ИТС 39-2017 Производство текстильных изделий (промывка, отбеливание, мерсеризация, крашение текстильных волокон, отбеливание, крашение текстильной продукции)

     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 удаляются не только сопутствующие вещества, но и происходит изменение надмолекулярной структуры целлюлозы хлопка.

Для отварки обычно используют варочную жидкость, содержащую гидроксид натрия (NaOH), поверхностно-активное вещество (ПАВ), силикат натрия или метасиликат натрия и восстановители (бисульфит натрия). В последнее время в состав варочного раствора вводят комплексообразующие вещества.

Гидроксид натрия способствует набуханию волокна, частичному разрушению первичной стенки и образованию трещин, что облегчает диффузию примесей из волокна в жидкость. Также вызывает щелочной гидролиз белковой части азотсодержащих и пектиновых веществ, омыление около 40% жирных кислот, входящих в состав воскообразных веществ с образованием натриевых солей жирных кислот и перевод нерастворимого пектата кальция в пектат натрия, часть неорганических примесей около 0,5% переходит в растворимое состояние. Расход щелочи составляет около 3% от массы волокна при периодических процессах отварки, концентрация гидроксида натрия в непрерывных процессах варьируется в зависимости от загрязненности и плотности тканей от 8 до 80 г/л.

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.

Воскообразные вещества представляют собой сложные смеси, в состав которых входят высшие одноатомные спирты жирного ряда и их эфиры, кислоты жирного ряда, а также твердые углеводы. Образующиеся при этом жирные кислоты (пальмитиновая , олеиновая , стеариновая ), а также жирные кислоты, находящиеся в свободном состоянии в хлопковом волокне (попадают в волокно в результате раздавливания семечек при отделении их от волокна в процессах первичной обработки хлопка), в щелочных растворах легко омыляются и переходят в растворимые в воде мыла, которые обладают высокой поверхностной активностью и эмульгирующей способностью.

Азотосодержащие вещества в хлопковом волокне сосредоточены в его канале в виде остатков протоплазмы. Примерно на 60% азотосодержащие вещества состоят из белковых веществ, остальная часть приходится на различные соли азотной и азотистой кислот. Последние растворяются в воде и удаляются из волокна при промывке горячей водой. Белковая часть извлекается из волокна только после разрушения азотосодержащих веществ путем воздействия горячего раствора щелочи. Схема протекающих реакций:

Образующиеся в результате обработки натриевые соли аминокислот легко растворяются в воде и легко удаляются из хлопкового волокна при промывке.

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

Присутствие на ткани лигниносодержащих примесей определяет скорость и условия отварки ткани. Высокий эффект очистки ткани от лигниносодержащих примесей достигается при одновременном введении в варочный раствор восстановителей и гидротропных веществ. При непрерывном процессе отваривания ткани в качестве восстановителя рекомендуют использовать ронгалит, диоксид тиомочевины, тиомочевину, сульфит натрия, бисульфит натрия. Действие восстановителя направлено на связывание свободного кислорода воздуха в варочном растворе, тем самым он защищает целлюлозу от каталитического окисления активным кислородом.

Присутствие в варочном растворе восстановителя способствует распаду -эфирных связей в макромолекуле лигнина, что способствует образованию низкомолекулярных соединений. Расщепление связей в макромолекуле лигнина в щелочной среде происходит под воздействием нуклеофильных реагентов (ионов ОН-).

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.

Антрахинон и его производные являются медиаторами электронов. Антрахинон легко переходит из восстановленной формы в окисленную и наоборот, способствует ускорению процесса в 1,5-2 раза.

Комплексообразующие вещества - ЭДТА, ОЭДФ экстрагируют ионы , что способствует большей открытости волокна, переводят в растворимое состояние примеси волокна, обладают, стабилизирующим действием по отношению к окислительным процессам, способствуют диспергированию и суспендированию загрязнения.

Силикат натрия () в процессе отварки образует кремневую кислоту в виде геля, который имеет развитую поверхность. Он является хорошим сорбентом и адсорбирует продукты разрушения естественных примесей хлопкового волокна, осадков оксидов и солей тяжелых металлов, а также окислов железа (ржавчину), переводя оксид в гидрат и тем самым препятствуя осаждению этих продуктов на волокне. Иногда вместо силиката натрия используют комплексообразующие вещества (например, трилон Б, полифосфаты).

Расход комплексообразователей, органических и неорганических (силикатных) стабилизаторов колеблется от 0 до 20 г/кг.