Текстильная промышленность и ткани

Сегодня трудно представить себе мир без текстиля. Особенно это касается одежды, которую каждый из нас носит каждый день. Одежда, обеспечивает комфорт и защиту, а для значительной группы людей является также чрезвычайно важным выражением стиля и индивидуальности. Текстильную промышленность часто называют одной из самых длинных и самых сложных промышленных цепей. В ее состав входит большое количество подсекторов, которые своей деятельностью охватывают весь производственный цикл, начиная с производства сырья (напр. искусственных волокон), через промежуточные продукты (напр. пряжу и ткань), заканчивая на конечных продуктах, таких как: ковры, одежда и текстильные изделия промышленного назначения.

Текстильные волокна изготавливают из огромного количества материалов. Большинство из них характеризуется полимерной структурой. Основным сырьем для производства волокна являются:

1. натуральные волокна – это волокна животного происхождения (иначе белковые, напр. шелк, шерсть, волосы), растительного (целлюлозные, напр. лен, конопля, хлопок, крапива) или минерального, которые встречаются во многих природных минералах,
2. искусственные волокна, производимые людьми. Это могут быть волокна, основанные на целлюлозе (напр. ацетат целлюлозы) или же на синтетических полимерах, напр. нейлон, полиакрилнитриловые волокна (анилана), полиэфирные (элана) и полиуретановые (лайкра),
3. материалы из вторсырья (т.н. rPET) – это материалы, изготовленные из восстанавливаемого природного сырья, напр. ПЛА (полилактид), который получают, в основном, из кукурузы, и он подвергается биологическому разложению, а также волокна купры, образующиеся в результате выделения целлюлозных волокон в медной ванне.

Первым процессом переработки, которому подвергают натуральные и искусственные волокна, является прядение. Изначально разрозненные волокна проходят через ряд разных механических процессов (расслабление, смешивания и чесания), а затем подвергаются прядению. Этот процесс можно разделить на два основных типа:

1. производство шерсти – используемое для получения пряжи из натуральных волокон (шерсти) и смешанной пряжи, которая содержит шерсть и синтетические волокна, напр. полиэфирные, полиакрилнитриловые или полиамидные,
2. хлопкопрядильное производство – используемое для получения хлопчатобумажной и смешанной пряжи, в состав которой входят волокна хлопка и других материалов, напр. полиэфирные, вискозные или полиамидные волокна.

В процессе прядения используют труднодеградируемые химические соединения, которые наносят на волокна в количестве от 2 до 5% к объему. Это делается для облегчения протекания последовательных этапов процесса производства пряжи. Чаще всего для этого используют минеральные и силиконовые масла, а также ароматические углеводороды, которые на этапе окончательной обработки будут полностью удалены из пряжи. Из пряжи производят два основных ассортимента плоских текстильных изделий, т.е. ткань и трикотаж.

В случае тканей, первой операцией является предварительное склеивание основ. Оно заключается в добавлении специальных химических веществ в пряжу, что повышает ее механическую прочность. С этой целью используют т.н. шлихты. Они могут быть на основе полисахаридов (напр. карбоксиметилцеллюлозы) или синтетических полимеров, таких как полиакрилаты. Процесс производства трикотажа выглядит несколько иначе. Пряжу для его производства специально подготавливают путем нанесения определенных веществ для обеспечения скольжения, заданием которых является уменьшение напряжения в процессе вязки, возникающего в результате трения пряжи об элементы прядильного оборудования.

В качестве препарата для склеивания может служить продукт под названием Rokrysol JW20, представляющий собой эффективную синтетическую шлихту. Он придает склеиваемой пряже соответствующие требованиям свойства, обеспечивающие дальнейшую правильную переработку пряжи в ткань. Rokrysol JW20 растворяется в воде в любом соотношении, что обеспечивает равномерное нанесение и покрытие склеиваемой пряжи. После применения Rokrysol JW20 дальнейшие этапы обработки тканей (процесс обесклеивания шлихты, отбеливание, крашение или печать) протекают намного более эффективно. В случае электризации пряжи в процессе переработки рекомендуется добавлять в шлихту специальный антиэлектростатичный препарат Rostat А, который практически полностью исключает появление статического электричества, а также придает волокнам хорошие свойства скольжения. Продукт идеально подходит для использования в процессах предварительной обработки текстильного сырья в качестве добавки к шлихте при склеивании основ, обработки сырья после крашения и окончательной отделки тканей и трикотажа.

Следующим этапом переработки текстильного сырья является дальнейшая предварительная обработка. Разрозненные волокна, пряжу, ткань и трикотаж подвергают отбеливанию, крашению и облагораживанию. Выбор и последовательность применяемых операций зависит от типа сырья и формы изделия (пряжа, ткань или трикотаж).

Подготовка изделий из волокон хлопка

Обработка волокон хлопка и других целлюлозных волокон очень сложна. Здесь применяют в основном такие процессы, как: опаливание, обесклеивание, мерсеризацию и отбелку.

Первый процесс заключается в прохождении сырья над пламенем газовой горелки, благодаря чему удаляют элементарные волокна.

Следующим этапом является обесклеивание, которое заключается в удалении ткацких шлихт. Для удаления синтетических шлихт применяют, как правило, стирку в водяной ванне с натриевым карбонатом и увлажняющими добавками. Группа PCC имеет в своем ассортименте ряд увлажняющих средств, идеально подходящих для применения в текстильном производстве. Серия продуктов POLIkol (PEG) – это группа полиоксиэтиленгликолей, которые, благодаря своей структуре, обладают солюбилизирующими, смягчающими, смазочными, антистатическими и увлажняющими свойствами. Полиоксиэтиленгликоли характеризуются очень хорошей биодеградируемостью, а также считаются безопасными и нетоксичными веществами, тем самым снижая вредность таких водяных ванн. Продукты серии ROKAnol IT – это этоксилированные жирные спирты, которые обеспечивают необходимое увлажнение очищаемой поверхности и диспергирование частиц грязи, что влияет на эффективность удаления загрязнений с ткани/трикотажа и твердых поверхностей. Эти продукты отлично подходят в качестве щелочных компонентов, а также кислотных моющих средств, используемых для профессиональной стирки и промышленной очистки. В свою очередь, продукты серии ROKAnol NL находят применение в процессах предварительной обработки волокон. Эти продукты могут быть использованы для удаления масляных пятен с тканей и трикотажа, образовавшихся в ходе промышленных процессов вязания и ткачества. ROKAnol NL улучшают также эффективность отбеливания, что непосредственно влияет на улучшение капиллярности красителя в процессах крашения.

Следующий процесс – это мерсеризация, заданием которой является повышение прочности волокон и придача им соответствующего блеска.

Последним из этапов предварительной подготовки хлопковых волокон является т.н. отбелка. Она заключается в обесцвечивании натурального цвета с целью удаления загрязнений (напр. в случае льна), которые невозможно было удалить в процессе стирки. Примером такого химического вещества является хлорат (I) натрия, который может быть использован для отбеливания тканей из льна, конопли, а также трикотажа из хлопка. Благодаря гипохлориду натрия достигается очень высокая степень белизны. Чтобы повысить эффективность процесса отбеливания, непосредственно перед ним применяют меры, направленные на нейтрализацию остатков щелочи в волокнах (напр. соляную кислоту).

Обработка шерстяных изделий

Шерстяные изделия также должны пройти ряд предварительных операций перед проведением этапа крашения. Основными процессами для их подготовки являются: карбонизация, предварительная стирка и отбелка.

Карбонизация имеет целью полное удаление растительных загрязнений. Этот процесс заключается в обработке волокон шерсти раствором серной кислоты, а затем в нагревании их до температуры выше 100°C. Поврежденные волокна механически удаляют, а все оставшиеся нейтрализуют с помощью ацетата натрия. После окончания карбонизации следует этап стирки, которая направлена на удаление из волокон веществ, наносимых во время прядения. Благодаря предварительной стирке обеспечивается высокая степень смачиваемости и впитываемости отбеливающих средств и красителей. Последним из этапов является отбеливание шерсти, для чего чаще всего применяют перекись водорода.

Изделия из химических волокон

Изделия, производимые из синтетических волокон, также требуют ряда операций, среди которых важнейшими являются предварительная стирка и термическая стабилизация.

Как и в случае натуральных волокон, заданием предварительной стирки является удаление примесей из искусственных волокон. В свою очередь, термическая стабилизация заключается в нагревании в среде горячего воздуха изделий, которые проходят через последовательно установленные нагревательные камеры. Термостабилизация обеспечивает тканям стабильность формы на финальных этапах отделки, а также стабильность эксплуатационных свойств изделий, произведенных из искусственных волокон.

Крашение текстильных изделий

Крашению подвергают многие текстильные изделия, например, разрозненные волокна, пряжу, ткани, трикотаж, а также готовые изделия. В промышленности можно выделить две основные группы методов крашения: периодические и непрерывные, к которым относятся также полунепрерывные методы.

Методы периодического крашения заключаются в погружении текстильного материала на определенное время в водный раствор красителя. В ванну добавляют также химические вспомогательные средства, заданием которых является обеспечение миграции частиц красителей внутрь волокна. После завершения этого процесса грязную воду из ванны спускают в канализацию, а текстильное изделие подвергают стирке с целью удаления остатков химических веществ.

Основной отличительной чертой непрерывных методов крашения от периодических является нанесение красителя путем пропитки. Дополнительно, при непрерывных методах последующие процессы крашения протекают непрерывно непосредственно друг за другом, в то время как при полунепрерывных методах после пропитки происходит прерывание процесса и дальнейшие этапы уже проводят независимо друг от друга.

Примером продукта, который может выполнять функцию переносчика в текстильном производстве является Rokelan OPD. Этот продукт используют в качестве переносчика при крашении гидрофобных и полиэфирных волокон, как чистых, так и смешанных. Он позволяет получить живую окраску, независимо от ее цвета и интенсивности. Окраска, полученная с помощью Rokelan OPD, характеризуется хорошей устойчивостью к свету. Кроме того, применение этого продукта гарантирует высокую эффективность красителя.

Химические вспомогательные средства, используемые при крашении

В зависимости от видов волокон применяют разные добавки, предназначенные для повышения эффективности процесса крашения. В случае целлюлозных волокон, где крашение протекает в щелочной среде, ключевым является поддержание соответствующего уровня рН. Чаще всего с этой целью используют натровый щелок, т.е. водной раствор гидроксида натрия (каустическую соду).

Другими добавками, используемыми в процессе крашения целлюлозных волокон, являются окислители (чаще всего перекись водорода) и детергенты, которые обеспечивают эффективный ход операции стирки, проводимой после крашения. Серия продуктов Roksol (PSWN, ICESOLDE PAN/35L и AZR) – это группа эффективных моющих и чистящих средств. Эти продукты могут быть использованы в качестве средств для промышленной стирки текстильных изделий. Они очень хорошо растворяются в воде и повышают эффективность крашения, благодаря своей проникающей способности. Продукты серии Roksol позволяют удалить ряд веществ, таких как: натуральные жиры, замасливающие вещества, синтетические воски и шлихты. Благодаря своим низкопенящимся свойствам, они могут быть использованы в разных технологических процессах в разного типа аппаратах, не вызывая сбоев в их работе.

В случае шерстяных волокон, где процесс крашения протекает в кислотной среде, для обеспечения соответствующего уровня pH ванны применяют серную или уксусную кислоту. Дополнительно, в раствор вводят редуцирующие (напр. тиосульфат натрия), и компенсирующие средства, заданием которых является обеспечение равномерной окраски.

В процессах крашения синтетических волокон также используют разные добавки. Волокна PES (полиэфирные) требуют применения загустителей (напр. полиакрилатов) для ограничения миграции красителя в процессе сушки. Волокна ПА (полиамидные) требуют строгого контроля уровня рН и с этой целью применяют серную или уксусную кислоту. Дополнительно, используют ряд эгализирующих и диспергирующих средств. Группа РСС в своем ассортименте имеет ряд специализированных продуктов, которые могут выполнять эту функцию. Диспергатор NNOC E – это продукт, используемый в процессах крашения в качестве диспергирующего и эгализирующего средства. Он удерживает труднорастворимые красители в однородной дисперсии при крашении.

Печать на текстильных изделиях

Процесс печати на текстильных изделиях заключается в местной окраске для получения желаемого узора. Все типы волокон требуют соответствующей подготовки перед печатью. На текстильный субстрат наносят предварительно подготовленную пасту, которая содержит в себе красители или пигменты. Затем, подготовленное таким образом волокно подвергают процессу печати, который может быть осуществлен разными методами (напр. плоская фотофильмпечать, ротационная печать и аэрографная печать). После завершения процесса проводят фиксирование, иначе называемое сушкой. Завершающим этапом является стирка, благодаря которой из волокон удаляют незафиксированные частицы красителя, а также разные химические вещества, использованные для приготовления печатной пасты (такие как: диспергаторы или эмульгаторы). В этом процессе прекрасно оправдывают себя этоксилированные нонилфенолы, т.е. продукты серии ROKAfenol. Их детергентные, эмульгирующие и моющие свойства позволяют эффективно поддерживать процесс стирки. Продукты серии ROKAfenol могут быть использованы для очистки разных волокон, как шерстяных и хлопковых, так и химических, а также волокон волоса и кожи. Их устойчивость к повышенным температурам и высокая концентрация электролитов позволяют на использование в сложных условиях применения в текстильном производстве, напр. в процессе стирки шерсти и варки ­хлопка.

Отделка текстильных изделий

Последним процессом,  которому подвергают волокна, является химическая обработка. Ее цель – придание изделиям определенных эксплуатационных свойств, напр. водостойкости или же ограничение склонности к деформации. Для предотвращения деформации материалов применяют соответствующие структурирующие средства и смягчающие добавки.

В процессах отделки текстильных изделий могут быть использованы такие препараты, как Roksol AT2 и Roksol AZR. Эти продукты способствуют получению мягкого и приятного туше. Они обладают смягчающими и антиэлектростатическими свойствами, благодаря чему предотвращают электризацию волокон и облегчают их дальнейшую обработку. Roksol AZR обладает также эмульгирующими свойствами, благодаря чему способствует процессу стирки и выведения пятен. Продукт характеризуется также хорошими способностями пенетрации красителя.

Гидрофобную отделку (водонепроницаемость) получают с помощью покрытия поверхности волокон соответствующими полимерами, которые образуют водонепроницаемую оболочку. Дополнительно, в целях повышения их эффективности, применяют силиконовые и фторуглеродные средства.

Рынок текстиля в мире

Оценочная стоимость мирового рынка текстиля – это примерно 830 млрд. $ (данные из отчета Grand View Research за 2015 год), и ожидается, что эта цифра в ближайшие годы будет расти. Все большая осведомленность работодателей и сотрудников в отношении оснащения средствами индивидуальной защиты и, тем самым, обеспечения безопасности во время работы является одной из важных движущих сил этого сектора. Кроме того, использование все более современных волокон, например, кевлара, дает возможность разработки инновационных продуктов, предоставляющих новые возможности для швейного рынка. Еще одним важным аспектом в секторе текстильной промышленности является постоянно наблюдаемое падение цен на хлопок на некоторых рынках (особенно в Индии), происходящих, главным образом, из-за перепроизводства и больших складских запасов.