В зависимости от химического строения синтетические волокна делятся на гетероцепные и карбоцепные. При современном уровне развития органического синтеза можно получить бесконечное множество всевозможных карбо- и гетероцепных полимеров, однако далеко не все они могут использоваться в текстильной промышленности.
В настоящее время для производства текстильных изделий используют следующие полимеры.
Гетероцепные: полиамидные, полиэфирные, полиуретановые.
Карбоцепные: полиакрилонитрильные, поливинилспиртовые, поливинил-хлоридные, полиолефиновые.
В ближайшее время не следует ожидать появления в текстильной промышленности принципиально новых полимеров. Улучшение свойств синтетических текстильных полимеров будет, скорее всего, происходить за счет физической и химической модификации имеющихся полимеров.
Синтетические волокна, что очевидно, не содержат природных примесей и сопутствующих веществ, которыми так богаты природные волокна и которые так осложняют подготовку природных волокон.
Однако и синтетические волокна содержат загрязнения особого рода, которые необходимо удалить с волокна перед его крашением. Это различные замасливатели, используемые для улучшения физико-механических свойств волокон, антистатики, которыми обрабатывают синтетические волокна для снижения их электризуемости. Кроме того, на ткацких фабриках основы из синтетических волокон могут шлихтовать для повышения их прочности.
Учитывая термопластичность синтетических волокон и их неустой-чивость к химическим реагентам, в частности окислителей, для замасливания и шлихтования синтетических волокон используют вещества легко смываемые водой (вспомнить искусственные шелка).
В результате для подготовки тканей из синтетических волокон к крашению чаще всего достаточно обработать их растворами моющих препаратов. Для подготовки тканей из синтетических волокон используют, преимущественно, неионогенные, иногда анионактивные ПАВ.
Во избежание заломов, которым очень подвержены термопластичные синтетические ткани, обработку ведут врасправку.
Для очистки тканей из полиамидных волокон используют следующую технологию:
неионогенное ПАВ 1-2 г/л
сода кальцинированная 1-2 г/л
или тринатрийфосфат (0,5-2)
= 30-60 мин., t £ 700С, если ткань не подвергалась термофиксации, до 950С, если ткань термофиксировалась. При обработке жгутом t = 30-40 0С.
При сильно загрязненных тканях в ванну вводят 20-50 г/л эмульсии, состоящей из:
олеиновой кислоты - 0,5 %;
неионогенного ПАВ - 5 %;
уайт-спирита - 20 %,
NaOH (300 г/л) - 10 %,
воды - до 100 %.
Для полиэфирных тканей: неионогенный или анионактивный ПАВ 1-2 г/л, щелочной агент – 2 г/л. Обработка проводится в течение 30-60 мин. при температуре 70-80 0С.
Для ПАН-волокон неионогенный ПАВ – 2 г/л; 30-60 мин. при температуре 60-950С. Для удаления трудно смываемых примесей в раствор добавляют 1 г/л нашатырного спирта. Следует особенно помнить, что ПАН-волокна желтеют в щелочных растворах.
Поливинилспиртовые волокна обрабатывают неионогенным или анион-активным ПАВ 1-2 г/л при температуре 85-90 0С в течение 45-60 мин.
Для отбеливания тканей из синтетических волокон используют легкие окислители селективного действия: хлорит натрия, надуксусная кислота.
Столь популярные в подготовке текстильных материалов из натуральных волокон – гипохлорит натрия и перекись водорода для отбеливания синтетических волокон практически не используются, так как отбеливание с использованием этих окислителей приводит к заметному разрушению синтетических волокон.
Для отбеливания полиамидных волокон используют раствор, содержа-щий: NaClO2 – 3 г/л, муравьиную или фосфорную кислоту до рН 3,5; t=80-950С, время обработки 60 мин. Антихлорирование проводят бисульфитом натрия.
Можно также использовать следующий состав: СН3СООН – 2 г/л; гексаметафосфат натрия - 2 г/л (для стабилизации перекиси водорода), NaOH до рН 6, t=900С, 30 мин.
Для полиэфирных тканей, имеющих незначительную окраску, используют следующий состав: NaClO2 (80%) – 3-5 г/л, фосфорная или азотная кислота до рН=13; t=70-800С, время обработки 3 ч.
Суровые ткани из ПАН-волокон (как и полиэфирные ткани) имеют желтоватый или кремоватый оттенок, чем и вызвана необходимость отбеливания при выпуске в неокрашенном виде или при крашении в светлые тона.
Отбеливание ведут в растворе: NaClO2 (80%) – 2-5 г/л; NaNO3 – 2-4 г/л, HNO3 до рН 2,5-3,5; при температуре 98 0С в течение 1-3 ч.
Степень отбеливания повышается с повышением температуры и понижением рН. Что бы избежать бурного выделения двуокиси хлора в ванну вводят 0,5-2 г/л кислого фтористого аммония.
Ткани из поливинилспиртовых волокон так же нуждаются в отбеливании при выпуске в неокрашенном виде или при окрашивании в светлые тона: Отбеливание ведут в растворе: NaClO2 – 0,4-0,7%; рН=3-4, при температуре 70-800С в течение 30-45 мин.
Тканям из синтетических волокон можно придать белизну с использованием оптических отбеливателей на основе кумарина и бензоксазола:
Недостатком этого способа является низкая светостойкость оптических отбеливателей. Это обусловлено механизмом действия оптических отбе-ливателей, основанном на многократном и постоянном взаимодействии их с активной УФ-частью спектра и переходом в возбужденное, высокореакционное состояние.
В настоящее время ведется исследования, направленные на разработку технологий подготовки текстильных материалов из синтетических волокон и использованием Н2О2. Так есть данные, что при введении в перекисные растворы Na2SiO3 – 1,4-1,7 г/л, MgSO4 - 0,1 г/л, пиперазина - 1,7 г/л можно без заметной деструкции отбелить полиамидное волокно при t = 60 0С, рН 9,5, модуле ванны 60 за 2 часа.
Для обработки синтетических тканей периодическим способом используют джигеры, если есть возможность обрабатывать текстильный материал в жгуте то используют механические жгутовые барки. Для обработки непрерывным способом можно использовать машины для отварки свободной петлей «Меццера» и проходные аппараты с запарными камерами с регулировкой натяжения ткани.
Ткани из текстурированных полиэфирных, полиамидных, ПАН нитей необходимо обрабатывать при минимальном натяжении, чтобы обеспечить условия для релаксации внутренних напряжений и сохранить объемность.
Особенностью обработки тканей из синтетических и некоторых искусственных волокон является проведение такой специфичной операции как термостабилизация.
Термостабилизация размеров текстильного полотна необходима потому, что ткани из таких волокон как полиамидные, полиэфирные, триацетатные, а так же изделия из этих тканей при повышенной температуре усаживаются, при этом изменяются линейные размеры ткани и форма готовых изделий.
Кроме того, ткани из выше перечисленных волокон склонны к образованию трудноудаляемых заломов. Это объясняется тем, что в волокнах в процессе их производства и переработки накапливаются внутренние напряжения. Устранить неотрелаксированные внутренние напряжения можно при помощи специальной тепловой обработки, при которой происходит перераспределение межмолекулярных (водородных связей) и ликвидируются внутренние напряжения.
Процесс термостабилизации состоит из 2-х этапов:
1) Нагревание ткани до температуры выше температуры стеклования, (при этом происходит разрыв межмолекулярных связей и выравнивание внутренних напряжений).
2) Охлаждение волокна – приводит к восстановлению системы водородных связей при новом состоянии волокна, свободном от внутренних напряжений. Чем быстрее охлаждение и ниже температура, тем лучше эффект стабилизации.
Температурный интервал для операции термостабилизации для каждого волокна свой и лежит в области между максимальной температурой размягчения волокна и температурой, при которой начинают разрушаться межмолекулярные связи в волокне. Чем ниже температура, тем дольше идет процесс термостабилизации.
Снизить температуру термостабилизации можно, используя вещества, вызывающие набухание волокон (горячий пар, горячий воздух, органические и неорганические вещества которые способствуют разрыхлению структуры волокна, то есть частичному нарушению межмолекулярных связей в волокне).
Установление эффекта термостабилизации напрямую зависит от температуры стабилизации, то есть чем больше разница между температурой стабилизации и температурой обработки текстильного материала в отделочном производстве, тем выше устойчивость эффекта стабилизации.
Таким образом, с одной стороны желательно снизить температуру стабилизации, а с другой необходимо, чтобы она была намного выше температуры отварки, отбелки и т. д.
Термостабилизация вызывает изменение степени ориентации макромолекул в волокне и степени кристалличности волокна. Может вызвать так же некоторую деструкцию макромолекул, что приводит к изменению физико-механических и химических свойств волокна: прочность, эластичность, накрашиваемость.
Место термостабилизации в общем процессе подготовки зависит от принятой технологии и может быть различным. Но термостабилизация суровых тканей нецелесообразна, так как это может вызвать закрепление на волокне замасливателей и шлихтующих препаратов.
Для триацетатных волокон термостабилизация отрицательно влияет на накрашиваемость, поэтому ее лучше проводить после крашения.
Температура и время термостабилизации зависит от условий проведения процесса, в частности от среды. Так например:
насыщенный пар горячий воздух
Капроновое волокно 1300 / 10-30 мин. 185-1900 / 30-45 мин.
Лавсановое волокно 1400 / 10-30 мин. 210-2200 / 30-40 мин.
Итак, ассортимент текстильных волокон, в частности синтетических, остается неизменным. Однако, соотношение между отдельными видами и группами волокон в последние годы меняется в сторону увеличения доли синтетических, в первую очередь полиэфирных волокон.
В настоящее время практически не выпускают тканей из природных волокон без добавок синтетических. Чаще всего для производства смесовых тканей используют полиэфирные волокна. Причем, если содержание синтетических волокон в смеси более 18 %, то ткань считается чисто хлопчатобумажной или шерстяной.
Поступающие в отделку суровые ткани из смеси волокон проходят операции очистки и отбеливания, причем технология подготовки подбирается с учетом свойств волокон, входящих в состав ткани.
Основными проблемами, с которыми сталкиваются отделочники при подготовке тканей из смеси волокон это: - придание или гидрофильности
- придание стабильных размеров.
Первое возможно за счет природных волокон, второе – за счет синтетической составляющей.
Наибольшее распространение получили ткани из смеси целлюлозных и синтетических волокон. Подготовка таких тканей может проводиться в одну стадию по хлоритному, холодному перекисному, горячему перекисному способу в щелочной или слабокислой среде.
Так называемое «шоковое» отбеливание позволяет получить высококапиллярную ткань с достаточно высокой степенью белизны. При этом ткань отбеливают NaClO2 по технологии принятой для хлопчатобумажных тканей, а затем, для повышения капиллярности, проводят щелочную обработку. Ткани пропитывают раствором NaOH, Na2SiO3, комплексона и ПАВ и запаривают в течение 2 минут при t = 100 0С или накатывают в ролик и выдерживают в течение 2-3 часов при t = 60 0С. Одновременно осуществляется и антихлорирование ткани.