Файл: Крашение хлопкового волокна для меланжевого производства Г. Е. Сладкопевцева, Н. А. Шубина.1960 - 4 Мб.pdf

Процесс крашения на центрифугальном аппарате

Корзины с хлопком, закрытые крышками, ставят в аппарат.

Наливают 700—800 л воды и нагревают, пуская пар в змеевики.

При достижении требуемой температуры, согласно рецепту,

вводят определенное количество маточного раствора красителя, пускают центробежный насос и проводят крашение (при соблю­ дении температуры и времени). По окончании крашения кра­ сильный раствор перекачивают в специальные емкости и проводят промывку хлопка током холодной воды до чистой. Затем

ваппарат наливают воду, подогревают ее до 35—40°, добавляют 2 кг поваренной соли, и хлопок в течение 15 мин. обрабатывают

вэтом растворе, после чего он поступает на отжим. Отжатый

хлопок вынимают из корзины и передают на трепальный щиток,

агрегированный с сушилкой.

Хлопок поступает для крашения на центрифугальные аппа­ раты из прядильной фабрики или прямо в кипах, или в холстах.

В корзины его набивают ручным способом. Перед крашением хлопок предварительно обрабатывают раствором смачивателя — 5 г/л (отварка).

При ходовом крашении предварительная обработка хлопка ведется в остаточной ванне, использованной для крашения пре­ дыдущей партии хлопка. Остаточные ванны в конце крашения

откачивают в специально отведенные для этой цели емкости. Ис­ пользование остаточных ванн дает возможность более экономно

расходовать краситель. Потеря красителя с промывными водами

составляет 20—25%.

Крашение проводится кубовыми и сернистыми красителями. При продолжительности крашения 1 час прокрас получается лучше, чем при кратковременном крашении, поэтому на центри­

фугальных аппаратах красят наиболее ответственные сорта хлопка, а также хлопок для просновок.

КРАШЕНИЕ СЕРНИСТЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ

Свойства сернистых красителей

Сернистые красители находят широкое применение при кра­ шении хлопкового и вискозного штапельного волокна. Полу­ чаются они сплавлением ряда органических соединений с серой и полисульфидами. Полученные продукты имеют различное содержание серы. Сернистые красители представляют собой ме­ ханическую смесь различных продуктов, поэтому и структура их

до сих пор не установлена. Сернистые красители выпускают

в пастах и порошках. Ниже приведен примерный состав серни­ стого черного красителя в пасте (в %).

Ряду исследователей удалось установить связь между строе­ нием и цветом сернистых красителей. В большинстве случаев черные и синие красители содержат тиозиновые кольца

34

желтые и коричневые — тиозоловые

yN\

сн,

/Xs/

красновато-коричневые — азиновые

/Xfsj/X

В качестве ауксохромов выступают группы NH2, ОН, SO3, но наиболее харктерной группой является дисульфидная группа

—S—S— и полисульфидные группировки —S—Sx—S—, кото­ рые в щелочном растворе сернистого натрия восстанавливаются до сульфогидрильных производных

RS — SR-> RSH + RSH.

Группа SH также является ауксохромом и сообщает серни­ стым красителям растворимость в щелочах SH -> SNa. Серни­ стые красители нерастворимы в воде. Они окрашивают волокно

в щелочных растворах в виде восстановленных лейкосоединений, которые, окисляясь на воздухе, снова переходят в нерастворимое состояние. Лейкосоединения обладают субстантивными свой­ ствами, абсорбируются на волокне и диффундируют в глубь его.

Из восстановителей для сернистых красителей наибольшее практическое применение находит сернистый натрий. Этот вос­ становитель обладает значительной устойчивостью даже при температуре 100° и обеспечивает нормальное восстановление,

а крашение получается удовлетворительным как по цвету, так

и по прочности окраски, в то время как сильные восстановители, например гидросульфит, приводят к перевосстановлению и раз­ рушению красителя.

Роль отдельных компонентов красильной ванны

При сернистом крашении красильная ванна содержит: краси­ тель, восстановитель (сернистый натрий), электролиты (тиосуль­ фат, хлористый натрий, сернокислый натрий), смачиватель (контакт, некаль и т. д.), щелочь как диспергатор, продукты щелочной выварки.

Сернистый натрий. Сернистый натрий восстанавливает серни­ стые красители в лейкосоединение, способное адсорбироваться хлопковым волокном и давать на волокне при последующем

окислении на воздухе соответствующую красителю окраску. Вод­ ные растворы сернистого натрия, применяемые в производстве,

обладают хорошей устойчивостью. Эта устойчивость снижается

в присутствии красителей и зависит от величины площади сопри­

косновения раствора с воздухом, от температуры и от индиви­

дуальных особенностей красителя. Чтобы предохранить красиль­ ные растворы от окисления, в них добавляют небольшое количе­ ство керосина, который образует на поверхности защитную пленку. Наибольшую окисляемость имеют растворы сернистого черного красителя.

Количество сернистого натрия, идущего на восстановление, очень незначительно и до сих пор точно не установлено. Практи­ чески же расход сернистого натрия при крашении в средние тона составляет от 30 до 100% к весу красителя, считая на

62%-ный сернистый натрий.

Исследованиями П. В. Морыганова установлено, что при кон­ центрации сернистого натрия от 30 до 60% от веса красителя наблюдается быстрый рост фиксации красителя. При большей концентрации сернистого натрия она замедляется, а при дости­ жении количества сернистого натрия 100% к весу красителя увеличение фиксации незначительно.

Сернистый натрий в зависимости от концентрации может вы­ полнять следующие функции:

1.При небольшом количестве, т. е. до 50% к весу красителя, он является восстановителем и растворителем.

2.При увеличении концентрации до 150% он оказывает ди­

спергирующее влияние.

3. При концентрации свыше 150% он действует как электро­ лит, оказывая коагулирующее влияние на краситель.

При окислении и гидролизе сернистого натрия в красильной ванне происходит образование и накопления щелочи и тиосуль­ фата. Щелочь, выбираемая волокном и растворяющая серу, на­ капливается до 2—5 г/л. Накопление сульфгидрата и тиосульфа­ тов значительно меньше, так как этому способствует их значи­ тельное содержание в составе самого красителя.

Реакция гидролиза:

Na2S + Н2О = NaOH + NaSH,

реакция окисления:

2Na2S + H2O+4O = Na2S2O3 + 2NaOH.

При недостаточном количестве щелочи в ванне обнаружи­ вается избыточное количество сульфгидрата.

До 1955 г. в практике работы Ивановского меланжевого ком­ бината применяли рецептуру крашения, обеспечивающую содер­ жание сернистого натрия 10—15 г/л (считая на 100%-ный серни­ стый натрий). Сернистый натрий брали в рецептуру маточных растворов в процентах к весу красителя без учета его накопле­ ния в красильных ваннах и без учета содержания его в кра­ сителе.

36

На основании тщательного лабораторного исследования и производственными опытами было установлено, что дозировка

сернистого натрия должна определяться не содержанием краси­ теля, а концентрацией сернистого натрия в красильной ванне. Эта концентрация сернистого натрия для разных сернистых краси­ телей примерно равна 4—6 г/л (в пересчете на 100%-ный ИагЭ). Она не зависит от концентрации красителя в пределах обычного содержания его в производственных красильных ваннах (10— 30 г!л).

Такие выводы были получены на основании исследований выбираемости и накрашиваемости основных сернистых красите­ лей: синего 3, коричневого Ж, зеленого, черного и др., при раз­ личном содержании сернистого натрия в красильной ванне, при

(100%-ного)—5—6 г/л, в красильной ванне необходимо иметь 3—5 г/л едкого натра. При отсутствии последнего окисление сер­

нистого натрия протекает интенсивнее и может произойти пони­ жение его концентрации до 2—3 г/л, что уже недостаточно для крашения, так как раствор красителя с таким содержанием сер­ нистого натрия быстро окисляется при промывке, а окисленный краситель поверхностно осаждается на волокне, уменьшая проч­ ность окраски и затрудняя переработку волокна в прядении. Щелочь, диспергируя краситель и растворяя накапливающуюся в ванне серу, делает окраску ярче и сочнее. Снижение содержа­ ния сернистого натрия в красильной ванне с 15 до 5 г/л спо­ собствует увеличению выбираемости красителя. Особенно резко это сказывается на красителе сернистом синем. Тем самым воз­ можно снизить концентрацию красителя, что сокращает потери его с промывными водами и улучшает промывку хлопка, так как он несет на себе раствор с меньшим содержанием кра­ сителя. :

В табл. 13 приведены данные, показывающие изменение вы­

бираемости красителя сернистого синего 3 с понижением кон­ центрации сернистого натрия в красильном растворе при кон­ центрации тиосульфата 100%-ного — 25,5 г/л, едкого натра

37

На основании полученных результатов была пересмотрена рецептура крашения хлопка с таким расчетом, чтобы содержа­ ние сернистого натрия в красильных ваннах было 4—6 г/л. Это,

наряду с экономией сернистого натрия, дает и значительную эко­

номию красителей.

Снижение концентрации сернистого натрия в красильных ваннах с 10—15 до 4—6 г/л (считая на 100%-ный сернистый нат­ рий) привело к повышению выбираемости сернистого синего 3, т. е. к более полному использованию его. При этом резко сни­ зилась потеря сернистого синего 3 в виде лейкосоединения при промывке.

Эти результаты дали возможность снизить нормы расхода красителя сернистого синего 3 при крашении на проходном аппа­

рате с 22 до 11% (считая на 100%-ный).

Сэкономленный краситель и сернистый натрий можно^ исполь­

зовать для получения более интенсивной окраски по цветам чер­ ному и темно-синему.

Щелочь. Добавляемый в сернистые ванны едкий натр играет роль диспергатора. Введение едкого натра способствует полу­

чению более ярких и сочных окрасок. Количество вводимой ще­ лочи зависит от вида красителя и концентрации сернистого нат­ рия. При крашении волокна необходимо вводить оптимальное количество щелочи, учитывая, что повышенное содержание ее отрицательно влияет на прядильные свойства волокна. Кроме того, наличие избыточной щелочи свыше 5 г/л затрудняет про­ мывку волокна, снижая прочность окраски к трению и светопогоде.

Электролиты. В ходовой сернистой красильной ванне идет на­

копление тиосульфата и хлористого натрия, которые обычно присутствуют в применяемых красителях. Иногда хлористый

натрий вводят дополнительно. Содержание тиосульфата в уста­ новившейся ванне доходит до 30—35 г/л, а хлористого натрия — до 20—25 г/л. Они играют роль коагулятора и увеличивают аб­ сорбцию красителя волокном, снижая заряд коллоидной частицы красителя и тем самым уменьшая силу отталкивания между ча­

стицей красителя и волокном. Оптимальное количество электро­ литов обычно устанавливают опытным путем, и оно зависит от вида применяемого красителя и условий крашения. В практике работы Ивановского меланжевого комбината до 1952 г. при крашении на аппарате непрерывного действия добавляли в каче­ стве электролита поваренную соль из расчета 25 г/л красильной

ванны. В дальнейшем путем лабораторных опытов и производ­

ственных проб было установлено, что при имеющемся солевом составе ходовых красильных ванн (без введения поваренной

соли и с введением ее) выбираемость красителя остается по­ стоянной и в ряде случаев даже более высокая при отсутствии добавки соли. Это указывает на стабильную степень дисперсности красителя в условиях ходового крашения при достаточном накоп­

38