 20 — 45 °C, а затем температуру повышают до кипения. На стадии последующей обработки используют неионогенные поверхностно-активные вещества и бикарбонат натрия или аммиак.

Наиболее эффективно использовать для колорирования полиамидных волокон специально синтезированные активные дисперсные красители. Они нерастворимы в воде и, подобно обычным дисперсным красителям, в слабокислой среде (pH = 4) равномерно и полно прокрашивают полиамидное волокно, а затем при подщелачивании ванны до pH 10,0 — 10,5 ковалентно фиксируются полимером. В результате на волокне образуется ровная и прочная окраска.

2.2.4.2 Крашение текстильных материалов из полиэфирных волокон

Полиэфирные волокна относятся к числу трудноокрашиваемых, что определяется следующими факторами: компактностью структуры; гидрофобным характером волокна; высоким электроотрицательным потенциалом волокна, не позволяющим его окрашивать анионными красителями; отсутствием в макромолекулах полиэтилентерефталата достаточного количества функциональных групп кислотного и анионного характера, способных химически взаимодействовать с красителями. ПЭФ-волокна окрашивают главным образом дисперсными красителями.

Для крашения полиэфирных текстильных материалов в настоящее время применяют высокотемпературные способы. В настоящее время окрашивание полиэфирных текстильных материалов проводят при высоких температурах — 125 — 135 °C под давлением для периодических способов крашения и при температурах 200 — 210 °C для непрерывных термозольных способов. Для крашения полиэфирных волокон чаще всего используют высокотемпературный процесс, осуществляемый в аппаратах автоклавного типа, работающих под избыточным давлением. Крашение начинают при 40 °C, за 30 — 45 мин ванну нагревают до 130 °C и красят при этой температуре 45 — 60 мин. После крашения волокно промывают и обрабатывают щелочным раствором восстановителя, например, раствором дитионита натрия и гидроксида натрия. Восстановительная обработка и последующая промывка окрашенного материала обеспечивают наиболее полное удаление с поверхности волокна незакрепившегося красителя и улучшение устойчивости окраски к трению.

В процессе крашения возможны миграция олигомеров из полиэфирного волокна в красильный раствор и образование агломератов с красящим веществом, которые затем осаждаются на красильном оборудовании, особенно опасными являются триммеры этилентерефталата.

При осуществлении непрерывных способов крашения изделий из гидрофобных синтетических волокон дисперсными красителями особое значение приобретает быстрое разрыхление структуры волокна под действием высоких температур.

Из непрерывных способов крашения наибольшее распространение получил способ термозоль, в основе которого лежит термическое воздействие на структуру волокна (нагревание до 180 — 220 °C). Ткань пропитывают при 80 °C составом, содержащим дисперсный краситель г/л, загуститель (альгинат натрия), диспергатор, равномерно высушивают с целью исключения миграции красителя и подвергают термообработке в среде горячего воздуха при 180 — 220 °C в течение 30 — 90 с, промывают и сушат.

Загуститель вводят в пропиточную ванну для увеличения количества наносимого на ткань красильного раствора и предотвращения миграции красителя в процессе сушки окрашиваемого материала. Данный способ пригоден для крашения тканей из полиамидных и полиэфирных волокон в основном в светлые и средние тона. Для крашения по этому способу могут быть использованы дисперсные красители, устойчивые к сублимации при 180 — 220 °C.

2.2.4.3 Крашение текстильных материалов из полиакрилонитрильных волокон

Полиакрилонитрильные (ПАН) волокна являются гидрофобными и содержат анионные группы в молекуле. В результате они могут быть окрашены дисперсными и катионными красителями.

Дисперсные красители

Дисперсные красители используются для получения светлых или средних оттенков. Методы окрашивания соответствуют тем, которые используются для текстильных материалов из полиэфирных волокон. Однако крашение можно проводить при температурах < 100 °C без переносчиков. Кроме того, из-за хороших миграционных свойств дисперсных красителей выравнивающие агенты не требуются.

Катионные красители

Полиакрилонитрильные волокна окрашивают катионными красителями чаще всего по периодическому способу. Краситель замешивают в пасту с уксусной кислотой и разбавляют горячей водой (90 °C). Волокно обрабатывают в водной ванне, содержащей уксусную кислоту и выравниватель, при 50 °C в течение 10 мин. Далее вводят раствор красителя, устанавливают нужное значение pH и затем нагревают красильную ванну до 85 °C со скоростью 1 °C в мин. Иногда в красильный состав вводят глауберову соль. Далее еще более медленно (1 °C за 5 мин) продолжают нагревать красильный раствор до температуры кипения и красят волокно при этой температуре в течение 45 — 60 мин. После крашения ванну медленно (для сохранения эластических свойств волокна) охлаждают до 70 °C и затем промывают волокно водой.

В настоящее время разработаны и непрерывные способы крашения полиакрилонитрильных волокон. По непрерывному способу красят гребенную ленту, ткань, бархат, ковры, высокообъемную пряжу. Такие способы основаны на использовании интенсификаторов процесса, например, резорцина и этиленкарбоната, способствующих, с одной стороны, снижению температуры стеклования волокна, а с другой — диспергированию и растворению красителя. Волокно пропитывают в течение 30 с при 90 — 95 °C в растворе, содержащем краситель, уксусную кислоту (до pH = 4,5), выравниватель, интенсификатор (резорцин или этиленкарбонат, или пропиленкарбонат). Для получения равномерной окраски в красильный раствор добавляют устойчивый в кислых средах неионогенный загуститель (мейрогум, индалку или сольвитозу). После отжима волокно запаривают при 100 — 105 °C в течение 1 — 2 мин, промывают горячей водой (70 — 80 °C), обрабатывают раствором моющего средства при 70 — 75 °C, снова промывают горячей (50 — 60 °C), теплой и холодной водой.

2.2.4.4 Крашение текстильных материалов из ацетатных и триацетатных волокон

В отличие от других регенерированных волокон целлюлозы, диацетатные и триацетатные являются гидрофобными, и поэтому они могут быть окрашены дисперсными красителями в условиях, аналогичных крашению ПЭФ-волокна.

Материалы из ацетатных волокон окрашивают дисперсными красителями по периодическому способу. Текстильный материал замачивают в растворе, содержащем смачиватель, гексаметафосфат натрия, уксусную кислоту, до pH = 6 — 6,5 и выдерживают при температуре 40 °C в течение 10 мин, далее вводят краситель, затертый с диспергатором, нагревают до 80 °C и красят в течение 40 — 60 мин, после этого следует промывка моющим средством, а затем обработка антистатическим препаратом.

Текстильные материалы из триацетатных волокон окрашивают дисперсными красителями.

2.2.5 Крашение тканей из смеси волокон

К наиболее распространенным смешанным текстильным материалам относятся ткани и трикотаж из смеси целлюлозных (хлопок, лен, вискоза) и полиэфирных волокон, из смеси шерсти с полиэфирным, полиакрилонитрильным или полиамидным волокнами. При производстве эластичных тканей и трикотажа к таким смесям добавляют в качестве третьего компонента полиуретановые нити (лайкра, спандекс и др.); при изготовлении тканей для нарядной женской одежды к традиционной смеси полиэфир — вискоза добавляют натуральный шелк, шерсть или лен.

Крашение волокнистых смесей всегда является более продолжительным и более сложным процессом, чем окрашивание индивидуального волокна. При окрашивании смесевых волокон могут применяться следующие варианты колористического оформления смешанных текстильных материалов:

• крашение с целью получения ровной однотонной (одноцветной) окраски, когда все компоненты в смеси имеют одинаковую окраску по интенсивности и оттенку;
• резервирование окраски на одной из волокнистых составляющих смеси, когда другие (другая) остаются незакрашенными;
• получение меланжевого эффекта, когда волокнистые составляющие имеют разную окраску; при этом разница в окраске может быть только по интенсивности или более существенной — по интенсивности и яркости.

Всего сложнее реализовать первый вариант колорирования («тон в тон») смешанных текстильных материалов. В этом случае возможны два пути:

• изготовление смешанных текстильных материалов из индивидуально окрашенных в один цвет волокнистых составляющих;
• колорирование уже готовых текстильных материалов (тканей, трикотажных полотен, нетканых материалов).

При окрашивании «тон в тон» иногда можно использовать один и тот же краситель для разных волокон. Когда нужно использовать красители разных классов, процесс крашения легче контролировать в том случае, если выбранные красители имеют сродство только к одной из волокнистых составляющих. Крашение текстильных материалов из наиболее распространенных смесей волокон будет рассмотрено в следующих разделах.

2.2.5.1 Колорирование текстильных материалов из смеси полиэфирных и целлюлозных волокон

Целлюлознополиэфирные ткани имеют широкую область применения, практически используются для всех типов одежды и постельного белья. В качестве целлюлозного компонента могут быть использованы хлопковые волокна, льняные и вискозные штапельные волокна. Предпочтительное вложение волокнистых составляющих в ткани составляет 67:33% (полиэтилентерефталат : целлюлоза), для текстильных изделий бельевого назначения — 50:50% и 20:80%. Эти соотношение позволяет производить ткани сорочечного ассортимента любой плотности, трикотаж, костюмные, платьевые и плащевые ткани.

В процессах крашения смешанных тканей полиэфирную составляющую окрашивают дисперсными красителями, а целлюлозное волокно обычно окрашивают активными, кубовыми, сернистыми, прямыми красители или нерастворимыми гидроксиазокрасителями. Пигменты применяют для крашения таких материалов в светлые тона. На практике обычно применяют смеси дисперсных красителей с кубовыми или с активными.

Водные дисперсии дисперсных красителей проявляют неустойчивость в присутствии высоких концентраций электролита, а также склонны к щелочному гидролизу и разрушаются в щелочных растворах восстановителей. Поэтому крашение дисперсными красителями предпочитают проводить в интервале pH = 4,5 — 5,5, а удалять поверхностно закрепленный дисперсный краситель с целлюлозных волокон смешанных текстильных материалов обработкой щелочным раствором восстановителя.

Периодические методы крашения широко распространены для получения на смешанных текстильных материалах из целлюлозных и полиэфирных волокон окрасок любой интенсивности и цвета с помощью комбинации дисперсных и одного из пяти классов красителей анионного типа, окрашивающих целлюлозные волокна.

Если на производстве имеются красильные аппараты периодического действия, работающие под давлением (позволяет красить при температуре > 100 °C), то наиболее целесообразно проводить крашение на них. Из аппаратов автоклавного типа могут быть использованы специальные модификации красильной барки, красильно-роликовой машины, аппараты навойного типа и эжекторные.

Крашение смесью прямых и дисперсных красителей осуществляют по классической двухванной технологии: сначала закрашивают дисперсным красителем ПЭФ составляющую при температуре 130 °C в течение 10 мин, затем удаляют поверхностно закрепленный дисперсный краситель с целлюлозной и ПЭФ составляющих с помощью щелочно-восстановительной операции. Вместе с операцией нейтрализации цикл составляет 90 мин. Далее следует окрашивание целлюлозной составляющей прямыми красителями при температуре 90 °C с последующими двумя промывками холодной водой (~ 2 — 10 мин). Весь цикл крашения составляет 6 ч. Ускоренная однованная технология предполагает, что прямые и дисперсные красители вносят одновременно в ванну в начале процесса и повышают температуру до 130 °C для закрашивания ПЭФ составляющей дисперсными красителями, далее снижают температуру до 80 — 90 °C; добавляют электролит и вновь снижают температуру до 60 — 70 °C и дают две холодные промывки. Общее время всего цикла однованного совмещенного способа крашения составляет 4 ч, т.е. на 2 ч короче, чем двухванного.

Крашение смесью активных и дисперсных красителей целлюлознополиэфирных текстильных материалов осуществляется по четырем методам периодического крашения:

• классический двухванный способ, по которому сначала красят дисперсными красителями ПЭФ составляющую по обычной схеме крашения текстильных материалов из этих волокон, затем проводят щелочно-восстановительную очистку текстильных материалов от поверхностно закрепленного красителя. Далее красят целлюлозную составляющую активными красителями по обычной схеме крашения этих волокон данным классом красителей. В заключение проводят мыловку с целью удаления гидролизованного активного красителя;
• двухванный («менее классический») способ, по которому сначала красят активными красителями целлюлозную составляющую по обычной схеме, при этом упрощается операция мыловки (всего двойная промывка теплой водой для удаления щелочи и электролита); после этого следует крашение ПЭФ составляющей дисперсными красителями по обычной схеме (на этой стадии крашения при температуре выше 100 °C полностью удаляется гидролизованный краситель; общий цикл крашения по этой схеме составляет 7 ч; ограничением в этом методе является выбор дисперсных красителей, не требующих щелочно-восстановительной обработки);
• однованный (ускоренный) совмещенный способ (1): дисперсные и активные красители вводятся в красильную ванну одновременно, pH выдерживают в пределах 6,5; при достижении температуры 80 °C в ванну вводят электролит (сульфат натрия по рецептуре для активных красителей) и повышают температуру до 130 °C для окрашивания ПЭФ волокон; после этого снижают температуру до 80 °C и добавляют щелочной агент для фиксации активных красителей на целлюлозном волокне и проводят операцию мыловки; для этого способа выбирают дисперсные красители, образующие дисперсии, устойчивые при добавках большого количества электролита (общий цикл крашения по этому способу составляет 5 ч);
• однованный совмещенный ускоренный способ (2): дисперсные и активные красители вводятся в красильную ванну одновременно, где поддерживается с помощью буферной системы pH = 9,0 — 9,5, и повышают температуру до 125 °C; при этом одновременно происходит окрашивание обеих составляющих красителями обоих классов; способ основан на большей зависимости реакционной способности активных красителей от температуры, чем от pH среды (общий цикл крашения по этому способу составляет 5 ч).

Из непрерывных способов крашения целлюлознополиэфирных тканей наиболее значимыми являются способы крашения смесью дисперсных и активных красителей по термозольной технологии и смесью дисперсных и кубовых.

Для осуществления термозольного способа крашения смесью дисперсных и активных красителей применяют специально отобранные красители обоих классов. Двухванный способ термозольного крашения смесью дисперсных и активных красителей включает: плюсование ткани раствором активного и дисперсного красителей без щелочного агента в присутствии диспергатора, мочевины, загущающего вещества, сушку, термическую обработку при 195 — 200 °C, плюсование раствором гидроксида натрия в присутствии хлорида натрия, запаривание ткани при 103 — 105 °C, промывку, сушку. В данных способах используют готовые смеси красителей импортного производства, что существенно уменьшает трудности при подборе близких по цветовым характеристикам красителей различных классов. К таким красителям относятся резакотоны, ремароны, процилены и др.

Технологический процесс крашения тканей из смеси полиэфирных и целлюлозных волокон по термозольному способу смесями дисперсных и кубовых красителей включает: плюсование ткани суспензией красителя, промежуточную сушку, термообработку при 200 — 210 °C, в процессе которой дисперсный краситель фиксируется на полиэфирной составляющей, восстановительную обработку для кубового красителя, запаривание при 102 — 105 °C, окислительную обработку, промывку, сушку. Эти красители могут быть использованы также для высокотемпературного крашения пряжи и тканей из полиэфирных и целлюлозных волокон в аппаратах автоклавного типа.

По аналогичной технологии используют готовые смесовые композиции кубовых и дисперсных красителей: коттестрены, резитрены, теракотены, унитроны, полицелы.

2.2.5.2 Колорирование смеси шерсти и полиэфирных волокон

Ассортимент текстильных материалов из смеси шерсти и полиэфирных волокон в основном изготавливается в трех видах:

а) смесь шерсть/ПЭФ — 65/35, получаемая из очень хорошо смешанной пряжи, используется для текстильных материалов, идущих в производство мужской одежды;

б) смесь шерсть/ПЭФ — 45/55, получаемая из очень хорошо смешанной пряжи или из двух видов пряжи чистой шерсти и чистого полиэфирного волокна; используется для производства брюк и юбок;

в) смесь шерсть/ПЭФ — 50/50, получаемая из очень хорошо смешанной пряжи или комбинаций двух видов пряжи из чистой шерсти и полиэфирного волокна; используется для производства плиссированных юбок. Эти смеси находят широкое применение для производства тканей и трикотажа.

Используют двухванную или однованную технологию крашения смесей. Однованная технология может быть одностадийная и двухстадийная.

В случае двухстадийной технологии сначала красят дисперсными красителями, тогда при более низких температурах (до 105 °C) полиэфир интенсивно окрашивается дисперсными красителями, которые при температуре 105 °C почти полностью (специально выбранные марки красителей) мигрируют на полиэфирное волокно, после этого проводят тщательную промывку и красят шерсть по классической технологии кислотными, кислотными металлокомплексными 1:2 или активными красителями.

Технология однованного, одностадийного способа крашения смесью дисперсных и кислотных или активных красителей включает пропитку красильным раствором. Красят при температуре 105 °C 60 — 90 мин. В заключение проводят мыловку при 70 °C в течение 20 — 30 мин в присутствии уксусной кислоты и моющего средства.

2.2.5.3 Колорирование материалов из смеси шерсти и полиамидных волокон

Текстильные материалы из смеси шерсти и полиамидных волокон являются очень популярными, поскольку добавление всего 1% полиамидных волокон к шерстяной пряже увеличивает ее прочность на разрыв на 4%. Это свойство смесей используется для производства спортивного трикотажа, детской одежды, военного обмундирования, ковров. Содержание полиамидных волокон в смеси достигает 20%. Шерсть и полиамидные волокна относительно близки по химическому строению, поскольку, как и натуральный шелк и все белковые соединения, являются «полиамидами», в которых аминокислоты соединены многократно повторяющейся O-NH- амидной связью.

Полиамидные и белковые волокна могут быть окрашены красителями одного класса, поскольку будут иметь к ним сродство в силу близкого химического строения.

В таблице 2.24 даны перечень групп красителей, которые можно использовать для крашения текстильных материалов из смеси шерсти и полиамидных волокон, и их предпочтительный выбор в зависимости от требуемой интенсивности окраски.

Таблица 2.24

Выбор вида красителей, обеспечивающих качественную окраску из смеси шерсти и полиамидных волокон

Крашение начинают при 40 °C, повышают температуру до 100 °C в течение 35 — 40 мин и продолжают крашение при кипении еще 30 — 60 мин.

Крашение металлокомплексными красителями 1:1 начинают при температуре 30 — 40 °C в присутствии серной кислоты и анионного выравнивателя. Затем в течение 30 мин повышают температуру до кипения, красят еще 60 — 90 мин, после этого нейтрализуют красильную ванну добавкой ацетата аммония от массы волокна и ткань промывают.

2.2.5.4 Колорирование смеси шерсти и полиакрилонитрильных волокон

Полиакрилонитрильные волокна очень близки к шерсти по теплоизоляционным и физико-механическим свойствам и поэтому широко используются в смесях с шерстью, повышая их формоустойчивость и улучшая физико-механические свойства смешанных текстильных материалов. Наиболее употребляемые в практике смеси шерсти и ПАН волокон: 70/30; 60/40; 50/50; 40/60.

Колорирование текстильных материалов из смеси шерсти и ПАН проводят с целью получения следующих эффектов:

• однотонового эффекта;
• двухтонового эффекта;
• окрашивания только одной компоненты смеси.

Для этой цели используют следующие классы (группы) красителей:

• кислотные и металлокомплексные (1:1, 1:2) для окрашивания шерсти;
• катионные для окрашивания полиакрилонитрильных волокон.

Крашение начинают при 70 °C и ведут его 15 — 20 мин в присутствии катионного красителя, затем добавляют кислоты, повышают температуру крашения до 80 °C в течение 10 — 15 мин, добавляют металлокомплексный краситель, повышают температуру до 100 °C в течение 40 мин и красят еще 60 мин. На этой стадии весь катионный краситель мигрирует с шерсти на полиакрилонитрильную составляющую. После этого охлаждают ванну до 60 °C со скоростью 1 °C в мин и дают тщательную промывку.

Если предъявляются высокие требования по устойчивости окраски к мокрым обработкам, то металлокомплексные красители 1:1 заменяют на комплекс 2:1. В заключение цикла охлаждают ванну до 60 °C и тщательно промывают текстильный материал.

2.2.5.5 Колорирование материалов из смесей полиамидных и целлюлозных волокон

Поскольку волокна полиамидные имеют сродство почти ко всем красителям, используемым для целлюлозы, существуют различные возможности для окрашивания этой смеси:

• прямые и дисперсные красители (pH = 8);
• кислотные или 1:2 красители с комплексными металлами (pH = 5 — 8);
• активные красители.

Наиболее часто трикотаж, ткани и готовые изделия такой смеси волокон окрашивают прямыми или активными красителями. Условия нанесения являются типичными для каждого класса красителей. Они уже были описаны в конкретных разделах.

2.2.5.6 Крашение пигментами смешанных текстильных материалов

Пигменты используются в непрерывном крашении для получения светлых и пастельных тонов. К основным проблемам при крашении пигментами относятся получение мягкого грифа ткани при высокой устойчивости окрасок к трению и достижение равномерности окрасок за счет исключения миграции пигмента и связующего. Для нивелирования первого недостатка в красильные ванны вводят мягчители. Для снижения степени миграции красителя на стадии ткань подсушивают с помощью ИК-ламп, а также используют специальные ингибиторы, которые должны быть очень эффективными и обеспечивать снижение миграции при низких концентрациях их в растворе, чтобы не придать ткани излишнюю жесткость.

Технология крашения, совмещенного с заключительной отделкой, строится следующим образом: ткань плюсуют при температуре 30 — 40 °C композицией, содержащей пигмент, мягчитель, пленкообразующий компонент, сеткообразующий компонент, катализатор, антимигрант, пеногаситель, затем ткань сушат и термофиксируют при температуре 140 — 150 °C в течение 3 — 4 мин.

В настоящее время появилась новая концепция непрерывного крашения пигментами, разработанная фирмой CIBA. Для крашения используются лишь один продукт — JrgaphorSPD, который содержит в себе и пигмент, и все необходимые добавки. Для получения готового к использованию и устойчивого красильного раствора достаточно смешать JrgaphorSPD с водой. Далее технология строится по традиционной схеме.

Большая часть загрязняющих веществ в данном случае выбрасывается в водные стоки. К веществам, сбрасываемым в стоки, относятся, прежде всего, красящие, текстильные вспомогательные (например, ПАВ), а также щелочи, соли, восстановители, окислители и другие, входящие в состав красильной ванны.

Отработанные красильные ванны (периодическое крашение), остаточные растворы красителей и вода после промывки всегда содержат процент незакрепленного красителя. Скорость фиксации значительно различается у разных классов красителей и может быть особенно низкой для активных красителей (в случае хлопка) и сернистых красителей.

Если рассматривать активные красители, то они различаются резко по скорости фиксации и количеству зафиксированного на текстильном материале красящего вещества. В некоторых случаях, например, при использовании фталцианиновых красящих веществ степень фиксации не превышает 65 — 70%. В то же время бифункциональные, как гетеро-, так и гомофункциональные активные красители, фиксируются целлюлозой волокна достаточно быстро и степень их фиксации достигает в некоторых случаях 98 — 99%.

2.3 Печатание текстильных материалов

2.3.1 Суть процесса печати по текстильным материалам

Печатание можно рассматривать как локальное окрашивание текстильного материала с помощью загущенных растворов или суспензией красящих веществ, которые называются красками. Печатная краска представляет собой композицию, включающую краситель, ТВВ и загуститель.

Технология процесса печати состоит из следующих стадий:

• приготовление печатной краски;
• нанесение печатной краски на ТМ на тканепечатном агрегате;
• сушка в печатной сушилке;
• фиксация в специальных термокамерах или зрельниках;
• промывка и сушка текстильного материала (не применяется при печати пигментами).

При описании различных методов печати выделяют печать пигментами, которые не имеют сродства к волокну, и печать с помощью красителей (активных, кубовых, дисперсных и т.д.).

2.3.2 Пигментная печать

Пигменты — водонерастворимые красители органической и неорганической природы, которые также нерастворимы в растворах кислот и щелочей [24].

Пигменты для текстильной промышленности маркируют индексом «ТП». Они представляют собой водные дисперсии, содержащие 15 — 20% красящего вещества. Они не проявляют сродства к волокну и закрепляются на ткани с помощью приклеивания к внешней поверхности элементарных волокон с помощью специальных связующих веществ, образующих при тепловой обработке полимерную пленку.

Качество напечатанных пигментами текстильных материалов в основном зависит от используемых печатных составов, основными компонентами которых, кроме пигмента, являются связующее вещество (пленкообразующий компонент), фиксатор (сеткообразующий компонент), мягчитель, эмульгатор, загуститель.

К пленкам связующих веществ предъявляют специальные требования:

1. она должна обладать хорошей адгезией к частицам пигмента и волокну;

2. должна быть тонкой, бесцветной, эластичной;

3. не должна растворятся в воде, растворах кислот, щелочей;

4. должна быть устойчива к действию света, тепла, окислителей, не изменять своих свойств со временем.

Подобрать индивидуальные соединения, отвечающие всем требованиям, сложно. Поэтому чаще всего применяют комбинацию из термопластичного полимера в виде латекса (пленкообразующий) и термореактивного полимера (сеткообразующий). В качестве пленкообразующих используют поливинилцетат (ПВА), эфиры полиакриловой кислоты, производные бутадиена, производные полиуретана. Применяют полимеры или готовую композицию из латексов. В качестве сеткообразующих используют предконденсаты термореактивных смол (ПТРС), в основном это производные мочевины (карбамол без марки, диэтиленкарбамолмочевина). Недостатком применения таких сеткообразующих компонентов является высокое содержание формальдегидов на напечатанных тканях. В настоящее время на их основе получены препараты — бесформальдегидные и малоформальдегидные, в которых метилольные группы этерифицированы. В состав печатной краски также могут входить мягчители, эмульгаторы, пеногасители и другие вещества, улучшающие печатно-технические свойства составов.

Технология печати пигментами всех текстильных материалов проста: нанесение печатного состава, как правило, на машинах с сетчатыми шаблонами (плоских или ротационных — в зависимости от вида печатаемого материала); сушка в печатных сушилках соответствующих печатных машин; термическая обработка в зрельниках в среде перегретого пара или на линиях термической обработки сухим горячим воздухом при температуре 140 — 160 °C в течение 2 — 4 мин. Преимущества пигментной печати очевидны:

• универсальность — возможность применения для колорирования трикотажного материала любого волокнистого состава;
• исключение из технологического цикла промывки и сушки, что обуславливает малоотходность и малозатратность;
• многовариантность технологий и художественно-колористических решений;
• широкая цветовая гамма и высокая устойчивость получаемых расцветок к мокрым обработкам и свету;
• простота в техническом исполнении;
• пригодность любых видов печатного оборудования: от плоской фотофильмпечати до ротационной с высокими скоростями печати.

2.3.3 Печать красителями

Процесс традиционно начинается с приготовления печатной краски. Помимо красителя, печатная краска содержит загуститель и различные вспомогательные вещества, которые можно классифицировать по их функциям следующим образом [24] - [25]:

• окислители (например, м-нитробензолсульфонат, хлорат натрия, пероксид водорода);
• восстановители (например, дитионит натрия, сульфоксилаты формальдегида, диоксид тиомочевины, хлорид олова (II));
• гидротропы, такие как мочевина;
• солюбилизаторы красителей, которые представляют собой полярные органические растворители, такие как глицерин, этиленгликоль, бутилгликоль, тиодигликоль и т.д.;
• пеногасители (например, соединения кремния, органические и неорганические сложные эфиры, алифатические эфиры и т.д.);
• интенсификаторы (например, соли калия, триэтаноламид).

Для печати одного рисунка обычно требуется от 5 до 14 различных печатных красок (в некоторых случаях применяется до 20 различных печатных красок). Все необходимые ингредиенты дозируются и смешиваются на автоматической смесительной станции. На многих производствах принято фильтровать печатную краску перед использованием. Данная операция необходима для дальнейшего предотвращения забивания печатного шаблона. После приготовления печатную краску наносят на конкретные участки текстильного материала, используя один из следующих методов печати: прямая; вытравная; резервная печать.

В процессе прямой печати печатную краску наносят на белый или окрашенный в светлые тона текстильный материал, при этом на ткани можно получить белоземельный рисунок, полуфунтовый либо грунтовый.

При вытравной печати на предварительно открашенную ткань наносят специальную вытравную краску, содержащую компонент, разрушающий краситель окрашенной ткани (окислитель или восстановитель), который начинает действовать на стадии тепловой обработки. В результате получают белые узоры на цветном фоне. Если в вытравной состав добавить краситель, устойчивый к деструктирующему компоненту, то можно получать цветные узоры.

Резервная печать осуществляется посредством нанесения на белую ткань специального резервного печатного состава, после чего текстильный материал поступает на крашение или грунтовую печать, при этом краситель фиксируется на всей площади ткани, за исключением тех мест, на которых нанесен состав, препятствующий фиксированию красителя. Таким методом можно получать цветные или белые узоры в зависимости от того, содержит или не содержит резервирующий состав устойчивый к нему краситель. Пример получения резервных оттенков: по азотолированной и высушенной ткани печатают составами, которые содержат резервирующий агент, препятствующий образованию на волокне нерастворимого азокрасителя при последующей пропитке ткани раствором диазоля. В качестве резервирующих веществ применяют восстановители (сульфиты калия, натрия и т.д.) или потенциальнокислые соли (ацетаты цинка, железа и др.). Для получения цветных рисунков в состав резервной печатной краски вводят диазоль в таком количестве, чтобы он полностью связал весь азотол, и при пропускании через раствор диазоля другого цвета в местах нанесения печатной краски образуется цвет, соответствующий диазолю в резервной печатной краске.

Существует несколько методов получения узорчатой расцветки на ткани:

• ручная набойка;
• аэрография;
• полихроматическое крашение или бесконтактное нанесение краски;
• флок-печать;
• термопечать;
• печать на машинах с медными гравированными валами;
• печать на машинах с сетчатыми шаблонами.

Первый способ малопроизводителен и дорог и используется при производстве штучных изделий и реставрационных работах. Рисунок получается с помощью деревянных ручных форм. Эти формы называются Манеры.

При втором способе печати краска распыляется на ткани аэрографом-пульверизатором. Однако при этом трафареты быстро загрязняются.

Полихроматическое крашение мало применяется в широкой практике. Основано на разбрызгивании из специальных сопел тонких струй растворов разных цветов на движущееся полотно. Программированное нанесение краски осуществляют на ковровые и напольные покрытия. Для производства необходимы каретки с сопловыми устройствами и компьютер.

Флок-печать (флокированная печать) — это своеобразный способ узорчатой расцветки тканей, представляющий собой получение рельефных флокированных рисунков из короткого ворса, называемого флоком. Ворс ориентированно наносится на расправленное полотно ткани (основу), поверхность которой предварительно покрывается тонким слоем полимерного клея, например, поливинилхлоридом, затем ткань подвергается сушке и термической обработке, способствующей прочному закреплению ворса на ее поверхности. Важным процессом является предварительная химическая подготовка ворса к флокированной печати. Она включает промывку (удаление замасливателя), крашение, активизацию ворса, сушку и просев. Для нарезки ворса используются различные химические волокна, в частности, вискозные, полиамидные, полиэфирные, акриловые и ацетатные. Активизация ворса — это химическая обработка его препаратами, обеспечивающими восприятие ворсом электрического заряда в электростатическом поле. Поиски оптимальных условий активации еще продолжаются. В частности, находят применение из органических веществ — катионактивные ПВА, из неорганических веществ — различные электролиты и др.

Термопечать — это перевод рисунка на ткань с бумажной подложки методом термообработки. Этот способ применяется в шелковой отрасли. Перенос осуществляется на машинах двух типов: термопрессах и термокаландрах (рисунок 2.32).

Рисунок 2.32 — Технологическая схема термокаландра 1 — ткань; 2 — бумага, выполняющая роль прослойки; 3 — натяжное устройство; 4 — прижимная лента; 5 — обогреваемый маслом цилиндр; 6 — накатное устройство; 7, 8 — устройство для регулирования подачи ткани и бумаги; 9, 10 — ножевые устройства для боковой и поперечной резки бумаги

Под воздействием температуры дисперсный краситель сублимируется и диффундирует из текстильной подложки в волокно. Нет необходимости в дальнейшей обработке, такой как фиксация и промывка, что исключает попадание красителя в сточные воды. Переводная печать — один из способов оптимизации производственных процессов, способствующий повышению эффективности технологических процессов и снижению материалоемкости.

Достоинством этого метода перед традиционной печатью являются снижение капитальных затрат на оборудование, сохранение производственных площадей, высокое качество готовой продукции, а главное — практически полное отсутствие сточных вод, так как ткани после перевода рисунка не требуют промывки.

Нанесение печатной краски на текстильные материалы в первых трех способах осуществляется на печатных машинах с помощью гравированных металлических валов или сетчатых шаблонов [2].

Интерес представляют современные печатные машины с вертикальным расположением печатных валов.

Каждый печатный вал 2 (рисунок 2.33) снабжен индивидуальным прижимным валом 4 (грузовиком), расположенным по другую сторону кирзы и имеющим пневматический прижим 5. Краска наносится на печатный вал валиком 1, установленным в ванне с печатной краской. Избыток краски снимается с поверхности печатного цилиндра раклей 8, а волокнистый окрашенный пух — контрраклей 3. Каждая ракля имеет пневматический прижим. Ракельный механизм приводится в движение от индивидуального электропривода. На машине используются стальные, омедненные печатные цилиндры вместо традиционных цилиндров с массивной медной рубашкой. Толщина поверхностного слоя меди составляет всего 1 мм.

Рисунок 2.33 — Печатная машина с вертикальным расположением валов

Печатные валы монтируются на боковых станинах машины и снабжены электропневматическим приводом с плавной регулировкой скорости. Боковое трафление довольно точно осуществляется вручную с помощью маховичков и градуированных линеек. Трафление по вертикали (окружности) осуществляется с пульта и возможно как в процессе работы, так и на неподвижной машине. В состав агрегата входит печатная сопловая сушильная машина с горизонтальной заправкой ткани и чехла. Сушилка размещается в одном этаже с печатной машиной.

Ткань заправляется в печатную машину с ролика и после сушки выгружается укладчиком в тележку, а чехол заправляется в машину из тележки и после сушки также укладывается в тележку. Печатная машина использует кирзу в виде бесконечного полотна, которое очищается от краски с помощью установки 6 для мойки и сушки кирзы. Машина снабжена устройством 7 для приклеивания к кирзе чехла или ткани (если проводится печатание без чехла). Кирза с тканью прижимается к гравированным валам посредством электропневматических устройств, расположенных на концах валов.

Печатные машины с вертикальным расположением валов позволяют сократить время на подготовку машины к работе, например, для полной замены пятицветного рисунка достаточно 25 мин вместо нескольких часов, для полного трафления среднего рисунка достаточно расходовать 1 — 2 м ткани вместо нескольких десятков, как на машинах с традиционным расположением валов. Машины рассмотренного типа могут применяться для печати переводной бумаги, так как натяжение полотна минимально и не угрожает обрыву бумаги. Машины выпускаются с номинальной шириной 1600 мм; максимальная скорость движения ткани — 100 м/мин; регулирование скорости — плавное; мощность двигателя печатной машины — 28 кВт, а четырех дополнительных двигателей — по 2 кВт каждый; габаритные размеры агрегата, мм: 18500x5300x5500.

Наиболее универсальными являются печатные машины с сетчатыми шаблонами. На них можно печатать всеми классами красителей ткани различного волокнистого состава. По форме сетчатые шаблоны делятся на плоские и цилиндрические. Печатание плоскими шаблонами целесообразно для штучных изделий (платки, салфетки и пр.) небольшой тиражности рисунка. Машинному способу печатания плоскими сетчатыми шаблонами предшествовали ручные и полумеханические способы с помощью кареток, передвигающихся над столом на величину раппорта.

На рисунке 2.34 представлена схема печатного агрегата с плоскими сетчатыми шаблонами.

Рисунок 2.34 — Печатная машина со стационарными сетчатыми шаблонами

Печатный агрегат имеет печатный стол в виде конвейера, на котором расположен комплект шаблонов (до 10 штук). Шаблоны представляют из себя раму с натянутой ситовой тканью (чаще капроновой), на которую нанесена непроницаемая для печатной краски лаковая пленка со свободными от нее участками, соответствующими рисунку. Внутри шаблона размещена ракля, перемещаемая специальным устройством. Печать осуществляется следующим образом: подлежащее печати текстильное полотно наклеивается на транспортер, а затем вместе с конвейером перемещается на длину одного шаблона и останавливается, затем все шаблоны одновременно опускаются на ткань, на сито шаблонов подается печатная краска, которая с помощью ракли протирается через сито шаблонов, затем шаблоны поднимаются, и конвейер с тканью опять передвигается, и процесс вновь повторяется. Напечатанная ткань снимается с транспортера и направляется в сушилку. Многоцветность рисунка существенно не влияет на производительность машины, так как все шаблоны срабатывают одновременно. На ряде отечественных фабрик установлены машины фирм «Шторк» (Нидерланды), «Реджиани» и «Мекканотессиле» (Италия), «Ичиносе» (Япония), «Циммер» (Австрия), «Бузер» (Швейцария) и др.

Недостатком печатания на машинах с плоскими шаблонами является низкая производительность.

Значительным шагом вперед в области техники печатания явились разработка и внедрение высокопроизводительных печатных машин с цилиндрическими сетчатыми шаблонами. В этих машинах шаблон представляет собой перфорированный никелевый цилиндр. Выпускаемые во многих странах печатные агрегаты с цилиндрическими шаблонами различаются размещением шаблонов (плоский стол или грузовик), конструкцией ракельного узла и сушилки. Эти печатные агрегаты совмещают в себе основные достоинства плоскопечатных машин с высокой скоростью и непрерывностью процесса печатания гравированными валами. На рисунке 2.35 приведена схема устройства печатной машины с цилиндрическими шаблонами и плоским печатным столом.

Рисунок 2.35 — Схема печатной машины с цилиндрическими сетчатыми шаблонами: 1 — ткань; 2 — клеящее устройство; 3 — обогреватель;

4. Натяжной барабан; 5 — ленточный транспортер; 6 — цилиндрические сетчатые шаблоны; 7 — прижимные валы; 8 — промывная установка; 9 — приводной барабан; 10 — тканевый конвейер; 11 — сопловая сушильная машина; 12 — поддерживающие ролики; 13 — транспортирующий ролик тканеукладчика

На рисунке 2.36 представлена система подачи печатной композиции на машинах с цилиндрическими печатными шаблонами. Подающая труба ведет от бака с краской к насосу, оттуда шланг проведен к ракле. Таким образом, печатная краска попадает внутрь шаблона. Объем заполнения системы подачи краски к шаблону довольно высок, и, как следствие, количество остатков печатной краски, которые должны удаляться при каждом изменении цвета, также является довольно значительным. Идет модернизация этого вспомогательного оборудования, что позволит снизить количество таких потерь. Еще одна возможность снижения непроизводительных расходов печатной краски, которая реализована на некоторых отделочных фабриках, заключается в восстановлении и повторном использовании этих остатков для составления новых рецептов.

Рисунок 2.36 — Система подачи печатной краски для печатной машины с цилиндрическими шаблонами

На машинах автоматически выполняются операции намазывания клея на транспортер и приклеивания к нему ткани, съем ткани с транспортера, его промывка с помощью спрысков и щеток, а также сушка. При смене рисунка или его вида раклист промывает шаблоны на специально установленной мойке. Баки из-под печатной краски также моют и сушат перед приготовлением в них новой печатной композиции.

Самым новым и перспективным способом колорирования текстиля является струйная цифровая печать. Струйная печать — это технология получения изображения при помощи микроскопических капель чернил, распыляемых печатающей головкой принтера на полотно. В отличие от ротационных и плоских трафаретных машин, цифровые используют для печати красители в форме готовых жидких чернил. Специфика применения текстильных чернил заключается в том, что ткань для последующей цифровой печати должна быть определенным образом подготовлена.

Привлекательным для этих предприятий были следующие достоинства струйной печати:

• неограниченное количество цветов и оттенков в рисунке;
• неограниченная сложность рисунка, вплоть до воспроизводства акварельных рисунков и фотографий;
• почти мгновенное воспроизведение рисунка;
• возможность очень быстрой смены рисунков и колористик;
• практически безотходный выпуск маленьких партий (700 — 1000 м);
• отличная воспроизводимость.

Недостатки:

• невысокие рабочие скорости, порядка 50 — 150 м2/ч;
• трудоемкость чистки рабочих головок от красок;
• высокая стоимость чернил.

Печатные машины создавались не как адаптация бумажного струйного принтера к текстильному субстрату, а наоборот, как приложение современных цифровых технологий к огромному опыту фирмы в области шаблонной плоской и ротационной печати. В результате, например, количество наносимой на ткань краски находится на уровне шаблонной печати, что способствует лучшему проникновению краски в толщу ткани, а это особенно важно для тяжелых и плотных тканей специального назначения — автообивочных, мебельных.

Остальные струйные печатные машины различаются:

• по назначению (для изготовления образцов, для эксклюзивной печати — шелковых платков, галстуков, а также промышленного назначения);
• по рабочей скорости — от 20 до 150 м2/ч;
• по рабочей ширине — до 3,5 м;
• по степени разрешения — до 780 dpi;
• по типу (термо-, пьезо, комби-) и количеству (4 — 24) рабочих головок;
• по количеству базовых цветов красок-чернил (4 — 8);
• по программному обеспечению.

Механизм фиксации активных и кислотных красителей из чернил и печатных композиций одинаков. Однако, поскольку чернила содержат лишь сами красители, то все остальные текстильные вспомогательные вещества (ТВВ — загуститель, мочевина, щелочной агент и специальные добавки) должны быть нанесены на ткань до цифровой печати. Более того, ткань должна быть высушена и смотана в рулон. Нанесение ТВВ обычно производится плюсованием или трафаретным барабаном. По этой причине процесс подготовки ткани для цифровой печати не требует дополнительного оборудования, поскольку отлично вписывается в стандартный технологический процесс трафаретной печати.

2.3.4 Фиксация красителей на ткани

После печати ткань сушат. Целью последующей стадии фиксации является диффузия максимально возможного количества красящего вещества, которое удерживается загустителем, в волокна, в ряде случаев образование химических связей между красителем и волокном или синтез красителя на волокне.

Это особенно важно, например, для кубовых красителей, которые являются нерастворимыми и переходят в соответствующее растворимое состояние только после реакции с восстановителями во время процесса фиксации.

Фиксация — это обработка напечатанной и высушенной ткани в атмосфере насыщенного или перегретого пара/горячего воздуха при температуре 100 — 210 °C в зависимости от класса используемого красителя и волокнистого состава ткани. На этой стадии происходит набухание пленки печатной краски за счет поглощения влаги из паровой среды зрельника, образования высококонцентрированного раствора загустителя — красильной ванны, в которой растворяются краситель и вспомогательные вещества, входящие в состав печатной краски и из которой происходит процесс собственно крашения ткани. Распределение красителя между волокном и загустителем является важным фактором в определении степени фиксации красителя.

Фиксацию красителя осуществляют в специальных зрельниках или термокамерах. Тип оборудования для фиксации выбирают в зависимости от класса красящего вещества, химической природы волокна и структуры текстильных материалов, а также состава печатных красок и технологии печатания. В промышленности используют зрельники трех типов [2]:

• паровые: восстановительные зрельники (ЗВВ), завесные зрельники (ЗЗ) или зрельники окислительные (ЗО);
• зрельники мокрого проявления (ЗМП);
• термические — с использованием в качестве среды для фиксации горячего воздуха или ИК-лучей.

Восстановительные зрельники предназначены для восстановления красителя во влажной среде (кубовые, активные красители).

Зрельники типа ЗВВ предназначены для вызревания кубовых и других красителей, напечатанных на целлюлозных и вискозных штапельных тканях. Они чаще всего используются после машин с гравированными валами и мало пригодны для обработки ткани, напечатанной на машинах с сетчатыми шаблонами. ЗВВ могут работать как в низкотемпературном, там и в высокотемпературном режиме.

Высокотемпературный режим обеспечивается перегретым паром, который получается с помощью нержавеющих электронагревателей, встроенных в трубу паропровода или пароперегревателя.

Завесные зрельники (ЗЗ) универсальны, они могут применяться для фиксации любых классов красителей, на любых волокнистых материалах, в любой отрасли (шерсть, шелк, лен, трикотаж). В ЗЗ ткань обрабатывают без натяжения, свободными петлями. Ткань касается роликов только изнаночной стороной, время обработки — 1,5 — 25 минут. Существует два режима обработки: низко- и высокотемпературный. При низкотемпературном режиме ткань обрабатывают насыщенным водяным паром 100 — 102 °C, при высокотемпературной обработке используют перегретый пар с температурой более 180 °C.

Зрельники завесные выпускаются многими иностранными фирмами: «Ариоли», «Шторк», «Киото» и др. Из отечественного оборудования распространение получили завесные зрельники типа 33 с номинальными ширинами 2800, 2400 и 1400 мм, а в настоящее время освоен выпуск более совершенных модификаций: 33-4/260-1 для обработки двух полотен рядом и двух внакладку; 33-2/180-1 (два полотна внакладку) и 33-3/140-1 (два или три полотна внакладку). На сегодняшний день разработаны новые модификации зрельников, которые работают в одно широкое полотно. В них предусмотрено три режима обработки:

• низкотемпературный;
• высокотемпературный;
• горячий воздух Т до 200 °C (рисунок 2.37).

Рисунок 2.37 — Схема завесного зрельника типа 33: 1 — заправочно-выборочное устройство; 2 — канал для ввода ткани; 3 — промежуточная секция запарной камеры; 4 — тянульный барабан; 5 — входная секция; 6 — рециркуляционный блок; 7 — приводная транспортная цепь; 8 — выходная секция; 9 — канал для вывода ткани

Зрельники мокрого проявления (ЗМП) предназначены для непрерывной пропитки проявительным раствором, сушки в ИК-зоне и фиксации красителя на ткани в паровой среде. Конструкция зрельников позволяет использовать их для обработки хлопчатобумажных, льняных и вискозных тканей. В ЗМП осуществляется фиксация тканей, окрашенных кубовыми красителями по двухфазной технологии или активными красителями.

Зрельники мокрого проявления состоят из пропиточной машины и камеры мокрого проявления (КМП), состоящей из ИК-зоны и паровой камеры с температурой перегретого пара 120 — 200 °C.

Термические зрельники служат для термической обработки тканей, напечатанных пигментами и активными красителями по термофиксационному способу. Фиксация красителя осуществляется за счет обработки напечатанной ткани горячим воздухом с температурой 180 — 220 °C за 1 — 3 мин. Серийно выпускаются МВРТ-2/180, МВРТ-3/180-1 (2, 3 — число секций), а также линии типа ЛТ.

2.3.5 Промывка тканей после печати

Последний этап процесса печати заключается в промывке ткани и ее сушке. На этой стадии из ткани вымываются незафиксированный краситель, загуститель и вспомогательные вещества, входящие в состав печатной краски.

При печати нерастворимыми красителями, такими как кубовые красители, эта операция также необходима для превращения красителя в исходное окисленное нерастворимое состояние. В этом случае после промывки холодной водой напечатанный текстильный материал обрабатывают окислителями — перекисью водорода или бихроматом калия. Процесс завершается мыловкой — обработкой раствором поверхностно-активного вещества и карбоната натрия при температуре, близкой к температуре кипения.

Процесс печатания пигментом прост, так как по его окончании не требуется промывки ткани. Это справедливо и для случаев, когда краситель полностью фиксируется на волокне, например, при использовании методов цифровой струйной печати.

2.3.6 Вспомогательные операции по очистке оборудования

В конце каждой партии и при каждом изменении цвета выполняются различные операции по очистке:

• кирзу, к которой ткань приклеивается во время печати, промывают в непрерывном режиме водой для удаления излишков клея и печатной краски;
• печатающие устройства (все системы, отвечающие за подачу и нанесение краски на текстильный материал) очищаются, сначала удаляются остатки краски, а затем шланги, щетки, валы, ракли, корыта, баки и шаблоны промывают водой. В некоторых случаях остатки печатной краски направляются обратно в соответствующие баки для повторного использования;
• оставшуюся печатную краску в баках, в которых готовят краску, обычно перед тем как помыть водой, предварительно очищают.

При печати на текстильных материалах образуются остатки печатной краски. Основными причинами этого являются, например, неправильно рассчитанное количество печатной краски и приготовление избыточного количества краски для предотвращения дефицита. Кроме того, при каждом изменении рисунка или его вида необходимо очистить печатное оборудование. Печатные краски остаются на оборудовании из-за их высокой вязкости, и обычной практикой является использование систем улавливания для их удаления перед промывкой водой. Другим значительным источником остатков печатной краски является процесс разработки колористами новых видов и рисунков. Иногда такие разработки производятся на серийных станках, что означает высокое удельное количество образующихся остатков. Существуют методы, которые могут снизить потери печатной краски, однако их внедрение в производство ограничено из-за ряда внутренних технологических недостатков используемой на большинстве отделочных фабрик технологии печати. Большинство этих недостатков связаны с переносом рисунка, неизбежным контактом между поверхностью подложки и аппликатором и реологическими свойствами печатной краски, что ограничивает возможность повторного ее использования. Эти проблемы можно решить, внедряя цифровые способы печати.

Сточные воды в процессах печати образуются в основном после окончательной промывки ткани после фиксации, очистки систем нанесения в печатных машинах, очистки оборудования, очистки кирзы и транспортерной ленты. Сточные воды, образующиеся в результате операций очистки оборудования, составляют большую долю общего загрязнения вод, по сравнению с загрязнениями, попадающими в стоки в результате операций промывки текстильного материала. Загрязняющие вещества, которые чаще встречаются в сточных печатного и промывного цехов, перечислены в таблице 2.25.

Таблица 2.25

Загрязняющие вещества в сточных водах после участка печати и промывки тканей (очищаются перед сбросом в сети канализации)

Сушка и фиксация являются источником поступления в воздух рабочей зоны выбросов от процессов печати. В воздухе рабочей зоны после термообработки (при печати) могут потенциально встречаться следующие загрязняющие вещества:

• алифатические углеводороды (C₁₀ - C₂₀) из связующих веществ;
• мономеры, такие как акрилаты, винилацетаты, стирол, акрилонитрил, акриламид, бутадиен;
• метанол из фиксирующих агентов;
• другие спирты, сложные эфиры, полигликоли из эмульгаторов;
• формальдегид из фиксирующих агентов;
• аммиак (от разложения мочевины и от присутствующего аммиака, например, в пигментных печатных пастах);
• N-метилпирролидон из эмульгаторов;
• эфиры фосфорной кислоты;
• фенилциклогексен из загустителей и связующих веществ.

Наиболее характерный список поллютантов, присутствующих в отработанном воздухе после термообработки при печати, приведен в главе 3.

2.4 Технология нанесения функциональных покрытий на текстильные материалы ракельным методом на основе силиконовых, уретановых и акриловых полимеров

Обычно текстильные изделия с покрытием и ламинированные ткани состоят из текстильной подложки — обычно тканого, трикотажного или нетканого текстильного полотна с нанесенной тонкой эластичной пленкой из натуральных или синтетических полимеров. Ткань с покрытием обычно состоит из текстильной подложки, на которую непосредственно наносится полимер в виде вязкой жидкости. В качестве полимеров могут быть использованы силиконовые, полиуретановые и полиакриловые соединения. В полимерную композицию дополнительно могут быть включены сшивающие агенты, катализаторы, пластификаторы, эмульгаторы и функциональные добавки (антипирены, антистатики, гидрофобизаторы и др.) в зависимости от требуемых свойств.

Технология нанесения покрытия включает ракельное или валковое нанесение загущенного полимерного состава и фиксацию его в среде горячего воздуха с температурой от 120 °C до 170 °C. Чаще всего используются линии типа ЛНП-2000 (рисунок 2.38).

Рисунок 2.38 — Схема линии ЛНП-2000

Основные методы покрытия/ламинирования тканей требуют соблюдения следующих условий:

• ткань, подлежащая покрытию/ламинированию, поставляется на всю ширину в рулоне;
• ткань под тщательным контролем натяжения подается в зону нагрева покрытия или ламинирования;
• после нанесения вспомогательных веществ для покрытия ткань пропускают через термокамеру для отверждения композита и удаления летучих растворителей перед охлаждением и скручиванием.

В состав линии включаются основные функциональные блоки:

• разматывающее устройство трансфертного носителя (лайнера);
• устройство нанесения покрытия;
• четырехсекционное устройство сушки с системой подачи, нагрева и рециркуляции воздуха;
• разматывающее устройство;
• намотчик готовой продукции;
• эстакада;
• привод вращения направляющих роликов;
• система вытяжной вентиляции;
• маслостанция гидравлическая;
• главный пульт электронной системы управления;
• индивидуальный пульт управления для каждой сушильной секции.

2.5 Заключительная отделка текстильных материалов

Заключительная отделка — это совокупность процессов обработки текстильных материалов, улучшающих потребительские качества и внешний вид тканей, удлиняющих срок их службы и облегчающих их эксплуатацию в быту [26].

Различают заключительную отделку общего и специального назначения (специальные виды заключительной отделки). Основной целью отделки общего назначения является улучшение имеющихся свойств ткани, а отделки специального назначение — придание текстильным материалам новых потребительских свойств.

Основными задачами заключительной отделки общего назначения являются: улучшение внешнего вида ткани, придание ей блеска или матовости; придание ткани определенного грифа (жесткости, мягкости, наполненности, драпируемости и др.); повышение износостойкости ткани; придание ткани малосминаемой и малоусадочной отделки; придание ткани стандартных устойчивых размеров по ширине и длине (ширение, усаживание и декатировка).

Целью заключительной отделки специального назначения является придание гидро- и олеофобных свойств, устойчивости к действию микроорганизмов и насекомых, огнестойкости (негорючести), антисептических свойств, грязеотталкивающих свойств и др.

Вид применяемой отделки определяется ассортиментом и назначением данного вида ткани. Для подавляющего числа тканей необходима достаточно высокая износостойкость, определяющая для одежных тканей и носкость. Кроме того, ткани для верхней одежды должны обладать малосминаемостью, малоусадочностью, наполненностью (добротностью) и, часто, гидрофобностью, а бельевые ткани, наоборот, должны обладать высокой гидрофильностью. Ткани для постельных принадлежностей, помимо высокой износостойкости и гигроскопичности, должны обладать негорючестью. Интерьерные ткани бытового назначения, помимо негорючести, должны обладать рядом других специфических свойств, например, гардинно-тюлевые ткани должны обладать светостойкостью и грязеотталкивающими свойствами. Технические ткани (палаточные, брезентовые и др.), как правило, должны обладать светостойкостью, водоупорностью, а в ряде случаев и другими свойствами, например, устойчивостью к действию микроорганизмов.

Традиционно технология заключительной отделки строится следующим образом: пропитка аппретирующим составом, отжим до 80 — 100%, подсушка, сушка, ширение, фиксация (если необходима). Промывка тканей после термообработки является заключительной операцией некоторых видов отделки и необходима в случае, если используются формальдегидсодержащие предконденсаты термореактивных смол или на ткани имеются остатки не вступивших в реакцию химических соединений.

Для точного дозирования количества нанесенного аппрета на текстильный материал и снижения экологической нагрузки в отделочном производстве отделочную композицию можно наносить в виде пены, а также использовать пропиточную машину с гравированным валом, на которой при аппретировании тканей густыми и вязкими растворами обеспечиваются вдавливание отделочного раствора в структуру ткани из углубленной гравюры вала и дозирование количества наносимого аппрета с помощью ракли, роль которой играет обрезиненный вал с регулируемой степенью прижима. Интенсифицируют процесс пропитки посредством предварительного запаривания текстильного материала.

Процесс заключительной отделки текстильных материалов обычно строится по непрерывной схеме.

2.5.1 Отделки общего назначения целлюлозных текстильных материалов

Основным более распространенным видом отделки общего назначения является малосминаемая отделка, придающая несминаемость изделиям из целлюлозных волокон (х/б, лен) гидратцеллюлозных (вискоза), а также тканям с вложением химических волокон до 50%.

В процессе эксплуатации текстильные изделия подвергаются сложному комплексу внешних воздействий, которые приводят к образованию на ткани нежелательных складок, заломов и других деформаций. Чтобы изделие не сминалось и дольше сохраняло красивый внешний вид и форму, оно должно быть выполнено из материала, обладающего малой сминаемостью. Под малой сминаемостью волокнистого материала понимают способность его быстро восстанавливать исходную форму и расправлять складки после прекращения действия сминающей нагрузки. Этот показатель характеризуется углами восстановления ткани после ее смятия по основе и по утку или суммой этих углов и выражается в градусах. Испытания можно проводить как с сухой, так и с влажной тканью.

Малосминаемость текстильного изделия определяется упруго-эластическими свойствами волокна, которые, в свою очередь, тесно связаны с его молекулярной и особенно надмолекулярной структурой.

Склонность текстильных материалов к изменению линейных размеров предопределяется рядом факторов, и в первую очередь химической природой волокна, структурой пряжи и характером переплетения ткани. Гидрофильные волокна, к числу которых относятся все целлюлозные материалы, сильно набухают в воде и водных растворах. Ткани, изготовленные из гидрофильных волокон, более склонны к изменению линейных размеров, чем ткани из волокон гидрофобной природы, которые в воде практически не набухают и не изменяют своих размеров. У природных волокон сминаемость высокая и в сухом, и в мокром состоянии, поэтому задача заключительной отделки — улучшить эти свойства. Это достигают за счет применения специальных препаратов и соблюдения технологических условий, причем можно достичь разного эффекта отделки:

• МС — малосминаемость в сухом состоянии;
• ЛГ — легкое глажение (придается малосминаемость в мокром состоянии);
• ЛУ — легкий уход (придается малосминаемость в сухом и мокром состоянии);
• ПУХО — противоусадочная химическая отделка (придаются противоусадочные свойства, но не малосминаемость);
• ФОРНИЗ — формирование малосминаемых изделий (придается в два этапа на отделочной фабрике и в швейном производстве готовым изделиям).

Препараты, применяемые в отделке общего назначения, делятся на 2 типа:

• латексы и эмульсии-ПВА, ПЭФ, поливиниловый спирт (ПВС), полиакриламид и другие на основе полиакриловой кислоты;
• простые мономерные соединения, растворимые в воде и имеющие активные группы, которые при определенных условиях могут образовывать химические связи с активными группами волокна или между собой — предконденсаты термореактивных смол — сшивающие реагенты (ПТРС).

По химическому строению все многообразие сшивающих реагентов можно разделить на следующие группы:

• альдегиды;
• N-метилольные препараты;
• винильные соединения;
• эпоксисоединения;
• производные акриламида;
• поликарбоновые кислоты.

Для придания волокнистым материалам свойств несминаемости до недавнего времени использовали в основном би- и полифункциональные высокоформальдегидные вещества, обладающие повышенной химической активностью. При внесении в волокно они в определенных условиях могут вступать в реакцию с гидроксильными группами макромолекул целлюлозы, блокируя их или образуя между смежными макромолекулами поперечные связи.

Наиболее радикальным подходом к решению проблемы выделения формальдегида в заключительной отделке является разработка качественно новых сшивающих агентов. Исследования в этой области ведутся в двух основных направлениях: разработка препаратов с минимально возможным содержанием формальдегида и получение бесформальдегидных сшивающих агентов.

В качестве низкоформальдегидных препаратов применяют метиловые эфиры мочевиноформальдегидных конденсатов, а также производных пропиленмочевины, карбаматов и диметилолдигидроксиэтиленмочевины (ДМДГЭМ). Ткани, отделанные N-метоксиметильными соединениями, выделяют значительно меньше формальдегида, чем ткани, обработанные соответствующими неэтерифицированными препаратами, при сохранении высокого эффекта несминаемости, хорошей устойчивости к гидролизу и к действию активного хлора. В качестве низкоформальдегидных препаратов, наряду с метиловыми эфирами N-гидроксиметильных соединений, применяют производные гликолей и многоатомных спиртов.

Сравнительные исследования устойчивости отделки ДМДГЭМ, этерифицированной этиленгликолем, метиловым или изопропиловым спиртом, показали, что ткани, обработанные гликолированной ДМДГЭМ, отличаются меньшим содержанием формальдегида. В то же время при обработке тканей этерифицированными препаратами наблюдаются меньшие потери прочности под действием хлора и машинной стирки, чем при обработке немодифицированной ДМДГЭМ.

К отечественным препаратам этой группы относятся Отексид Д-2, представляющий собой диэтиленгликолевый эфир 4,5 дигидроксиэтиленмочевины, и Отексид НФ, являющийся метиловым эфиром диметилолдигидроксиэтиленмочевины.

В настоящее время разработаны низкоформальдегидные отделочные препараты, представляющие собой этерифицированные карбаматы. Обработанные непромытые целлюлозные ткани содержат менее 300 мкг/г формальдегида при использовании метиловых эфиров карбаматов и менее 200 мкг/г при использовании гликолиевых эфиров карбаматов.

Минимального содержания свободного формальдегида на ткани позволяют добиться препараты, модифицированные гликолями. В качестве ультранизкоформальдегидного препарата была предложена этерифицированная, модифицированная диэтиленгликолем ДМГМ, которая применяется преимущественно при скоростной высокотемпературной фиксации.

Отделка этим препаратом отличается хорошей устойчивостью к действию хлора, светостойкостью, белизной, устойчивостью к гидролизу, но в значительной степени зависит от pH ткани.

Помимо вышеописанных модифицированных N-гидроксиметильных препаратов, для низкоформальдегидной отделки могут применяться и другие соединения, например, производные имидазолидинона и другие импортные препараты, состав которых не расшифровывается фирмами-производителями.

Внедрение все более жестких норм на содержание свободного формальдегида способствует развитию бесформальдегидной отделки. В качестве бесформальдегидных препаратов для отделки тканей используются соединения различного химического строения, функциональные группы которых способны реагировать с гидроксильными группами целлюлозы с образованием поперечных связей.

Однако некоторые из применяемых соединений (например, линейные сульфоны, этиленимины) отличаются токсичностью, другие, помимо этого, недостаточно активны (эпоксиды), и все они являются дорогостоящими продуктами, что затрудняет их промышленное использование. Кроме того, отделка этими препаратами изделий из чистого хлопка уступает по качеству обработке N-гидроксиметильными соединениями.

В настоящее время наиболее перспективными бесформальдегидными отделочными препаратами являются продукты присоединения диалкилмочевин или циклических мочевин к глиоксалю. При взаимодействии 1 моля циклической мочевины с 1 — 3 молями глиоксаля получаются эффективные бесформальдегидные препараты для отделки тканей.

Наибольший интерес для придания бесформальдегидной отделки представляют азотсодержащие препараты, получаемые из продуктов взаимодействия диальдегидов с амидами. Это продукты взаимодействия глиоксаля или глутарового альдегида с акриламидом, мочевиной или метилкарбаматом; диалкилмочевин или циклических мочевин с глиоксалем.

Наиболее перспективными из азотсодержащих бесформальдегидных веществ являются продукты присоединения диалкилмочевин или циклических мочевин к глиоксалю. Из отечественных препаратов бесформальдегидный Отексид БФ получил самое широкое распространение. Он представляет собой производное глиоксаля, свободное от формальдегида.

Другой вариант решения проблемы бесформальдегидной технологии заключительной отделки целлюлозосодержащих текстильных материалов базируется на использовании поликарбоксилсодержащих кислот, способных сшивать макромолекулы целлюлозы за счет образования поперечных сложноэфирных связей. Подобраны наиболее подходящие поликарбоксикислоты, катализаторы процесса и оптимальные параметры его проведения. В качестве таких сшивающих агентов рекомендуются 1,2,3,4-бутантетракарбоновая кислота, 1,2,3-пропан-трикарбоновая кислота, лимонная кислота, малеиновая и некоторые другие кислоты с числом карбоксильных групп от 4 до 6, при этом предпочтение отдается именно последним. Применение бутантетракарбоновой кислоты в качестве отделочного препарата несколько ограничивается ее высокой стоимостью, а лимонная кислота вызывает пожелтение хлопчатобумажной ткани во время термообработки. Для подавления этого нежелательного эффекта в состав пропиточного раствора вводят полиэтиленгликоли или борную кислоту. Для ускорения реакции сшивки макромолекул целлюлозы с помощью поликарбоксикислот предложено использовать различные катализаторы органического и неорганического происхождения. Наилучшие результаты по показателям отделки тканей достигаются при использовании гипофосфита натрия, который является дорогостоящим продуктом.

Основной проблемой, связанной с применением мало- и бесформальдегидных предконденсатов, является их низкая реакционная способность по отношению к целлюлозе, вследствие чего затрудняется достижение высоких показателей малой сминаемости отделанных целлюлозных материалов, а эффект отделки недостаточно устойчив к действию стирок. Поэтому важен правильный выбор высокоактивных катализаторов процесса фиксации новых предконденсатов, а также добавок текстильных вспомогательных веществ, способствующих снижению потерь прочности и повышению качества отделанных тканей.

В состав отделочной композиции для рассматриваемых отделок обычно входят: предконденсат термореактивной смолы (ПТРС)-сшивающий агент; катализатор (соли металлов); мягчители; пленкообразующие вещества — предконденсаты термопластичных смол; поверхностно-активные вещества в качестве смачивателей.

В зависимости от вида отделки МС, ФОРНИЗ, ПУХО варьируются концентрации компонентов в композиции.

Для аппретирования хлопчатобумажных и льняных тканей бытового назначения наиболее широко используются крахмальные аппреты, в состав которых входят расщепленный (частично переведенный в растворимую форму) крахмал, мыло, глицерин, вода и иногда мягчители. При аппретировании бельевых полотен и тканей с белоземельным рисунком для улучшения белизны фона применяют ультрамарин или оптические отбеливающие вещества. Крахмальные аппреты вымываются из ткани в процессе стирки, одновременно с этим исчезает и приданный эффект — наполненность, жесткость, гладкость.

В связи с этим более эффективными являются малосмываемые аппреты, которые, выполняя функции крахмала, достаточно прочно удерживаются на волокне при стирках. Они также улучшают внешний вид тканей, придают им необходимую упругость, шелковистость, значительно повышают стойкость материала к истиранию, создают условия для удобства раскроя полотна и пошива изделия. Малосминаемые аппреты бывают двух видов:

• термопластичные полимеры (отделка МАПС — малосмываемый аппрет с применением пластичных смол);
• термореактивные полимеры (отделка МАРС — малосмываемый аппрет реактивными смолами).

В состав композиций для отделки МАРС входят наполнитель-крахмал или поливиниловый спирт, поливинилацетатная эмульсия и т.д., предконденсат термореактивной смолы — например, Отексид НФ или карбамол, катализатор. В этом случае в волокне наполнители (X) присоединяются к молекуле целлюлозы с помощью мостиков (М) из остатков молекул предконденсата термореактивной смолы: Целл — О - М — X.

В значительно меньшей степени идет реакция сшивки макромолекул целлюлозы (Целл — О - М — X - М — О - Целл); это позволяет проводить данный вид отделки практически без потерь прочности текстильного материала.

Композиция для отделки МАПС включает полиэтиленовую и поливинилацетатную эмульсии. Иногда вводят дополнительно мягчители (например, отексин КС, октамон ГП, Тексоклен МГФ).

В результате аппретирования повышаются добротность и наполненность ткани, увеличивается прочность (на 20 — 25%), возрастает устойчивость к истиранию (в 2 — 15 раз). Эти ценные свойства ткани сохраняются почти полностью после 10 — 25 стирок.

Устойчивые эффекты каландрирования применяют в отделке хлопчатобумажных тканей саржевого, сатинового, атласного переплетений для уплотнения структуры ткани, улучшенного внешнего вида: придания блеска, серебристости, сообщения добротности. Для получения таких эффектов на ткани необходимо, чтобы в составе пропиточного раствора присутствовали не только ПТРС и катализатор, но и активный наполнитель (крахмал, ПВС, ПВА), который реагирует с ПТРС в процессе образования смолы и обеспечивает требуемый эффект наполненности.

На стадии каландрирования текстильным материалам придается нужная форма поверхности, а на стадии термообработки эта форма фиксируется посредством сшивок макромолекул волокна и отложением на нем смолы, именно в том положении, которое задано при каландрировании. В зависимости от типов валов каландра на ткани можно получать различные устойчивые к стиркам эффекты: тиснение (Т), лощение (Л), серебристо-шелковистую отделку (СШО), несминаемую глянцевую отделку (НГО).

Для получения на ткани устойчивого эффекта используют каландры:

• отделочные, предназначенные для разглаживания и уплотнения ткани, улучшения грифа и придания умеренного блеска;
• фрикционные, в которых варьируется скорость вращения одного вала относительно другого, за счет чего ткань приобретает блеск различной интенсивности (от слабого до очень сильного);
• тиснильные, предназначенные для получения выпуклых рисунков на ткани, за счет изменения ее структуры при прохождении между валами, один из которых, металлический, имеет выпуклую гравюру, а другой, мягкий — выемки соответствующей формы;
• серебристые для придания сатинам отделки СШО, а именно приятного серебристо-шелковистого блеска. На поверхность стального вала серебристого каландра нанесена гравюра в виде параллельных штрихов, наклоненных под углом 7 — 26,5°, количество штрихов на 10 мм составляет 95 — 98 штук. Для максимального эффекта необходимо, чтобы штриховая гравировка в наибольшей степени перекрывала структуру переплетения ткани. Для сатинов это условие выполняется при использовании металлических валов с углом наклона гравировки 12 — 16°.

При получении различных эффектов каландрирования особое внимание уделяют остаточной влажности ткани после сушки. При пересушке ткань теряет механическую прочность при каландрировании, становится жесткой. При отделке ткани с повышенной влажностью остаточная влага замедляет процессы смолообразования и сшивки. Рекомендуется остаточная влажность перед пропусканием ее в каландр хлопчатобумажных тканей, подвергаемых отделке СШО — 8 - 10%, тиснению — 10 — 15%, лощению — 10 — 12%.

2.5.2 Специальные виды отделки

В зависимости от назначения текстильного материала при заключительной отделке придают тканям из различных волокон новые специфические свойства: способность отталкивать воду и противостоять масляным и другим загрязнениям, огнестойкость, бактерицидность, устойчивость к гниению. Такие виды отделок относятся к специальным, так как их осуществляют в большинстве случаев при обработке тканей специального и технического назначения. Несколько реже специальным видам отделок подвергают ткани бытового назначения.

2.5.2.1 Гидро- и олеофобная отделка

В зависимости от устойчивости ткани к намоканию в воде различают водонепроницаемую и водоотталкивающую (гидрофобную) отделки. Водонепроницаемая отделка, применяемая для технических тканей (палаточные, брезентовые, парусиновые и др.), достигается путем покрытия поверхности ткани сплошной воздухонепроницаемой пленкой. Водоотталкивающая отделка применяется для одежных, плащевых, спортивных и других тканей бытового назначения, в которых требуется сохранение открытой пористости и воздухопроницаемости ткани. Поверхность гидрофобизированных тканей не смачивается водой, хотя ткань пропускает водяные пары и воздух. Это достигается путем нанесения гидрофобизирующего препарата на поверхность отдельных волокон и нитей с сохранением открытой структуры ткани [1].

Для придания тканям водоотталкивающих свойств наиболее часто используют следующие соединения:

• эмульсии парафинов и восков, содержащие соли алюминия или циркония, например, аламин 520 (Россия), персистоль E (Германия) и др.;
• кремнийорганические соединения (силиконы), известные в России как силиконовые эмульсии;
• органические комплексы хрома или алюминия с высшими жирными кислотами — хромолан (Россия), импермин G (Германия) и др.;
• метилольные производные различных соединений, содержащие длинные алкильные цепочки, например, продукты конденсации метилолмеламина с N-оксиметилстеариламидом — фоботекс ФТЦ (Швейцария), аламин C (Россия);
• пиридинсодержащие производные высших жирных спиртов и кислот типа четвертичных аммониевых солей;
• фторсодержащие соединения.

Эмульсии парафина и восков с солями алюминия и циркония могут использоваться не только для водоотталкивающей отделки, но и для водонепроницаемой. Практическое применение имеет двухванная технология осаждения на текстильном материале водонерастворимого мыла. Для этого на ткань наносят раствор мыла, а затем во второй ванне обрабатывают солью алюминия, в результате происходит обменная реакция с образованием нерастворимой гидрофобной пленки.

Для придания гидрофобности в настоящее время широко используются различные кремнийорганические соединения, которые могут применяться в виде водорастворимых мономеров и в виде олигомеров, растворимых в органических растворителях и используемых обычно в виде водных эмульсий. В ряде случаев кремнийорганические соединения применяют совместно с предконденсатами термореактивных смол. При этом кремнийорганические препараты могут взаимодействовать с предконденсатами и образуют в волокне смолу, в состав которой входят оба компонента. Применяют два типа кремнеорганических гидрофобизаторов:

• силиконаты — препараты, растворимые в щелочных водных растворах, например, АМСР-3;
• алкилполисилоксаны, нерастворимые в воде, используются в виде водных эмульсий.

Комплексные соединения хрома и алюминия в настоящее время выводятся из производства в связи с их негативным влиянием на экологию.

Производные меламина и этиленмочевины и высших жирных кислот Гидрофобизаторы на основе этиленмочевины реагирует с целлюлозой при температуре сушки без катализатора и побочных продуктов не выделяется. Ковалентная связь препаратов этого типа с целлюлозой обеспечивает устойчивость гидрофобного эффекта к стиркам и химической чистке.

Для олеофобной отделки могут применяться различные фторорганические соединения — низкомолекулярные перфторорганические кислоты, амины, спирты, олефины и высокомолекулярные, к которым относятся различные типы фторсодержащих полимеров и сополимеров на основе акриловой и метакриловой кислот, а также фторсодержащие полиуретаны.

Высокая степень олеофобности обеспечивается лишь при наличии плотной пленки фторсодержащего препарата на поверхности волокна, образованной ориентированным наружу слоем фторированных углеводородных радикалов. Для получения олеофобности ткань плюсуют фторсодержащим препаратом, высушивают и подвергают термообработке при температуре 150 °C в течение 5 мин, после чего следует заключительная промывка. Термообработка необходима для придания тканям, наряду с олеофобностью, также высокой гидрофобности.

2.5.2.2 Придание текстильным материалам устойчивости к действию микроорганизмов

Биоцидная отделка текстильных материалов — это заключительная отделка волокнистых материалов биоцидными веществами с целью придания текстилю антимикробных, противоаллергенных или репеллентных свойств [27]. Для защиты тканей от разрушающего действия микроорганизмов используют два вида препаратов. Препараты, не образующие химической связи с волокном, относят к препаратам первого типа: нерастворимые соединения меди и других металлов, производные фенола, четвертичные аммонийные соли, органические производные серы. Препараты второго типа вступают в химическое взаимодействие с гидроксильными группами целлюлозы с образованием лабильных связей. В настоящее время преобладают способы первого типа, предусматривающие использование бактерицидных веществ. Технологический процесс включает пропитку ткани раствором салициланилида и сушку на сушильной барабанной или сушильно-ширильной машине. Наиболее эффективная защита целлюлозных материалов от действия различных микроорганизмов, как грибов, так и бактерий, достигается при нанесении на волокно комбинации антисептиков, например, соединений меди и оксидифенила или медно-хромово-таннидных препаратов. Современная противогнилостная отделка хлопчатобумажных и смесовых тканей осуществляется по технологии Sanitized. Принцип действия препаратов Sanitized для противогнилостной отделки основан на разрушении метаболических процессов в клетке нежелательных микроорганизмов, вызывающих появление плесени грибка. Таким образом останавливается способность микроорганизмов к функционированию, росту и воспроизведению. Отделка обеспечивает устойчивый противогрибковый, бактериостатический эффект, защищающий от дрожжей плесени, грибков и водорослей, грамположительных и грамотрицательных бактерий.

2.5.2.3 Защита шерсти от повреждения насекомыми

Шерсть повреждается не только микроорганизмами, но и насекомыми. Она служит средой обитания насекомых типа кератофагов, к которым относятся платяная моль различного вида и жучки (кожееды). Для предотвращения повреждения шерсти используют специальные ТВВ по различным технологиям [8]. Во-первых, рекомендуется использовать формальдегид для химической модификации шерстяного волокна, образующиеся в результате его использования поперечные сшивки увеличивают не только биостойкость шерсти, но и устойчивость к термоокислительной деструкции. Данный способ является эффективным, но практически не используется на сегодняшний день из-за строгого регламентирования содержания свободного формальдегида на текстильных материалах и в рабочих зонах машин. Во-вторых, используют антиметаболиты — вещества, усваивающиеся организмами насекомых и нарушающие в них обмен веществ. К антиметаболитам относят имидазол и бензолсульфонамид. Третий способ основан на использовании препаратов, препятствующих развитию микроорганизмов на шерсти.

2.5.2.4 Противосвойлачиваемая отделка шерсти

При жидкостных водных обработках шерстяных изделий происходят изменение их линейных размеров и свойлачивание, что существенно ухудшает внешний вид изделий, а также меняет линейные размеры шерстяного трикотажа до невозможности использования шерстяного изделия. Противосвойлачиваемая отделка шерсти препятствует усадке за счет свойлачивания, изменяя фрикционные свойства шерстяных волокон путем частичного нанесения на поверхность волокна полимера.

На практике для указанных целей используются окислители, разрушающие чешуйчатый слой шерсти, например, гипохлорит натрия или пероксид водорода. Разрушение чешуйчатого слоя шерсти данными веществами не только подавляет ее свойства к свойлачиванию, но и повышает диффузионную проницаемость.

Противосвойлачиваемость может придаваться на разных стадиях производства текстильной продукции. Наиболее распространена технология обработки гребенной ленты, но также обрабатывают готовые изделия и шерстяную ткань.

Малоусадочная/противосвойлачиваемая обработка шерсти в гребенной ленте проводится непрерывно на линиях барабанного типа с пятью секциями, в каждой из которых лента шерсти проходит вокруг перфорированного барабана и через волокнистый материал просасывается обрабатывающая жидкость. Циркуляция последней обеспечивает равномерность нанесения.

Кроме того, такая обработка вызывает пожелтение белой шерсти и изменение оттенка у окрашенной шерсти. В настоящее время обработка тканей осуществляется окислителями (например, кислый пероксомоносульфат натрия) или ферментами протеолитического характера.

2.5.2.5 Огнезащитная отделка текстильных материалов

Огнезащитные обработки можно подразделить на обработки, придающие невоспламеняемость, и на обработки, придающие огнестойкость. Невоспламеняемость придается декоративным обивочным интерьерным тканям, используемым для изготовления занавесей, гардин, штор, а также тканям, используемым для детской, туристической и некоторых видов производственной одежды. Эти ткани не воспламеняются, но при контакте с открытым пламенем разрушаются.

К огнестойким (огнезащитным) материалам относятся материалы, устойчивые к действию высоких температур и способные обеспечить полную защиту от огня. К ним относятся ткани для спецодежды пожарных, сталеваров, литейщиков, противопожарных одеял и др.

Для подавления процесса горения необходимо, чтобы выделяющаяся при горении энергия была меньше теплопотерь в окружающее пространство. Вещества, обеспечивающие выполнение этого условия путем снижения или поглощения выделяющейся при горении энергии, называются антипиренами.

Антипирены для поверхностной или объемной обработки текстильных материалов делятся на две группы. К первой группе относятся огнезащитные составы, представляющие собой различные комбинации буры и борной кислоты, диаммонийфосфаты и другие неорганические соединения. Этот класс соединений находил применение для обработки текстильных материалов (преимущественно целлюлозных), не требующих стирки. С 2006 года в связи с высокой токсичностью ограничено применение антипиренов на основе вышеуказанных соединений разрешено (только для тканей спецназначения, например, для боевой одежды пожарных и спасателей).

Ко второй группе относятся огнезащитные составы, образующие на поверхности текстильного материала нерастворимые соединения, обеспечивающие устойчивость огнезащитного эффекта к многократным стиркам. К наиболее часто применяемым в данном случае соединениям относятся фосфор-, фосфоразот- и фосфоргалогенсодержащие соединения.

Разнообразные препараты и соединения, обеспечивающие огнезащитную отделку, наносят на волокна двумя способами:

• ткани пропитывают водными растворами защитных веществ и высушивают (иногда эти вещества входят в состав аппрета). Такой способ не гарантирует длительного огнезащитного действия в случае, если защитные вещества легко удаляются с волокна при промывке;
• ткани сначала пропитывают одним реагирующим веществом, а затем другим, образующим нерастворимые соединения, и промывают; длительный эффект в этом случае достигается благодаря осаждению на волокне защитных веществ в виде нерастворимого осадка или пленки.

Возможна обработка тканей веществами, химически взаимодействующими с целлюлозой волокна. Примером таких препаратов является монометилолдиметилфосфонопропионамид (Пироватекс ЦП). Пироватекс ЦП применяется совместно с продуктами конденсации меламина и формальдегида в присутствии катализатора. При температуре 150 °C в присутствии катализатора хлорида аммония и мочевины происходит реакция этерификации, сшивки и поликонденсации, что обеспечивает высокий и устойчивый к стиркам эффект огнезащиты.

Ко второй группе перманентных антипиренов для целлюлозосодержащих тканей относятся препараты на основе тетраксигидроксиметилфосфония, в частности Пробаны — препараты, особенностью которых является фиксация их в среде газообразного аммиака.

Аммиак подается в установку со скоростью, пропорциональной объему проходящей ткани, при этом на волокнах в ткани образуется полимер сетчатой структуры. Реакция имеет экзотермический характер, и температура повышается до 50 — 60 °C в течение всего процесса. При реакции выделяется вода. Поэтому через установку пропускают холодную воду, которая смывает образующуюся воду, излишки аммиака, а также служит своеобразным затвором, препятствующим утечке газообразного аммиака.

После отделки ткань сначала промывается холодной водой, окисляется раствором, содержащим пероксид водорода и соду до pH = 8 — 10, далее ткань промывается раствором кальцинированной соды с добавлением смачивателя при температуре 80 °C, а затем горячей и холодной водой. Окончательная сушка осуществляется при температуре 80 — 140 °C. Все рассмотренные препараты второй группы предполагают использование в составе композиции экологически небезопасных веществ — формальдегидсодержащих предконденсатов термореактивных смол или применение аммиака.

В настоящее время разработаны и применяются отечественные композиционные бесформальдегидные замедлители горения для волокнистых материалов как альтернатива галоген- и формальдегидсодержащим антипиренам [28]. Это серия новых безгалогенных замедлителей горения под общим названием Тезагран (текстильный замедлитель горения Российской академии наук), в т.ч. Тезагран-ХЛ — для хлопковых материалов, Тезагран-Л — для льносодержащих, Тезагран-П — для полиэфирных и Тезагран-Н — для нетканых. Отделка препаратом Тезагран обеспечивает определенную устойчивость эффекта огнезащищенности к воздействию влаги (промывка холодной и теплой водой, легкая стирка). Ткани, обработанные препаратом Тезагран, способны выдерживать многократные химчистки.

2.5.2.6 Умягчающая отделка

Рост потребительских требований к одежде (мягкость, гладкость, драпируемость, комфортность и т.д.), высокие скорости на отделочном оборудовании и высокоскоростные швейные машины, особые требования к волокнам на стадии прядения и многое другое определяют актуальность придания волокнам, пряже, ткани мягкости, антифрикционности, которые в полной мере достигаются с помощью специальных препаратов — мягчителей. Технология обработки текстильных материалов мягчителями включает промывку и сушку. Фиксирующая обработка не требуется.

Классификация мягчителей по химическому строению [29]:

• катионного типа;
• анионного типа;
• амфотерные;
• кремнийорганические;
• неионогенные.

Катионные мягчители используются на стадии промывки текстильных материалов. Катионные мягчители являются наиболее широко используемыми в практике, и для этого имеются следующие причины:

• низкие концентрации мягчителей на волокне (0,2% от массы волокон) дают хороший эффект мягчения;
• имеют сравнительно высокое сродство ко многим волокнам и могут быть использованы не только в непрерывных, но и в периодических методах (истощения ванны);
• простая и экономичная технология производства;
• эффект мягчения дополняется объемностью текстиля, но не возникает эффект «зажиренности»;
• хорошие антистатические и антифрикционные эффекты;
• большой выбор структур мягчителей с различными индивидуальными свойствами.

«Четвертичные» и «псевдокатионные» мягчители в условиях их применения имеют положительный заряд и могут быть использованы как по непрерывной технологии плюсования, так и по периодической технологии истощения красильной ванны. Они дают хороший эффект мягчения на всех видах волокон, но плохо совмещаются (не совмещаются) с другими ТВВ анионной природы (оптические отбеливатели, различные ПАВы), а также склонны к пожелтению в условиях термофиксации. Очень широко используются в практике заключительной отделки текстиля.

Амфотерные мягчители не дают высокого эффекта мягчения, но проявляют хорошие антистатические свойства. Они очень хорошо воспринимаются при контакте с кожей и поэтому часто используются в гигиеническом ассортименте (полотенце, салфетки).

Анионные мягчители имеют очень ограниченное применение из-за их низкой субстантивности (сродства) к волокнам и низкого эффекта мягчения. Они совмещаются только с ТВВ анионного или неионогенного характера; улучшают гладкость и антистатические свойства текстиля, его гидрофильность.

Неионогенные мягчители теоретически не имеют заряда и, следовательно, не должны иметь высокого сродства к волокнам. Их можно использовать в комбинации с другими ТВВ, устойчивыми к действию высоких температур, поскольку эти мягчители не вызывают пожелтения текстиля в условиях термофиксации и очень подходят поэтому в комбинации с оптическими отбеливателями. Основные типы мягчителей для текстиля приведены в таблице 2.26.

Таблица 2.26

Мягчители, используемые в процессах заключительной отделки текстильных материалов

2.5.2.7 Антистатическая отделка

Все текстильные волокна и материалы из них в большей или меньшей степени являются диэлектриками и поэтому при контакте с другими диэлектриками и проводниками за счет трения способны приобретать устойчивый положительный или отрицательный заряд. Такое явление называется накоплением электрического заряда и, как правило, оказывает вредное воздействие на технологию переработки текстильных материалов и ухудшает их потребительские свойства.

При эксплуатации изделий из текстиля возникновение статического заряда может сказываться отрицательно на самочувствии человека, вызывать дискомфорт при носке (покалывание и прилипание одежды). Во избежание негативного фактора воздействия статического заряда на ткани различного сырьевого состава и плотности в процессе заключительной отделки наносят антистатики [30].

Антистатики — препараты, способные снять или снизить до допустимого предела электростатические заряды, накапливающиеся на поверхности текстильного материала в процессе производства и последующей эксплуатации.

По механизму действия антистатики должны увеличивать электропроводность поверхности материала и придавать гладкость, снижая тем самым образование электрических зарядов.

Все текстильные материалы по электризуемости, т.е. по способности накапливать статическое электричество можно условно разделить на 4 вида (таблица 2.27).

Таблица 2.27

Виды волокнистых материалов и их электризуемость

Максимальную способность накапливать и сохранять электрические заряды на поверхности имеют гидрофобные синтетические волокна, а натуральные гидрофильные в меньшей степени электризуются и быстрее теряют электрический заряд.

Снизить электризуемость натуральных волокон (хлопок, лен, шерсть, натуральный шелк) можно, просто повысив их влажность, поскольку скорость стекания зарядов увеличивается с ростом влажности.

Для гидрофобных синтетических волокон влияние влажности на электростатический заряд очень мало, поэтому необходимо нанесение специальных антистатических препаратов, образующих токопроводящий слой на поверхности волокон. Кроме того, такой слой может сгладить поверхность и снизить трение и тем самым накопление зарядов на поверхности волокон.

Для антистатической обработки применяют текстильно-вспомогательные поверхностно-активные вещества (неионогенные, катионоактивные и анионактивные), приготовленные на основе производных жирных кислот или спиртов.

Антистатики бывают перманентного и неперманентного действия.

Антистатики наносят при изготовлении волокон (отделка во время формования), текстурировании, перематывании нити, а также при авиваже и замасливании штапельного волокна, авиваже нитей и пряжи после отбеливания и крашения, авиваже трикотажа и вязаных изделий и аппретировании тканей.

Антистатики в производстве волокон применяются как компоненты препарационных составов, наносимых во время формования синтетических, целлюлозных, но чаще всего ацетатных волокон. Для таких составов используют неионогенные или анионоактивные антистатики, так как катионоактивные из-за сложности их вымывания затрудняют последующее крашение.

Антистатики в формовании для замасливания шерстяных и целлюлозных волокон применяются как обычные препараты на основе алеиновой кислоты, нейтральных или минеральных масел, обладающих благодаря эмульгаторам антистатическим действием, достаточным при больших механических нагрузках во время обработки в прядении, чесании и вытяжке. В то же время для отделки синтетического штапельного волокна при формовании необходимы специальные препараты, обладающие хорошим антистатическим действием также и при низкой влажности воздуха. Часто эти препараты содержат в виде антистатиков составы на основе неионогенных и анионактивных веществ.

В отделке для обработки пряжи, вязаных и трикотажных изделий в крашении применяются как нестойкие, так и стойкие антистатики. В качестве нестойких антистатиков применяют поверхностно-активные вещества, которые могут действовать как мягчительные авиважные средства, в связи с их хорошей выбираемостью.

Для отделки тканей можно использовать разнообразные антистатики — выбор зависит от препарата, требований к грифу текстильного материала и эффекта антистатической отделки.

Наиболее токсичными из антистатиков являются соединения четвертичного аммония, сброс этих веществ в сточные воды может привести к негативным экологическим последствиям.

2.5.3 Некоторые проблемы отделки текстильных материалов

Среди процессов отделки текстильных изделий химические обработки являются наиболее значимыми с точки зрения генерируемых выбросов. Например, огнезащитная отделка представляет особый тип отделки как с точки зрения применяемых технологий, так и с точки зрения выбросов. За некоторыми исключениями (например, применение фосфорорганического огнезащитного состава), непрерывные способы данной отделки не требуют промывки после фиксации функционального вещества. Это означает, что возможные выбросы, связанные с загрязнением воды, ограничены системными потерями и водой, используемой для очистки всего оборудования.

Обычно эти потери составляют 1 — 5%, исходя из общего количества потребляемой финишной композиции; также в интересах предпринимателя не выливать дорогостоящие вспомогательные вещества. Тем не менее в некоторых случаях, при обработке небольших партий, могут наблюдаться потери до 35 или даже 50%. Это зависит от устройства системы подачи раствора, размера плюсовок в составе отделочной линии. В этом отношении с применением таких технологий, как напыление, вспенивание, потери отделочного раствора намного ниже по объему (хотя и более концентрированные с точки зрения активного вещества).

Остатки концентрированных растворов повторно используются, если применяемые вспомогательные отделочные материалы обладают достаточной стабильностью или обезвреживаются отдельно как отходы, предназначенные для сжигания. Однако слишком часто рабочие растворы сливаются и смешиваются со сточными водами. Объемы сточных вод являются весьма незначительными, по сравнению с общим объемом сточных вод предприятий, уровни концентрации могут быть относительно высоки. Однако эти сточные воды всегда очищаются перед смешиванием со сточными водами предприятий перед сбросом в сети канализации.

В случае трикотажных отделочных фабрик, работающих главным образом на небольших партиях, системные потери воды и реактивов могут составлять значительную часть общего потребления. Кроме того, многие вещества трудно биоразлагаются или вообще не разлагаются биологически (например, имеют очень низкое значение ХПК, но высокий показатель БПК).

Диапазон загрязняющих веществ, которые могут быть обнаружены в сточных водах, варьируется в широких пределах в зависимости от типа применяемой отделки.

В процессе сушки и поликонденсации выделяются воздушные выбросы из-за летучести самих активных веществ, а также их составляющих (например, мономеров, олигомеров, примесей и побочных продуктов разложения). Кроме того, выбросы в атмосферу (иногда сопровождаемые запахами) связаны с остатками препаратов и выделением их из тканей в процессе хранения.

Вид и количество поллютантов в выбросах зависят от температуры сушки или фиксации тканей, количества летучих веществ в отделочном растворе, волокнистых составляющих текстильного материала и вида ПТРС в отделочной композиции. Однако в большинстве случаев выбросы, производимые отдельными компонентами отделочных рецептур, являются аддитивными. В результате общий объем (мощность, г/с) органических выбросов и их токсичность (доли ПДКмр) в отработанном воздухе невелики.

Другим важным фактором, который следует учитывать в отношении выбросов в атмосферу, является то, что при сжигании газов (метан, пропан, бутан), используемых для обогрева стентов в отделочном оборудовании и газоопаливании, могут наблюдаться выбросы в атмосферу цеха, такие как несжигаемые органические соединения, оксид углерода (II), оксиды азота, формальдегид.

Загрязняющие вещества, которые могут встречаться в сточных водах, варьируются в зависимости от применяемых отделочных материалов.

2.6 Типовые структуры отделочного производства

2.6.1 Типовые структуры хлопчатобумажного отделочного производства

Для хлопчатобумажных тканей характерны такие операции, как опаливание, расшлихтовка, отварка, беление, стрижка, колорирование и заключительная отделка. Общая технологическая блок-схема хлопчатобумажного отделочного производства приведена на рисунке 2.39.

Рисунок 2.39 — Общая технологическая блок-схема хлопчатобумажного производства

Хлопчатобумажные и смешанные ткани обрабатываются непрерывным способом или по периодической технологии в зависимости от величины партии. Для хлопкополиэфирных тканей с содержанием синтетической составляющей до 50% характерно проведение операции мерсеризации, для тканей с более высоким вложением лавсанового волокна выполняется операция термостабилизации. Типовая технологическая блок-схема производства форменных одежных хлопчатобумажных и смесовых хлопкополиэфирных «тяжелых» тканей с вложением полиэфирного волокна до 50% приведена на рисунке 2.40 Типовая технология получения гладкокрашеных хлопчатобумажных тканей и смесовых с вложением ПЭФ до 50% представлена в таблице 2.28.

Рисунок 2.40 — Типовая технологическая блок-схема производства форменных одежных хлопчатобумажных и смесовых хлопкополиэфирных «тяжелых» тканей с вложением полиэфирного волокна до 50%

Таблица 2.28

Типовая технология получения гладкокрашеных хлопчатобумажных тканей и смесовых с вложением ПЭФ до 50%

Перечень основного оборудования отделочного производства хлопчатобумажного отделочного производства:

• газоопальное оборудование: «ГО-240М», «УГО-240М», «ГОФ-240» или, например, импортные машины «Ost-Hoff», «Вакаяма» и др.;
• отбельное оборудование: линии для непрерывного плюсовочно-запарного способа одностадийного беления: «Кюстерс», секции линий «Бенингер-180/220/280», «Голлер-220»; «Вакаяма».

Для непрерывного способа отварки используют «ЛОР-180» (линия отбелки врасправку), «ЛОБ-220» (линия отварки и беления), линии фирм «Киото», «Вакаяма», «Текстима»:

• линия для двухстадийного беления «ЛОБ 180, 220», «Бенингер-180, 220», «Голлер-220»;
• периодическое беление в жгуте — котлы;
• универсальное оборудование для реализации технологий последовательной подготовки и крашения в жгуте: эжекторы, жгуторасправитель, вакуумоотсосные машины;
• полунепрерывное универсальное оборудование для беления и крашения (джиггеры);
• холодная мерсеризация: линии «Дименза», ЛМЦ, «Текстима» и др;
• горячая мерсеризация линии «Дименза», совмещенная с отваркой ЛМО-180.
• оборудование для печатания сетчатыми шаблонами: «Шторк» (Нидерланды), «Уника» (Германия), «Циммер» (Австрия), «Реджиани» (Италия), текстильные принтеры;
• оборудование для заключительной отделки: «ЛЗО-180», «ЭЛ-2», «Текстима», «Элитекс» и др.

2.6.2 Типовые технологические схемы шелкового производства

2.6.2.1 Типовая технологическая схема отделки шелковых тканей на основе химических нитей

Целью подготовки тканей из химических нитей и волокон, а также из смесовой пряжи, включающей различные волокна, является удаление шлихты, замасливателей и других загрязнений, нанесенных на нити и ткань в процессе их изготовления. Для этих целей чаще всего используется отварка, представляющая собой обработку в растворах ПАВ или щелочных растворах ПАВ. Процесс беления проводится в исключительных случаях для выпуска тканей в отбеленном виде или для получения светлых и пастельных тонов при крашении или печатании. Выбор белящих агентов и способы беления определяются характером и свойствами отбеливаемого материала.

В условиях влажно-тепловой обработки «шелковые» ткани, вследствие термопластичности большинства химических волокон, способны фиксировать складки и образовывать неисправимые заломы. Кроме того, эти ткани чувствительны к механическим воздействиям, в результате которых текстильный материал приобретает необратимое удлинение и деформации. В связи с этим подготовку таких тканей проводят расправленным полотном без натяжения на линиях для отварки, крепирования и беления свободной петлей или на линиях, оснащенных перфорированными барабанами с исключением тянульных роликов, широко применяемых в трикотажном отделочном производстве. Для производств малой мощности применяются джиггеры. Все более широко внедряются универсальные эжекторные машины для отделки тканей в жгуте по системе «мягкий поток».

Одной из важных операций для шелковых тканей из синтетических и химических нитей является термостабилизация. Обычно термостабилизацию осуществляют горячим воздухом на линии типа СШМС при температуре 190 — 200 °C для материалов из полиамидных волокон и 210 — 220 °C из полиэфирных и триацетатных. Виды обработок и препараты для заключительной отделки тканей выбираются в зависимости от сырьевого состава, индивидуальных свойств и их целевого назначения.

Общая технологическая блок-схема отделочного производства шелковых тканей на основе химических волокон представлена на рисунке 2.41.

Рисунок 2.41 — Общая технологическая блок-схема отделочного производства шелковых тканей на основе химических волокон

Типовая технологическая схема для отделки шелковых тканей на основе химических нитей и волокон и их смесей с натуральными представлена на рисунке 2.42.

Рисунок 2.42 — Типовая технологическая схема для отделки шелковых тканей на основе химических нитей и волокон и их смесей с натуральными

2.6.2.2 Типовые технологические схемы отделки тканей из ацетатных, триацетатных нитей и смесей их с другими нитями

Отварка указанных тканей проводится в щелочных или слабощелочных растворах неионогенных или анионактивных моющих текстильно-вспомогательных веществ. Для тканей из ацетатных и триацетатных нитей одновременно с отваркой проводят поверхностное омыление, что снижает и электризуемость, сообщает им мягкость, гигроскопичность, улучшает гигиенические и сорбционные свойства. В качестве отбеливателей чаще всего используют окислители, реже восстановители. Широкое применение получили оптические отбеливатели белофоры.

Ткани с плотной структурой из ацетилцеллюлозных нитей в сочетании с вискозными (подкладочные и корсетные) отваривают с минимальным натяжением. Ткани из термопластичных волокон (ацетатные, триацетатные синтетические) или их смесей с натуральными или искусственными подвергаются термостабилизации в натянутом состоянии и последующим быстрым охлаждением. Наиболее часто при термостабилизации тканей в качестве теплоносителя применяют горячий воздух. Оптимальная температура обработки для триацетатных тканей — 200 — 250 °C. Термостабилизация осуществляется на термостабилизационных сушильно-ширильных машинах. Практика работы отделочных предприятий показывает, что термостабилизацию тканей лучше всего проводить после их отваривания в расправленном состоянии. Стабилизировать ткани в суровом виде нежелательно, так как находящиеся на ткани примеси прочно фиксируются при высокой температуре и не удаляются при последующей обработке моющими и эмульгирующими веществами.

Для крашения тканей из ацетатных и триацетатных нитей в основном применяют дисперсные красители. Из богатого в настоящее время ассортимента этих красителей выбирают лучшие по стойкости окрасок к действию мокрых обработок, света, сублимации. Ткани из комплексных ацетатных и триацетатных нитей преимущественно окрашивают периодическим способом на красильно-роликовых машинах (джиггерах) с малым и регулируемым натяжением ткани или эжекторах. Исключение составляют лишь креповые ткани, выработанные из нитей высокой крутки. Креповые ткани окрашивают жгутом на красильных барках или эжекторных машинах. Непрерывные способы применяют только при крашении больших партий тканей из триацетатных комплексных нитей, для получения окрасок светлых и средних тонов используют плюсовочно-запарные линии, для более интенсивного крашения — термозольный способ.

Для крашения тканей, содержащих нити различной химической природы, в основном используют те же красители, что и для крашения индивидуальных волокон. Однако способы крашения при этом нередко приходится существенно усложнять или модифицировать, что связано с разной структурой волокон и различиями в сорбционных свойствах сочетаемых компонентов. Конкретный способ крашения определяется структурой, назначением ткани и требуемым видом окраски.

В зависимости от химической природы волокон, заложенных в структуру ткани, практически могут быть использованы либо одно- или двухфазные способы непрерывного крашения, либо одно- или двухванные способы периодического крашения. Двухванные способы крашения применяют в том случае, когда используются красители различных классов или красители, требующие неодинаковых условий крашения волокнистых компонентов, входящих в состав ткани.

Ткани из ацетатных или триацетатных нитей в сочетании с вискозными нитями окрашиваются смесью прямых и дисперсных красителей по однованному периодическому или непрерывному плюсовочно-запарному способу на джиггерах или красильно-запарных линиях.

Крашение тканей из ацетатных и полиамидных нитей проводят избранными марками дисперсных красителей однованным способом на красильно-роликовых машинах. При наличии в тканях триацетатных и полиамидных или полиэфирных нитей крашение осуществляют также дисперсными красителями периодическим однованным способом. В зависимости от структуры и вида нитей применяют либо эжекторные машины, либо аппараты с навоем различных марок.

Для печатания тканей применяют в основном те же красители, что и для крашения. Значительный интерес для печатания тканей из различных волокон представляют пигменты. Для нанесения рисунка используются печатные машины с плоскими или цилиндрическими сетчатыми шаблонами. Фиксация красителей осуществляется в зрельниках завесного типа, обеспечивающих запаривание ткани в среде насыщенного или перегретого пара при температурах от 102 до 180 °C. Ткани в этих зрельниках транспортируются в виде свободных петель, что обеспечивает стабильность линейных размеров текстильного материала и сохранение структуры ткани. В настоящее время шелкоотделочные фабрики комплектуются зрельным оборудованием отечественного производства (зрельники типа ЗЗ) или импортными.

Напечатанные ткани после фиксации красителей в зрельниках подвергают интенсивной промывке для удаления загустки, незафиксированных красителей и всех вспомогательных веществ, входящих в состав печатной краски. Эта стадия исключается только при использовании пигментов.

Для получения необходимых усадочных свойств, мягкости, драпируемости тканей процесс их промывки проводят без сильного натяжения и с возможностью осуществления процесса релаксации, для промывки напечатанных тканей используют специальные линии, оборудованные перфорированными барабанами и системой спрысков.

Ткани из ацетатных, триацетатных нитей и в смеси с другими нитями способны накапливать статическое электричество. Электризуемость тканей затрудняет осуществление технологических процессов их отделки и ухудшает эксплуатационные свойства. Для снижения электризуемости ткани обрабатывают антистатическими препаратами. Нанесение антистатических препаратов осуществляется на плюсовке, агрегированной с сушильно-ширильной или стабилизационной сушильно-ширильной машиной. При необходимости антистатическую отделку совмещают с термостабилизацией тканей. Для придания платьевым, блузным и сорочечным тканям мягкого грифа, шелковистости и необходимой наполненности предусматривают умягчающую и износостойкую отделку. Галстучные ткани из ацетатных комплексных нитей каландрируются. Обработке на фрикционном каландре подвергаются также платьевые ткани из триацетатных комплексных нитей, выпускаемые с лощеной отделкой.

Креповые ткани из ацетатных комплексных нитей подвергаются только механическим обработкам. После обезвоживания они высушиваются на сушильно-ширильных усадочных машинах, на которые ткань поступает с некоторым опережением. В процессе сушки происходят ее усаживание, проявление креповой структуры, а также нормализация ширины.

2.6.2.3 Типовые технологические схемы отделки тканей из вискозных нитей и вискозных штапельных волокон

Шелковой промышленностью выпускается довольно широкий и разнообразный ассортимент тканей из вискозного волокна. Для выработки тканей используют как вискозные нити пологой и креповой крутки, так и вискозные штапельные волокна. Целью подготовки тканей из вискозных нитей является удаление шлихты, замасливателей и других загрязнений, нанесенных на нити и ткань в процессе их изготовления. Одновременно с удалением примесей при подготовке тканей к крашению и печатанию необходимо обеспечить равномерное набухание волокна и выявить особенности структуры ткани, например, получить креповый эффект.

Для шлихтования вискозных нитей в настоящее время применяют водорастворимые продукты, что позволяет расшлихтовку тканей совмещать с отваркой и проводить эту операцию в слабощелочных растворах поверхностно-активных веществ. При необходимости проводят беление ткани растворами перекиси водорода. Использование водорастворимой шлихты позволяет проводить крашение вискозных и вискозно-ацетатных подкладочных тканей без отварки на плюсовочно-запарных линиях. При выборе оборудования для подготовки вискозных тканей следует учитывать низкую устойчивость вискозного волокна к деформации, особенно во влажном состоянии. Обработку таких тканей желательно проводить при минимальном натяжении.

Ткани из вискозного штапельного волокна содержат трудно удаляемую крахмальную шлихту, замасливатель и имеют желтоватый оттенок. Процесс их подготовки включает опаливание, расшлихтовку и (или) беление. Химическая подготовка вискозных штапельных тканей осуществляется по одностадийному щелочно-перекисному запарному способу на отбельных линиях или в эжекторах.

Для крашения тканей из вискозных волокон применяют прямые, активные, сернистые красители. Возможно применение кубовых и нерастворимых гидроксиазокрасителей.

Для крашения широкого ассортимента платьевых тканей и халатных атласов рекомендуются активные красители, выгодно отличающиеся от красителей других классов тем, что они обеспечивают яркость и высокую устойчивость окрасок к физико-химическим воздействиям. Кубовые красители целесообразно применять для крашения в светлые тона сорочечных тканей, так как они обеспечивают окраски высокой устойчивости к действию света и мокрых обработок. Сернистые красители отличаются малой яркостью окрасок, поэтому применяются весьма ограниченно, только для крашения вискозных подкладочных тканей в отдельные цвета.

Крашение проводят как периодическими, так и непрерывными способами. Выбор способа крашения определяется в основном объемом выпуска ткани данного ассортимента и цветовой гаммой. В набивном виде выпускаются вискозные штапельные ткани и платьевые из вискозных креповых нитей. Для печатания этих тканей преимущественно используют активные и кубовые красители. Наиболее распространенной отделкой для них является износостойкая с одновременным приданием наполненного грифа. Для снижения пористости и придания ровной скользящей поверхности подкладочные ткани обрабатывают на отделочных каландрах.

2.6.2.4 Типовые технологические схемы отделки тканей из смеси полиэфирных и вискозных волокон

Ткани из смеси полиэфирных и вискозных волокон — это сорочечные, платьево-костюмные, плащевые ткани, а также ткани для спортивной одежды. Они вырабатываются из смешанной лавсано-вискозной пряжи, содержащей не менее 50% полиэфирного волокна, или из вискозных комплексных нитей в основе и лавсано-вискозной пряжи в утке. Наличие в тканях термопластичного полиэфирного волокна обуславливает обработку их только расправленным полотном. Учитывая достаточно большие объемы выпуска смешанных тканей на основе вискозных и полиэфирных волокон, предусматривают преимущественно непрерывные способы проведения технологических процессов.

Ткани из смешанной лавсано-вискозной пряжи опаливают, а затем подвергают расшлихтовке и белению по непрерывному щелочно-перекисному способу на линиях с запарными конвейерными камерами. В процессе подготовки ткани проходят также стрижку и термостабилизацию.

Получение желаемых колористических эффектов на тканях, содержащих лавсановое и вискозное волокна, сопряжено с определенными трудностями, обусловленными разным отношением компонентов смеси к красителям и условиям проведения процесса. Ткани, состоящие из смеси различных по своей природе волокон, красят смесями красителей, каждый из которых закрашивает одну из волокнистых составляющих. для окрашивания лавсанового волокна используют дисперсные красители, вискозного — активные, кубовые, прямые.

Наиболее рациональным способом крашения лавсано-вискозных тканей в насыщенные тона является непрерывный двухстадийный термофиксационно-запарной, который осуществляется на специальных линиях, включающих собственно термозольную установку для окрашивания полиэфирного компонента дисперсным красителем и плюсовочно-запарную часть для окрашивания вискозной составляющей кубовыми или активными красителями. Для реализации этого способа можно использовать линии термозольного крашения типа ЛТК-180. Периодическое крашение проводят по высокотемпературному одно- или двухванному двухстадийному способу на аппаратах с навоем (АК-220-Т) или красильно-роликовых машинах, работающих под давлением.

Для печатания материалов из смеси полиэфирного волокна с вискозным широкое применение нашли комбинации дисперсных и активных красителей. Для нанесения рисунка используют печатные машины с цилиндрическими сетчатыми шаблонами. Фиксация активного и дисперсного красителей осуществляется одновременно в процессе термообработки или высокотемпературного запаривания на зрельниках завесного типа.

Ткани, содержащие 50% и более вискозного волокна, подвергаются малосминаемой и малоусадочной отделке, которая обеспечивает сохранение размеров и формы изделий. Для определенного ассортимента тканей, например, плащевых, для спортивной одежды, наряду со свойствами малосминаемости и малоусадочности, важны водоотталкивающие свойства: для придания этих свойств ткани подвергаются одновременно малосминаемой и водоотталкивающей обработке.

В зависимости от свойств используемых препаратов для перечисленных выше отделок используют линии Л30-180-2 и ЛМС-180-2 либо сушильно-ширильные стабилизационные машины, имеющие в составе плюсовки.

Если смешанная ткань содержит 50% и более полиэфирного волокна, то ее обрабатывают антистатическими препаратами с целью снижения электризуемости, при необходимости антистатическую отделку можно совместить с термостабилизацией ткани, которую проводят на стабилизационных сушильно-ширильных машинах при температуре 190 — 210 °C.

2.6.2.5 Типовые технологические схемы отделки тканей из комплексных и текстурированных синтетических нитей

В настоящее время для производства тканей бытового назначения в шелковой промышленности широко используют синтетические волокна и нити. Комплексные и текстурированные полиэфирные и полиамидные нити используются практически во всех группах ассортимента шелковых тканей бытового назначения: плательных, блузочных, плательно-костюмных, сорочечных, плащевых, декоративных, подкладочных тканей для межсезонной одежды и спортивных изделий.

Целью подготовки тканей из синтетических полиамидных и полиэфирных нитей являются удаление шлихты, замасливающих препаратов, загрязнений, частичная релаксация внутренних напряжений в волокне и нитях, усадка тканей, стабилизация их размеров и формы.

Во избежание заломов на тканях из комплексных синтетических нитей отварка их проводится расправленным полотном. Отварка тканей из креповых и текстурированных нитей может проводиться как в расправленном виде, так и жгутом, но без натяжения, т.к. в процессе влажно-тепловой обработки ткани должны получать необходимую усадку, способствующую выявлению крепового эффекта на ткани или сохранению объемности нитей. Отварку тканей рекомендуется проводить до термостабилизации, так как загрязнения и замасливатели легче удаляются с суровой ткани. Ткани с незначительными загрязнениями отваривают в щелочных растворах поверхностно-активных веществ, содержащих 1 — 2 г/л анионактивного препарата и 5 — 6 г/л едкого натра (100%) при температуре 85 — 90 °C. Для очистки сильно загрязненных тканей при отварке необходимо применять комплексообразователи (трилон Б, щавелевая кислота, полифосфаты), способные переводить окислы металлов, находящиеся на ткани, в водорастворимые бесцветные соединения.

Ткани из синтетических волокон обычно не отбеливаются, так как изготавливаются из отбеленных нитей. Беление требуется в исключительных случаях: при наличии на тканях красителей для маркировки, случайных загрязнений, не удаляемых отваркой, и при необходимости получения тканей с очень высокой степенью белизны. Для разрушения окрашенных примесей целесообразно использовать хлорит натрия и надуксусную кислоту. Для получения высокой степени белизны используют — ООВ.

Для умягчения грифа полиэфирных тканей, придания им шелкоподобного наполненного туше, снижения их сминаемости и увеличения воздухопроницаемости рекомендуется проводить процесс щелочного омыления. Для этого ткани обрабатывают в растворе едкого натра (20 — 40 г/л) в течение 60 — 90 мин при температуре кипения и выше. Хороший эффект умягчения, улучшение туше получают при омылении до уменьшения массы ткани на 15% и более. Однако чтобы не вызвать заметного понижения прочности ткани, подбирают такие условия обработки, чтобы потеря веса ткани не превышала 5 — 8%. Щелочную обработку полиэфирных тканей проводят в основном для галстучных, блузочных и некоторых платьевых тканей после их отварки и стабилизации, реже — после крашения.

Ткани из полиэфирных и полиамидных нитей склонны к заломам, поэтому перед крашением и печатанием их подвергают термостабилизации. При термостабилизации горячим воздухом оптимальная температура обработки для полиамидных тканей составляет 185 — 190 °C, для тканей из нетекстурированных полиэфирных нитей — 210 — 220 °C. Термостабилизацию тканей из текстурированных полиэфирных нитей следует проводить при температуре от 160 до 190 °C при минимальном натяжении по длине и ширине, чтобы при улучшении эксплуатационных свойств не ухудшился эффект объемности.

Ткани из полиэфирных нитей окрашивают в основном дисперсными красителями, которые также имеют наибольшее практическое применение и для крашения полиамидных волокон. При крашении тканей из полиамидных нитей в средние и темные тона дисперсные красители дают недостаточно устойчивые окраски к мокрым обработкам. При повышенных требованиях к прочности окрасок рекомендуется использовать дисперсные диазотирующиеся красители, дисперсные активные или кислотные металлсодержащие комплекса 1:2. Для получения окрасок светлых и средних тонов применяют также некоторые кислотные красители в сочетании со вспомогательными веществами, способствующими выравниванию физических и химических неравномерностей волокон.

Крашение проводят преимущественно по высокотемпературным периодическим способам под давлением на аппаратах навойного типа или джиггерах. Ткани, содержащие текстурированные нити, можно окрашивать на эжекторных машинах без натяжения.

Для выпуска тканей в напечатанном виде используют способы прямой и переводной печати. Прямая печать осуществляется на традиционном печатном оборудовании с ротационными или плоскими шаблонами. В настоящий момент широко внедряются и используются технологии сублимационной и прямой печати на текстильных плоттерах (принтерах). Способ переводной термопечати включает в себя два основных процесса: печатание рисунка на бумаге и перенос рисунка с бумаги на ткань при повышенной температуре. Он позволяет воспроизводить на текстильных материалах очень сложные по композиции многоцветные рисунки при исключительно хорошей четкости контуров. Способ термопечати по сравнению с прямой печатью дает возможность не только повысить качество, но одновременно с этим в 1,5 — 2 раза снизить себестоимость набивных тканей за счет уменьшения расхода красителей и химических материалов, сокращения длительности производственного цикла, вследствие исключения операций зреления и промывки после печатания. Отсутствие необходимости промывки ткани приводит к значительной экономии воды и решает проблему загрязнения сточных вод. Однако переводная термопечать имеет и целый ряд проблем, таких как значительные расходы бумаги и ее утилизация, необходимость оснащения специальным оборудованием для перевода рисунка с бумаги на ткань, создание специального ассортимента легкосублимирующих красителей. По этим причинам основной объем тканей из синтетических нитей оформляется классическим способом прямой печати при использовании, наряду с дисперсными, других классов красителей и специальных видов печати.

Для печатания тканей из синтетических нитей определенный интерес представляют пигменты. Наиболее перспективны пигменты при печатании тканей декоративного назначения, сорочечных и молодежных, достоинство пигментов заключается в их универсальности. Они пригодны для всех видов волокон, в том числе для смесовых тканей. Технологический процесс печатания пигментами является малоотходным и ресурсосберегающим, поскольку исключается операция промывки напечатанных тканей. Кроме того, пигментная печать является также базой для получения на тканях современных модных эффектов печатания любых по формату рисунков и орнаментов с использованием текстильных плоттеров.

Одним из отрицательных, свойств тканей из синтетических нитей является их электризуемость, т.е. способность накапливать заряды статического электричества, которые затрудняют ведение технологических процессов на текстильных и швейных предприятиях, ухудшают потребительские свойства готовых изделий. При эксплуатации изделия прилипают к телу, притягивают пыль, электризуются, трещат и даже искрятся.

Для снижения электризуемости ткани из синтетических нитей обрабатывают антистатическими препаратами, которые наносят в процессах заключительной отделки. Оптимальное содержание антистатика на волокне должно составлять 2,5 — 7% от массы текстильного материала. В качестве антистатических препаратов достаточно широкое применение получили катионактивные, ионогенные и неионогенные поверхностно-активные вещества, многие из которых одновременно являются хорошими мягчителями. Однако получаемый эффект неустойчив к физико-химическим воздействиям. Для придания антистатических свойств, устойчивых к 5 — 10 стиркам и химическим чисткам, используют Эпамин-06, а также препараты зарубежных фирм. В состав рецептуры пропиточных растворов входят также мягчители (стеарокс-6 и др.), что позволяет одновременно с антистатическим эффектом придать тканям мягкость и шелковистость.

Плащевые и курточные ткани подвергают водоотталкивающей отделке путем обработки композициями на основе гидрофобизаторов. После этой отделки ткани приобретают водоотталкивающие свойства и при этом сохраняют воздухопроницаемость. Обработка тканей гидрофобизаторами, антистатиками и мягчителями осуществляется на стабилизационной сушильно-ширильной машине. сагрегированной с двух- или трехвальной плюсовкой.

Определенный ассортимент курточных и плащевых тканей из полиамидных нитей, а также зонтичные рюкзачные ткани подвергаются водоупорной отделке. Водоупорная отделка заключается в нанесении на поверхность текстильного материала от одного до трех слоев пленочного покрытия с последующей обработкой водоотталкивающим препаратом. Такая пленка закрывает поры ткани, делая ее не только водо-, но и воздухонепроницаемой, что является существенным недостатком этого способа гидрофобизации. Водоупорная отделка проводится на специальных грунтовально-пропиточных и силикононасосных машинах.

Ткани, используемые в качестве обивочных материалов в транспортных средствах (самолеты, поезда, пароходы) и зрелищных учреждениях, а также некоторые декоративные ткани подвергаются огнезащитной отделке. Для придания огнезащитных свойств текстильным материалам из синтетических волокон и их смесей с целлюлозными чаще всего применяются фосфорсодержащие антипирены вместе с галогенсодержащими соединениями. Эти препараты в виде водных растворов или эмульсии наносят на ткань, которую затем и высушивают. Полученный таким образом огнезащитный эффект является неустойчивым.

С целью создания гладкой блестящей поверхности или получения рельефных рисунков ткани курточного, плащевого, платьево-костюмного ассортимента подвергают каландрированию. Полученные в процессе каландрирования эффекты на тканях, выработанных из термопластичных нитей, сохраняются после многократных мокрых обработок.

Наиболее часто процесс каландрирования применяют для придания капроновым и полиэфирным тканям глянцевой поверхности, так называемой отделки лаке. Для этой отделки используют универсальные трехвальные каландры фирмы. Комбинирование механических и химических способов заключительной отделки позволяет придать тканям целый комплекс ценных потребительских свойств, обеспечивающих хороший товарный вид и высокие эксплуатационные свойства текстильных изделий.

2.6.2.6 Технологии подготовки и печатания тканей из синтетических волокон и их смеси с натуральными волокнами

Постоянный рост выпуска текстильных материалов из химических волокон требует внедрения новых и совершенствования существующих способов их колористического оформления. Подготовка текстильных материалов из химических волокон и смесовых тканей к колорированию состоит в основном из следующих операций: запаривание, промывка с целью удаления замасливателей и шлихтующих веществ, обезвоживание, сушка, термостабилизация. Очистку и усаживание большей частью проводят одновременно в горячих растворах с помощью моющих веществ. Температура обработки зависит от вида текстильного материала и оборудования: при обработке в барках — 50 — 70 °C, на промывных машинах — 70 — 90 °C. Типовой технологический режим получения шелковых тканей на основе синтетических волокон (например, полиэфирных) представлен в таблице 2.29.

Таблица 2.29

Типовой технологический режим получения шелковых тканей на основе синтетических волокон (например, полиэфирных)

Для более полного эмульгирования замасливателей и удаления маркировочной подцветки pH растворов поддерживают на уровне 9 — 10 с помощью соды, пирофосфата натрия, тринатрийфосфата. Только промывку материалов из полиакрилонитрильных волокон проводят в слабокислой среде, так как обработка в щелочной среде может привести к пожелтению волокна.

Поскольку при промывке одновременно осуществляется и усаживание волокнистого материала, рекомендуется применять оборудование, работающее с минимальным натяжением, например, машины для обработки тканей врасправку (барабанного типа, типа сатураторов, завесные машины) и в виде жгута (барки, завесные жгутовые машины).

Для тканей и трикотажа из синтетических волокон более пригодны машины для обработки врасправку. Поскольку в современных машинах подобного типа длительность обработки составляет всего несколько секунд, для достижения полной усадки материала необходимо использовать промежуточное вылеживание в лотковых или сапожковых компенсаторах. Требуемое для этого время составляет 8 — 10 мин.

Сушка тканей из синтетических волокон должна проводиться без натяжения. При этом применяют сушилки с перфорированными барабанами, завесные сушилки с короткими петлями и сушильно-ширильные машины. Температура сушки не должна превышать 120 °C.

Одной из ответственных операций при подготовке тканей из синтетических волокон является термостабилизация, в результате которой выравниваются напряжения внутри волокнистого материала и улучшаются его потребительские свойства, — повышается стабильность формы и размеров, снижается сминаемость, уменьшается образование заломов, пиллинга. Термостабилизация может быть проведена горячим воздухом, водой или насыщенным паром. Ткань обрабатывают в расправленном состоянии при минимальном натяжении по основе и утку. После теплового воздействия текстильный материал должен быть подвергнут охлаждению для стабилизации полученного состояния волокна. Необходимо тщательно следить за равномерностью термообработки, так как неравномерная термостабилизация приводит к порокам при печатании. Параметры процесса (температура, продолжительность) зависят от вида волокна, а также от структуры и плотности ткани. При осуществлении обработки горячим воздухом температура процесса для тканей из различных синтетических волокон составляет 190 — 220 °C при продолжительности 10 — 20 с; при использовании насыщенного пара оптимальная температура — 130 — 140 °C при длительности обработки 10 — 30 мин. Термостабилизацию тканей чаще всего проводят после их промывки и сушки.

2.6.3 Типовые технологические схемы льнопроизводства

Для выработки тканей из льна бытового назначения применяется в основном беленая или вареная льняная пряжа.

Общая технологическая схема производства льняных тканей в системе льнокомбината приведена на рисунке 2.43.

Рисунок 2.43 — Технологическая схема производства льняных тканей в системе льнокомбината

Типовые технологические потоки отделочного производства в системе льнокомбинатов или индивидуальных производств представлены на рисунке 2.44.

Рисунок 2.44 — Схема технологических потоков отделочного производства в системе льнокомбинатов

Типовые технологические режимы получения льняных и полульняных тканей на основе ровницы окислительной и щелочной варки приведены в таблицах 2.30 и 2.31

Таблица 2.30

Типовой технологический режим получения льняных и полульняных тканей на основе ровницы окислительной варки

Таблица 2.31

Типовой технологический режим получения льняных и полульняных тканей на основе ровницы щелочной варки

В отбелку поступают льняные ткани, в основном выработанные из 1/2 белой пряжи и подвергнутые стрижке и опаливанию. На большинстве предприятий льняной отрасли беление тканей производят непрерывным способом. Для этого применяют линии беления тканей в жгуте и типа ЛЖО и врасправку — Беннингер. Используют технологии перекисного, хлоритного и гипохлоритного беления. Для колорирования льняных текстильных материалов применяют в основном кубовые и активные красители.

2.6.4 Типовая структура трикотажного производства и основные технологические схемы получения отделочных трикотажных полотен

Технология трикотажного производства изучает способы и процессы переработки природных и химических волокон в трикотажные изделия и подразделяется на механическую и химическую. Отделочное производство в системе трикотажного производства представляет собой более короткий цикл по сравнению с отделкой тканей. Для производства трикотажа могут быть использованы почти все виды натуральных и химических волокон. Процессы «мокрой» отделки осуществляются главным образом путем химических, биохимических или физико-химических воздействий на волокнистые материалы. К этим процессам относятся: беление, мерсеризация, биополировка, крашение, аппретирование, сушка, термофиксация, печатание и т.д. Совокупность этих процессов называют отделкой трикотажа. Технологический цикл отделки трикотажа значительно короче, чем отделка тканых материалов.

Процессы подготовки трикотажа по сравнению с соответствующими процессами для ткани проще, трикотаж не подвергается шлихтованию, содержит меньше кожицы от семенных коробочек, чем ткань, для трикотажа чаще всего применяется хлопок гребенного прочеса и более высокого сорта. Поскольку структура трикотажа более открытая, чем структура ткани, это способствует более эффективному проникновению применяемых для процессов подготовки химических препаратов и облегчает процесс промывки. Транспортировка полотна должна осуществляться под меньшим натяжением, чем для ткани, т.к. трикотаж чувствителен к перетяжке. Именно поэтому машинное оборудование принципиально отличается по конструкции от отделочного оборудования хлопчатобумажного предприятия.

Для отделки трикотажных изделий используется оборудование барочного типа. Технологии отделки выбираются в соответствии с сырьевой составляющей. Типовые технологические схемы отделки трикотажных полотен различного качества приведены на рисунке 2.45.

Рисунок 2.45 — Схема технологического процесса производства кругловязаного полотна и купонов

2.6.5 Типовые технологические схемы шерстяных производств

Шерстяная промышленность перерабатывает шерсть и в смеси с ней химические волокна. Процессы обработки шерсти, превращаемой в пряжу и ткань, весьма разнообразны. Цепочку технологических переходов (ЦТП) в текстильно-шерстяной промышленности можно представить в виде следующих схем, представленных на рисунках 2.46 и 2.47.

Рисунок 2.46 — Общая цепочка технологических переходов в текстильно-шерстяной промышленности

Рисунок 2.47 — Расширенная ЦТП: (суконное и камвольное производство)

Основными звеньями ЦТП текстильно-шерстяной промышленности являются:

• первичная обработка шерсти;
• аппаратное прядение шерсти;
• гребенное прядение шерсти;
• ткачество;
• отделка шерстяных тканей.

Продуктом ЦТП первичной обработки шерсти является мытая шерсть. Графически элементы ЦТП первичной обработки шерсти представлены на рисунке 2.48.

Рисунок 2.48 — Элементы ЦТП первичной обработки шерсти

Рассортированная шерсть направляется в очистку. К процессам очистки шерсти относятся: трепание, промывка и обезрепенивание. Высушивание шерсти производится с помощью сушильных машин. Современные сушильные машины занимают большие производственные площади и требуют сравнительно большой затраты тепла на 1 кг испаренной влаги (удельный расход тепла). В настоящее время созданы более экономичные сушильные машины, основанные на применении инфракрасных лучей и токов высокой частоты. Очищенную шерсть отправляют на фабрики, перерабатывающую ее в пряжу и изделия.

Структуру участников ЦТП текстильно-шерстяной промышленности можно представить в разрезе отдельных ее цепочек (таблица 2.31).

Таблица 2.31

Участники ЦТП первичной обработки шерсти

Продуктом ЦТП (аппаратного прядения шерсти) является аппаратная пряжа (или суконная пряжа), используемая в производстве суконных тканей. Аппаратная пряжа выпускается в аппаратно-прядильном цехе на суконной фабрике, который, в свою очередь, состоит из отделов: приготовительного, смесового, аппаратного и прядильного.

В приготовительном отделе сырье подготавливают к смешиванию, после чего оно поступает в смесовый отдел для приготовления смеси необходимого состава. Эти смеси направляют в аппаратный отдел, где на чесальных аппаратах шерсть подвергают окончательному разрыхлению, расчесыванию, очистке и перемешиванию. В результате обработки смеси на чесальном аппарате получается ровница, поступающая затем в прядильный отдел, где из нее на прядильных машинах вырабатывают пряжу. Готовая пряжа хранится на складе, откуда передается по мере надобности в ткацкий цех.

Схема ЦТП аппаратного прядения шерсти приведена на рисунке 2.49.

Рисунок 2.49 — Схема ЦТП аппаратного прядения шерсти

Основным свойством гребенной пряжи является ее высокая тонина. Поэтому она используется в производстве легких тонких шерстяных тканей (камвольных тканей) и трикотажных изделий. Схема ЦТП гребенного прядения шерсти приведена на рисунке 2.50.

Рисунок 2.50 — ЦТП гребенного прядения шерсти

Разнообразие видов шерсти, используемой в производстве гребенной пряжи, и стремление получить из этой шерсти максимально тонкую пряжу при экономном использовании сырья способствовали возникновению основных способов гребенного прядения: гребенное прядение тонкой шерсти; гребенное прядение грубой шерсти; полугребенное прядение.

По способу гребенного прядения перерабатывают главным образом тонкую мериносовую шерсть, однородную качественную помесную шерсть с длиной волокна не менее 55 мм и полутонкую помесную шерсть. Вместе с шерстью перерабатывают различные химические волокна. По тонкогребенному способу прядения шерсти вырабатывают пряжу от 16 до 50 текс, характеризующуюся равномерностью, чистотой и мягкостью. Из тонкогребенной пряжи вырабатывают камвольные костюмные, плательные и пальтовые ткани, а также платки и тонкий трикотаж. По способу гребенного прядения грубой шерсти перерабатывают однородную более длинную грубую шерсть, уравненную по длине и тонине. В смеси с шерстью также перерабатывают химические волокна.

Продуктом технологического процесса отделки шерстяных тканей является готовая шерстяная ткань. Готовые шерстяные ткани по физико-химическим свойствам должны соответствовать требованиям ГОСТ или технических условий, а по внешнему виду и мягкости на ощупь утвержденным эталонам. Ткани должны иметь установленные ГОСТом прочность, удлинение, упругость, теплопроводность, способность противостоять истиранию, у них должны быть хороший внешний вид, определенная ширина и вес. Необходимо, чтобы ткани были устойчивы к носке, к свету и погоде.

Для придания ткани требуемых свойств при максимальном использовании и сохранении естественных свойств шерстяных волокон проводят подготовку к отделке. Суровые ткани подготавливаются к отделке, главным образом, при заключительных операциях ткацкого производства. Эта подготовка заключается в проверке качества, чистке, штопке суровых тканей. Суровые ткани, поступившие после этих операций в отделку, подвергаются повторному контролю, кроме того, их подбирают в партии для дальнейшей отделки.

Ткани, изготовленные из гребенной пряжи — камвольные ткани, — должны иметь открытый, отчетливо выраженный рисунок ткацкого плетения, быть гладкими и не иметь выступающих кончиков волокон. Для этого перед процессами мокрой отделки камвольные ткани подвергают опаливанию. Элементы ЦТП отделки шерстяных тканей можно представить следующим образом (рисунок 2.51).

Рисунок 2.51 — Схема ЦТП отделки шерстяных тканей

Раздел 3. Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду

3.1 Характерные особенности сточных вод текстильных отделочных предприятий

Самым серьезным источниками загрязняющих окружающую среду веществ, наряду с другими, являются отделочные производства текстильной промышленности [1]. Проблема заключается в том, что в этих производствах используется большое количество химических препаратов, а также образуется много сильнозагрязненных сточных вод. Отделочные текстильные предприятия относятся к объектам I категории, оказывающих значительное негативное воздействие на окружающую среду (НВОС) и относящихся к областям применения наилучших доступных технологий (при производстве текстильных изделий с использованием оборудования для промывки, отбеливания, мерсеризации, окрашивания текстильных волокон и (или) отбеливания, окрашивания текстильной продукции (с проектной производительностью 10 т обработанного сырья в сутки и более) [2]. Сегодня ситуация такова: многие предприятия разделили этапы производства между различными юридическими и/или физическими лицами. Такое дробление осложняет задачу оценки текущего состояния отрасли и выделения объектов I категории НВОС (их, по представленным анкетам, не более 3 — 5 на всю страну).

В частности, технологический цикл красильно-отделочных производств включает ряд влагоемких процессов, основными из которых являются отварка, отбеливание, крашение и промывка текстильных материалов. Сточные воды красильно-отделочных производств отличаются чрезвычайной сложностью их качественного и количественного составов и характеризуются большим содержанием красителей и других сопутствующих органических и неорганических соединений, что обуславливает чрезвычайную сложность очистки данной категории сточных вод. Вместе с тем намечается тенденция к развитию унифицированных производств, оснащенных универсальным оборудованием и технологиями, позволяющими производить отделку и «облагораживание» текстильных материалов, различного и многокомпонентного сырьевого состава. Существуют производства, сменившие ассортиментный ряд, например, с льняных тканей на хлопчатобумажные или с хлопчатобумажных на хлопкополиэфирные или вискозополиэфирные ткани.

Основные экологические аспекты текстильной промышленности касаются следующих задач и связанных с ними проблем:

• улучшение степени очистки воздуха рабочей зоны и улавливание вредных веществ и взвешенных веществ (разнообразной недифференцированной по составу пыли), выбрасываемых в атмосферу в ходе производства;
• повышение действенности контроля и анализа содержания неорганических и органических элементов в сточных водах текстильных предприятий, использование экспресс-методик и выработка технологий, существенно снижающих концентрацию этих веществ до пределов, устанавливаемых экологическим нормированием;
• развитие процедур подтверждения соответствия по экологическим требованиям (в т.ч. сертификации) и нормирования качества и безопасности текстильной продукции;
• при создании новых и перспективных технологий — экологический менеджмент подобных задач на стадии экологической оценки, при проектировании, а по возможности — на всех стадиях жизненного цикла продукции и предприятий.

Все большее внимание в мировой практике уделяется анализу состава, оценки степени загрязненности, а также очистке воздуха рабочей зоны (решая задачи аттестации рабочих мест, решаются и вопросы защиты атмосферного воздуха). При переработке волокнистых материалов, при крашении волокон и тканей, приготовлении красильных растворов образуется пыль и выделяются вредные вещества, которые оказывают отрицательное воздействие на человека и могут вызвать его отравление.

Сточные воды, отводимые с территории красильно-отделочных производств (КОП) текстильной промышленности, подразделяются на:

• производственные, т.е. сточные воды после проведения основных технологических процессов и воды, поступающие от процессов вспомогательных производств (химические станции, красковарки, станции выпарные, котельная и др.);
• бытовые, т.е. сточные воды душевых, санитарных комнат, столовых и др.;
• атмосферные, т.е. дождевые и от таяния снега (они часто являются определяющими с точки зрения наличия нефтепродуктов и/или взвешенных веществ).

Производственные сточные воды составляют основную часть сточных вод предприятий.

3.1.1 Сточные воды предприятий первичной обработки льна, шерсти и шелка

Текстильные изделия вырабатываются из растительного, животного и химического волокна. В процессе производства образуется большое количество отработанной воды, сбрасываемой в канализацию.

Выделение волокна из стеблей льна производится на заводах первичной обработки путем биохимической мочки подсушенных стеблей, их пропаркой или обработкой щелочами и кислотами. Во всех случаях при этом образуются сильно концентрированные сточные воды.

Волокна животного происхождения — шерсть и шелк — вещества белковой природы. Шерсть содержит примеси шерстного жира, пота и грязи, количество которых достигает в тонкой мериносовой шерсти до 60%, а в грубой шерсти — 25 — 35% от ее веса.

Примеси шерсти удаляются на фабриках первичной обработки путем промывки сырья в мыльно-содовом растворе или синтетическими моющими веществами с последующим полосканием в чистой воде.

Первичная обработка шерсти растворителями жиров с последующей ее промывкой позволяет резко снизить концентрацию и количество сточных вод.

В коконной нити натурального шелка содержится примесь клея-серицина, состоящего в основном из аминокислот. Серицин частично (4 — 6%) удаляется на фабриках первичной обработки шелка при запарке и размотке коконов и полностью — при химической подготовке суровых шелковых тканей к крашению и отделке.

Сточные воды заводов первичной обработки льна насыщены органическими и минеральными соединениями, экстрагированными из растений, а при обработке льна мочкой и продуктами жизнедеятельности микробов — сброженными жирными кислотами.

В процессе промывки шерсти образуются большие объемы сточных вод — расход воды на 1 т мытой шерсти составляет 25 — 40 м3. Согласно принципиальной схеме образования сточных вод в шерстомойном производстве, концентрация загрязнений в стоке напрямую зависит от качества сырья, подаваемого на промывку (от содержания в нем посторонних примесей) и от объема воды, участвующей в процессе. Исключительно высококонцентрированные сточные воды образуются при промывке шерсти моющими веществами. Данные о количестве основных загрязнителей приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Состав загрязнений сточных вод при промывке шерсти в кг на 1 т мытой шерсти

Значения показателя БПКп сточных вод достигает 20 — 22 г/л, причем она характеризует всего лишь седьмую часть растворенных органических веществ.

Количество шерстного жира (мельчайшие частицы размером 0,5 — 6 мк, диспергированные в моющем растворе) в стоке от промывки тонкой шерсти колеблется от 15 до 25 г/л, снижаясь при промывке грубой шерсти до 1 — 3 г/л.

Сточные воды (до очистки и до сброса в сети канализации) содержат много легко биохимически окисляющихся органических веществ. Характеристика сточных вод предприятий первичной обработки льна, шерсти и шелка приведена в таблице 3.2 (до очистки перед сбросом в сети канализации населенного пункта).

Таблица 3.2

Качественно-количественный состав сточных вод предприятий первичной обработки льна, шерсти и шелка (на основе сбора данных с предприятий отрасли до очистки)

<*> Сточные воды от промывки тонкой и грубой шерсти, предварительно отстоенные в течение 2 ч.

<**> При отстаивании в течение 2 ч.

В приготовительных отделах ткацких фабрик производится шлихтование нитей суровой или окрашенной пряжи для усиления их прочности и увеличения стойкости к истиранию. Шлихта готовится из крахмала (3 — 6% от веса нитей) или его заменителей (карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), ПВС), желатина и других специальных компонентов.

В подготовительных цехах камвольных и суконных красильно-отделочных фабрик суровые ткани проходят заварку, замочку, валку, карбонизацию, мокрую декатировку с промежуточными промывками. В качестве реагентов применяют щелочи, нашатырный спирт, уксусную и серную кислоты, синтетические поверхностно-активные вещества.

Состав общих стоков предприятий по переработке растительного волокна более постоянен, чем состав цеховых стоков. Осредненные данные, характеризующие общие стоки, приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3

Характеристика общих сточных вод производств (до очистки) по переработке растительного волокна (на основе сбора данных с предприятий отрасли)

3.1.2 Сточные воды хлопчатобумажных отделочных производств

Красильно-отделочные производства предприятий хлопчатобумажной промышленности являются наиболее водоемкими производствами. Норма отведения сточной воды составляет 210 м3 на 1 т продукции. При этом сточные воды этих производств отличаются значительной неравномерностью притока и концентраций загрязнений: коэффициент часовой неравномерности общего стока предприятий составляет 1,5 — 1,75 (таблица 3.4). В них содержатся все вещества, используемые в технологических процессах: отбеливатели, восстановители, мягчители, выравниватели, интенсификаторы и другие ТВВ.

Таблица 3.4

Коэффициент часовой неравномерности общего стока предприятий

В таблице 3.5 на основе сбора данных с предприятий отрасли приведены основные санитарно-химические показатели сточных вод.

Таблица 3.5

Санитарно-химические показатели сточных вод хлопчатобумажных отделочных производств (на основе сбора данных с предприятий отрасли)

Почти третья часть всех стоков хлопчатобумажного отделочного производства формируется в цехе предварительной подготовки к колорированию, где они уже содержат все виды загрязнений: природные (пектины, лигнин, азотсодержащие, воскообразные и др.), случайные (грязь, индустриальные масла, пух) и технологические (шлихта и другие химические реагенты).

Большую долю загрязнений составляет удаляемая с ткани шлихта, образующая 50 — 60% всех углеродсодержащих загрязнений в стоках КОП и требующая на свою биодеструкцию большого расхода кислорода.

В стоки отбельных цехов попадают также все природные спутники целлюлозы, соли тяжелых металлов и галогенсодержащие пестициды, используемые при выращивании хлопка, замасливатели, ПАВ, восстановители и щелочные реагенты.

При отбеливании в сточные воды попадают окислители, комплексоны, ПАВ, а при мерсеризации — щелочные реагенты.

При крашении и печатании х/б тканей основную часть загрязнений сточных вод формируют незафиксированные красители, доля которых составляет от 10 до 40%. При периодическом крашении красильная ванна может быть использована многократно (до 4 — 5 раз), периодически подпитываясь, после чего ее сбрасывают на фабричные очистные сооружения или в городскую канализацию. При непрерывных методах крашения сточные воды образуются при промывке текстильного материала. Кроме красителей, в сточные воды попадают различные ТВВ (ПАВ, окислители, интенсификаторы, электролиты и др.) и закрепители окраски. Так, при использовании для закрепления окраски препаратов ДЦУ, ДЦМ, устойчивого-2 на оборудовании периодического действия в сточные воды отходит 50% указанных веществ, на оборудовании непрерывного — 25%.

При использовании активных красителей в сточные воды попадает 20 — 40% (от исходного количества) красителя, электролиты, ПАВ, мочевина, которая, сбрасываясь со стоками в водоемы, способствует повышению содержания нитратов.

Применение сернистых красителей приводит к наличию в сточных водах красильного цеха сульфидов. Объем сточных вод сернистого крашения в современных красильно-отделочных производствах х/б предприятий составляет 3 — 4% общего объема сточных вод.

При печатании на тканях сточные воды образуются, как и в случае крашения, на стадии промывки текстильного материала после фиксации красителей. Но, помимо красителей и указанных выше ТВВ, сточные воды печатных цехов содержат различные по природе загустители, т.е. природные или синтетические полимеры, которые требуют дополнительного расхода кислорода для окисления при очистке.

Кроме того, большую долю нагрузки на окружающую среду в печатном цехе вызывают такие подразделения, как красковарка, где образуются сточные воды при мытье различных емкостей. Также стоки образуются при промывке кирзы на кирзомойных установках в печатных машинах и «черной подкладки» в мойных машинах типа ММ-200 после нанесения рисунка и обработки в зрельниках.

Цеха заключительной отделки представляют наименьшую экологическую опасность, так как в большинстве современных технологий отсутствует стадия промывки. Кроме того, многие аппретирующие препараты обеспечивают образование ковалентной связи с волокном. Сточные воды цеха заключительной отделки в основном образуются при смене пропиточных растворов в плюсовке и при промывке (1% от массы применяемого аппрета), если она существует. Таким образом, отход биологически жестких препаратов в сточные воды заключительной отделки очень мал.

Кроме того, во всех перечисленных цехах в производственную канализацию сбрасываются сточные воды от промывки технологического и вспомогательного оборудования, как правило, загрязненные нефтепродуктами и/или взвешенными веществами.

3.1.3 Сточные воды льняной промышленности

В состав льнокомбинатов входят чесальные, прядильные, ткацкие и отделочные производства, цех химической обработки ровницы и крашения пряжи (при мокром способе прядения) или пряжебельный (при сухом способе прядения). Сырьем для производства служат лен и смеси льноволокна с химическими волокнами.

Сточные воды образуются после операций мокрого прядения, варки, отбеливания и крашения ровницы и пряжи; от процессов расшлихтовки и промывки шлихтовального оборудования; от отбелки тканей и промывок после всех процессов; от станций химводоподготовки, котельной и вспомогательных служб.

Состав общезаводского стока льнопредприятий достаточно сложен и зависит от направленности предприятия и объема производства. Как правило, в промстоках присутствуют волокна, костра, продукты неполного разрушения пектиновых веществ (пентозаны, лигнин, жиры, воск, белковые и пектиновые вещества, минеральные соли), продукты расщепления нецеллюлозных примесей, хлорпроизводные, органические составляющие, остаточные концентрации химических реагентов, красители, ПАВ, минеральные масла.

Наиболее загрязненным является сток от производства технических тканей, в котором содержатся токсические соединения (соли хрома и меди, красители, пропиточные вещества).

В большом количестве сильнозагрязненные промышленные стоки образуются в прядильном производстве при мокром способе прядения (цех мокрого прядения), в цехе химической обработки ровницы и крашения пряжи и в отделочном производстве.

При мокром способе прядения удельная норма расхода воды зависит от вида обработки ровницы: для суровой — 3,6 л/кг, для химически обработанной — 2,5 л/кг.

Назначение цеха химической обработки — облагораживание (химическая обработка) ровницы, крашение и сушка пряжи. Отварка и отбелка ровницы хлоритным или щелочно-пероксидным способом и крашение пряжи осуществляются в аппаратах типа АКД.

Удельный расход воды по цеху химической обработки ровницы и крашения пряжи составляет 108 л/кг. Поскольку после отварки и отбелки ровницы и крашения пряжи сточные воды имеют высокую температуру, в нормативе предусматривается расход воды на охлаждение перед сбросом в канализацию. Воду после охлаждения, имеющую только термальное загрязнение, можно использовать только последовательно или как оборотную.

В отделочном производстве суровая ткань из ткацкого производства поступает в цех, где осуществляется ее отбелка в жгуте или расправленном полотне (линии ЛЖО-1Л, Вакаяма, Беннингер). Удельный расход воды при отбелке составляет 135 л/кг, а врасправку — 60 л/кг.

Ткани, предназначенные к выпуску гладкокрашеными, красят на красильно-роликовых машинах периодического действия, работающих без давления и под давлением. Удельный расход воды при крашении — 52 — 68 л/кг.

Удельное водопотребление при крашении и пропитке брезентов составляет 25 л/кг.

Количество образующихся промстоков равно количеству использованной на технологические операции воды (потери незначительные), а загрязненность стоков от основных технологических процессов по санитарно-химическим показателям приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6

Характеристика сточных вод до очистки (на основе сбора данных с предприятий отрасли)

По составу загрязняющих веществ промышленные стоки от технологических операций могут быть подразделены на следующие воды:

• маслосодержащие — от цехов мокрого прядения;
• содержащие органические вещества растительного происхождения — от операций отварки и беления;
• содержащие красители разных классов — от операций крашения;
• содержащие соли тяжелых металлов (Cu2+ — до 80 мг/л, Cr6+ — до 45 мг/л) — от пропитки брезентов.

Источником фенолсодержащих ароматических структур, которые в ходе химических превращений могут превращаться в диоксиновые соединения, являются природные и сопутствующие вещества хлопка: хлорогеновая кислота, флороглюцин, резорцин, пирокатехин и др. Таким образом, токсичные органические вещества поступают в основном из отбельного, красильного, зрельного и красковарко-печатного цехов.

Анализ их содержания в сточных водах хлопчатобумажных производств проводят одновременно методами высокоэффективной газожидкостной хроматографии и хромато-масс-спектрометрии.

Сточные воды льнокомбинатов отводятся тремя сетями: высококонцентрированных вод, производственных вод, близких по составу к бытовым и объединяемых с ними, и дождевых стоков. Для очистки сточных вод, образующихся при мочке и пропарке льна, целесообразно применение полей фильтрации или орошения. Предварительное снижение концентрации сточных вод до БПК 1000 — 1500 мг/л достигается путем их разбавления другими водами. Применение таких окислителей, как биологические фильтры и аэротенки, не рекомендуется вследствие высокой начальной концентрации сточных вод и стабильности растворенных в них органических веществ. Нагрузка на поля фильтрации и орошения принимается с учетом характера грунтов и вида культивируемых растений, так же как при очистке бытовых вод.

Удовлетворительные результаты получаются при очистке сточных вод в прудах, однако этот метод очистки становится эффективным только при большом предварительном разбавлении сточных вод. Продолжительность их пребывания в прудах должна быть не менее 7 — 10 суток. Лучшие результаты получаются в случаях применения 2 — 3 ступеней прудов с перепадами между ними.

Очистку сточных вод от химической обработки луба льна следует проводить раздельно. Наиболее концентрированная часть стоков — варочная жидкость — выделяется и собирается в накопителе или подвергается термической обработке. Усредненные кислые и щелочные промывные воды очищаются на полях фильтрации, рассчитываемых по нормам для бытовых сточных вод.

3.1.4 Сточные воды шерстяных отделочных предприятий

Состав сточных вод отделочных предприятий шерстяной промышленности в значительной степени зависит от профиля производства: тонкосуконное, камвольно-суконное, технических сукон, ковровое, цех крашения ленты камвольно-прядильной фабрики и т.п.

Шерстяные волокна — вещества белковой природы, содержащие примеси шерстяного жира, пота и грязи, количество которых достигает в тонкой мериносовой шерсти до 60%, а в грубой шерсти 25 — 35% от ее веса.

Использование значительных количеств реагентов, красителей, ПАВ и воды происходит в процессах карбонизации и крашения шерстяного волокна и крашения гребенной ленты.

Шерстяное волокно для повышения растяжимости и уменьшения электризации в процессах прядения замасливают эмульсиями (2 — 6% от веса шерсти) из кориандрового масла, олеиновой кислоты, триэтаноламина, синтетических поверхностно-активных веществ.

В подготовительных цехах камвольных и суконных красильно-отделочных фабрик суровые ткани проходят заварку, замочку, валку, карбонизацию, мокрую декатировку с промежуточными промывками. В качестве реагентов применяют щелочи, нашатырный спирт, уксусную и серную кислоты, синтетические поверхностно-активные вещества. В приготовительных отделах ткацких фабрик производится шлихтование нитей суровой или окрашенной пряжи для усиления их прочности и увеличения стойкости к истиранию. Шлихта готовится из крахмала (3 — 6% от веса нитей) или его заменителей (например, КМЦ и ПВС), желатина и других специальных компонентов.

Состав сточных вод суконных фабрик в значительной мере зависит от вида применяемого крашения. Их общий сток имеет высокую цветность, исчезающую в некоторых случаях при разбавлении до 400 раз.

В сточных водах кислород потребляют в основном продукты распада шлихты и замасливателей олеиновой и уксусной кислоты. При замене крахмала эфирами целлюлозы потребление кислорода значительно снижается.

Осаждение взвешенных веществ из сточной жидкости при ее отстаивании происходит замедленно; объем осадка через 2 ч составляет 0,05 — 0,7% от объема отстаиваемой воды.

В сточных водах от крашения шерсти кислотно-хромовыми красителями содержится трехвалентный хром. При выборе метода обработки осадка следует учитывать, что в случаях его сбраживания концентрация трехвалентного хрома не должна превышать 25 мг/л осадка; при механической обработке осадка присутствие в нем хрома не вызывает осложнений.

Крашение волокнистых материалов производится искусственными органическими красителями: прямыми, кубовыми, сернистыми, кислотно-хромовыми и др. Вспомогательными материалами при этом служат поваренная и глауберова соль, сернистый натрий, соляная или уксусная кислота, различные закрепители и синтетические поверхностно-активные вещества.

Поэтому сточные воды (до очистки), поступающие в сети канализации, могут содержать различные красители: хромовые, металлокомплексные, активные. Помимо красителей, сточные воды содержат кислоты (серную, уксусную), соли (хлориды, сульфаты, карбонаты натрия, а также аммиакаты и другие), соединения хрома (III) и (VI), ПАВ и выравниватели (различные ПАВ). Специфическими загрязнениями сточных вод текстильных фабрик являются синтетические поверхностно-активные вещества.

Применяемые в отделке неионогенные препараты, подобные ОП-7 и ОП-10 (производные полиэтиленгликолевых эфиров), и анионактивный препарат сульфанол (алкиларилсульфонат) не разрушаются в процессах биохимической очистки сточных вод. В концентрациях 10 — 40 мг/л эти препараты затрудняют транспортирование и очистку сточных вод вследствие интенсивного пенообразования на перепадах течения воды и особенно в аэрационных сооружениях, а также из-за торможения биохимических процессов минерализации органического вещества. Анионактивный препарат ТМС (тонкомоющее средство) начинает оказывать вредное влияние на очистку сточных вод при концентрации свыше 100 мг/л.

Данные о значениях комплексных показателей загрязнения вод — БПКполн. и ХПК на 1 г (в растворе) некоторых реагентов, применяемых в текстильной промышленности, приведены в таблице 3.7.

Таблица 3.7

БПКполн. и ХПК в г на 1 г реагента в растворе (на основе сбора данных с предприятий отрасли)

Количество синтетических поверхностно-активных веществ в сточных водах отделочных текстильных фабрик колеблется от 5 до 150 мг/л, однако в связи с расширением области применения в производстве этих реагентов следует ожидать увеличения их концентрации в сточных водах.

Физико-химический состав сточных вод непостоянен, особенно при работе фабрик на оборудовании периодического действия. Потребление кислорода сточными водами происходит в основном продуктами распада природных примесей к исходному сырью и лишь на 40 — 35% применяемыми в производстве реагентами. Замена крахмала искусственными препаратами при изготовлении шлихты, печатных красок и аппретов приводит к снижению БПК сточных вод на 35 — 45%.

Нерастворенные примеси в сточных водах на 20 — 50% состоят из органических веществ. Наибольшее количество взвесей содержат сточные воды печатных отделов и красковарок, меньшее — стоки отбельных и красильных цехов.

Объем выпавшего осадка превышает 3% от объема воды; влажность его составляет 98 — 99,5%. В осадке сточных вод сернистого крашения содержится до 20 — 35% соединений серы.

Для придания тканям свойств несминаемости их обрабатывают в растворах термореактивных синтетических смол с последующей термической обработкой и промывками.

При отделке камвольных тканей проведение процессов расшлихтовки и промывки приводит к поступлению в сточные воды шлихтующих веществ — поливинилового спирта, полиакриламида, крахмала и продуктов его деструкции, ПАВ. В суконном производстве для проведения валки и промывки используют различные ПАВ и ТВВ. После карбонизации и крашения камвольных и суконных тканей в сточные воды поступают загрязнения, аналогичные указанным ранее для карбонизации и крашения волокна.

В очень небольших количествах в сточные воды могут попадать препараты, используемые для защиты шерсти от кератофагов — моли, ковровых жучков, и препараты для придания специальных свойств.

До недавнего времени для водоотталкивающей отделки использовали хромсодержащий препарат — хромолан (хромстеарилхлорид), разбавленные растворы которого при длительном использовании корродировали незащищенное железо, мягкую сталь и медь. Эти металлы попадали в сточные воды в больших количествах. Также в сточные воды при спуске остатков аппретирующих составов из ванн плюсовок попадали кремнийорганические эмульсии, парафиностеариновые с солями алюминия или циркония (Персистоль E), эмульсии на основе фторорганических соединений — для маслоотталкивающей отделки, препараты на основе соединений фосфора, фторкомплексы титана и циркония — для огнезащитной отделки.

В качестве молезащитных препаратов используют молантин Э, митин FF, эвлан N, диэлдрин, перметрины различных марок. Эти соединения наносятся на шерстяное волокно при длительном хранении немытой шерсти, а также в отделочном производстве в процессе крашения или сразу после крашения при их введении в красильную ванну. Среди указанных молезащитных препаратов экологическим требованиям в наибольшей степени отвечают синтетические пиретроиды — перметрины.

Кроме различных химических загрязнителей, в сточных водах всех типов шерстяных красильно-отделочных производств присутствует большое количество механических загрязнений (волоконца, нити и пр.).

Осредненные показатели качества сточных вод шерстяных предприятий приведены в таблице 3.8.

Таблица 3.8

Осредненные показатели качества сточных вод до очистки (на основе сбора данных с предприятий отрасли)