СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЛЬНЯНОЙ РОВНИЦЫ К МОКРОМУ ПРЯДЕНИЮ Российский патент 1994 года по МПК D01C1/02 

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к технологии подготовки льняной ровницы к мокрому прядению.

В настоящее время во всем мире повышенным спросом пользуются чистольняные ткани, сохраняющие естественный природный цвет льняных волокон. Пряжу, необходимую для выработки таких тканей, можно получить способом мокрого прядения с предварительным химическим облагораживанием льняной ровницы.

Широко распространенным способом подготовки льняной ровницы к мокрому прядению является ее окислительная варка в аппаратах периодического действия типа АКД, включающая обработку воздушно-сухой ровницы водным раствором серной кислоты с концентрацией 1, 5-2,0 г/л при 30-35^оС, 10-25 мин, нейтрализацию остатков кислоты в растворе едкого натрия, варку при 95-98^оС, 60-90 мин водным щелочным раствором перекиси водорода при общей щелочности раствора 4,7-9,5 г/л в расчете на едкий натр и концентрации перекиси водорода 1,3-1,7 г/л в расчете на активный кислород в присутствии силиката натрия 9-20 г/л, две промывки водой при 65-70^оС, нейтрализацию остатков щелочных агентов водным раствором уксусной кислоты с концентрацией 1,1-1,2 г/л при 30^оС в течение 30 мин и промывку водой при 10-20^оС в течение 10 мин (1).

Недостатком известного способа являются его ограниченные возможности в повышении прядильной способности волокна. Наиболее трудной задачей при улучшении прядильных свойств волокна на стадии химической обработки ровницы является удаление лигнина из срединных пластинок технических комплексов волокон. Перекись водорода в щелочной среде является, главным образом, отбеливающим, а не делигнифицирующим агентом. Она эффективно удаляет пектиновые вещества и белки из срединных пластинок, мало затрагивая лигнин. При этом наблюдается повышенная деструкция полимерных компонентов клеточных стенок элементарных волокон - целлюлозы и гемицеллюлоз. В связи с этим в прядении грубых волокон наблюдается высокая обрывность, а получаемая пряжа имеет пониженную прочность.

Кроме того при щелочно-перекисной обработке ровницы происходит отбеливание волокна, поэтому данный способ не приемлем для получения пряжи с сохранением естественного природного цвета льняного волокна.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ щелочной сварки льняной ровницы (2), включающий обработку воздушной сухой ровницы водяным раствором, содержащим 18-20 г/л кальцинированной соды, 0,6-0,8 г/л бисульфита натрия, 0,6-0,8 г/л силиката натрия, 0,20-0,25 г/л смачивателя неионогенного типа, с подъемом температуры до 95-98^оС в течение 30 мин и последующей варкой при этой температуре в течение 60 мин, промывку раствором триполифосфата натрия 0,6-0,8 г/л при 65-70^оС в течение 15 мин, нейтрализацию остатков щелочных агентов водным раствором уксусной кислоты с концентрацией 1,0-1,1 г/л при 45-50^оС в течение 10 мин и промывку водой при 10-25^оС в течение 5 мин (прототип).

Обработка ровницы по режиму, указанному в прототипе, позволяет сохранить естественный цвет суровых льняных волокон. Недостатком прототипа является низкая степень делигнификации льняных волокон в процессе щелочной варки, поэтому в прядении чистольняной ровницы также наблюдается высокая обрывность, а получаемая пряжа имеет пониженную прочность.

Цель данного изобретения - снижение обрывности в прядении и улучшение качества пряжи, сохраняющей естественный цвет льняных волоков, за счет более эффективного удаления лигнина в процессе щелочной варки ровницы.

Указанная цель достигается тем, что, согласно способу щелочной отварки льняной ровницы для подготовки к мокрому прядению, обработку ровницы осуществляют водным раствором триполифосфата натрия с концентрацией 0,3-0,6 г/л и превоцела - 0,2-0,3 г/л при температуре 60-65^оС в течение 15 мин, а варку проводят при температуре 93-95^оС 60-120 мин в растворе, содержащем кальцинированную соду Na₂CO₃ 18-24 г/л, едкий натр NaOH 3,8-4,4 г/л и сульфит натрия Na₂SO₃ 6-15 г/л, с подъемом температуры до 93-95^оС в течение 10-20 мин.

Способ осуществляется следующим образом.

Воздушно-сухую льняную ровницу обрабатывают в аппарате периодического действия типа АКД водным раствором триполифосфата натрия с концентрацией 0,3-0,6 г/л и превоцела 0,2-0,3 г/л при температуре 60-65^оС в течение 15 мин. При этом из волокна удаляются минеральные примеси, а из аппарата вытесняется воздух. Затем, после слива отработанного раствора триполифосфата и превоцела из аппарата, ровницу обрабатывают водным раствором кальцинированной соды 18-24 г/л, едкого натра 3,8-4,4 г/л и сульфита натрия 6-15 г/л, поднимая температуру до 93-95^оС в течение 10-20 мин и осуществляя последующую варку при этой температуре в течение 60-120 мин. В процессе щелочно-сульфитной варки происходит удаление пектиновых веществ и эффективно растворяется лигнин, при этом целлюлоза практически полностью предохраняется от деструкции.

После слива сульфитно-щелочного раствора из аппарата, ровницу промывают горячей водой, содержащей 0,3-0,5 г/л триполифосфата натрия, в течение 15 мин при температуре 65-70^оС. Затем нейтрализуют остатки щелочных агентов водным раствором уксусной кислоты с концентрацией 1,0-1,1 г/л при температуре 40^оС в течение 15 мин, и проводят промывку ровницы водой при температуре 10-25^оС в течение 10 мин. Эффект увеличения растворимости лигнина в процессе щелочной варки льняной ровницы достигается введением в варочный раствор наряду со щелочными агентами-кальцинированной соды и щелочи, сульфита натрия в соотношении г/л: Na₂CO₃: NaOH: Na₂SO₃ = = 18-24: 3,8-4,4: 6-15. Кроме того, указанный эффект наблюдается только при температурах варки 93-95^оС. За пределами этого интервала растворимость лигнина в процессе сульфитно-щелочной варки резко падает. Это объясняется тем, что растворение лигнина в щелочной среде является результатом протекания двух конкурирующих процессов: гидролитического расщепления лигнина на низкомолекулярные фрагменты и их конденсации с образованием высокомолекулярных нерастворимых лигноподобных соединений. В процессе варки льняной ровницы в растворах щелочных агентов Na₂CO₃ и NaOH преобладает реакция конденсации, в результате чего лигнин проявляет повышенную устойчивость и мало растворим.

Введенный в варочный раствор сульфит натрия блокирует реакционно способные метоксильные группы СН₂ОН образующихся низко-молекулярных фрагментов лигнина и препятствуют их конденсации. Вследствие этого растворимость лигнина в процессе сульфитно-щелочной варки резко возрастает.

Данный эффект наблюдается только в указанном интервале соотношения компонентов в растворе и температур варки.

Удаление лигнина из срединных пластинок позволило значительно улучшить прядильную способность волокна - снизить обрывность в прядении и повысить качество пряжи. Кроме того при обработке льняной ровницы сульфитно-щелочным способом обнаружен новый эффект - льняное волокно приобретает блеск, становится эластичным и шелковистым. Таким образом, предлагаемая обработка льняного волокна позволяет восстановить его высокие природные свойства. По качеству такие волокна являются аналогом знаменитых древнерусских льнов и по праву могут быть названы "Северным шелком".

Для сравнения с заявляемым способом подготовка льняной ровницы (номер 2) к мокрому прядению проводилась по заявляемому способу и способу предлагаемому в прототипе. Прядение обработанной ровницы осуществлялось на прядильной машине ПМ-88-Л-5. Была выработана чистольняная пряжа линейной плотностью 41,7 текс (24 номер).

Показатели физико-химических и механических свойств льняной ровницы и пряжи приведены в табл. 1 и 2.

Как следует из табл. 1 в льняной ровнице, обработанной по заявляемому способу (режим 2), по сравнению с прототипом значительно снижается степень одревеснения срединных пластинок волокон (с 27 до 16% ) и общее содержание лигнина (с 2,84 до 2,07% ), при этом гемицеллюлозы, которые оказывают положительное влияние на качество волокна, сохраняются в большей степени, а целлюлоза практически предохраняется от деструкции. Удельная вязкость медно-аммиачных растворов целлюлозы ровницы способствует резкому повышению прядильной способности волокна по сравнению с прототипом. Как следует из табл. 2, после обработки ровницы по заявляемому сульфитно-щелочному способу по сравнению с известным способом щелочной варки обрывность в прядении снижается с 74 до 10 обрывов на 100 веретен в час, при этом значительно повышается качество пряжи. По показателям физико-механических свойств пряжа относится к группе специальная льняная I сорта СЛ 1.

Уменьшение концентрации компонентов Na₂CO₃, NaOH, Na₂SO₃ в варочном растворе, а также их увеличение за пределами указанного диапазона приводит к ухудшению свойств ровницы. Сульфитно-щелочная варка ровницы по режимам 1 и 3 (табл. 1) менее эффективно удаляет лигнин из волокна и снижает степень одревеснения срединных пластинок, при этом в большей степени растворяются гемицеллюлозы. Это приводит к ухудшению прядильной способности льняной ровницы.

Обработка ровницы по заявляемому сульфитно-щелочному способу улучшает внешний вид пряжи. Как следует из табл. 1, после сульфитно-щелочной обработки значительно повышаются координаты цвета волокна. Это обусловлено эффективным удалением аморфных нецеллюлозных компонентов с поверхности волокна-лигнина, пектинов и белков. Очистка поверхности волокна приводит к значительному повышению координаты Z и появлению блеска. (56) Справочник по химической технологии обработки льняных тканей/Под ред. Г. И. Фридлянд, М. , Легкая индустрия, 1973 г. , с. 55-56.

Регламентированные технологические процессы обработки ровницы, пряжи и ткани (методические указания). М. , ЦНИИТЭИлегпром, 1982 г. , с. 6-7.

Использование: текстильная промышленность. Сущность изобретения: воздушно-сухую ровницу обрабатывают водным раствором триполифосфата натрия с концентрацией 0,3 - 0,6 г/л и превоцела с концентрацией 0,2 - 0,3 г/л при температуре 60 - 65С в течение 15 мин. Осуществляют варку. Для этого температуру поднимают в течение 10 - 20 мин до 93 - 95С. Варку ведут в растворе, содержащем кальцинированную соду 18 - 24 г/л, щелочь 3,8 - 4,4 г/л, сульфит натрия 6 - 15 г/л. Варку продолжают в течение 60 - 120 мин при температуре 93 - 95С. Промывают водным раствором триполифосфата с концентрацией 0,3 - 0,5 г/л при температуре 65 - 70С в течение 15 мин. Нейтрализуют раствором уксусной кислоты при температуре 40С. 2 табл.

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЛЬНЯНОЙ РОВНИЦЫ К МОКРОМУ ПРЯДЕНИЮ, включающий варку воздушно-сухой ровницы в водном растворе, содержащем кальцинированную соду, едкий натр и сульфит натрия, промывку водным раствором триполифосфата при 65 - 70^oС в течение 15 мин, нейтрализацию раствором уксусной кислоты с последующей промывкой водой в течение 10 мин, отличающийся тем, что перед варкой воздушно-сухую ровницу дополнительно обрабатывают водным раствором триполифосфата натрия с концентрацией 0,3 - 0,6 г/л и поверхностно-активного смачивателя неионогенного типа - превоцела с концентрацией 0,2 - 0,3 г/л при 60 - 65^oС в течение 15 мин, варку осуществляют с подъемом температуры до 93-95^oС в течение 10 - 20 мин при следующем соотношении компонентов водного раствора, г/л:
Кальцинированная сода 18 - 24
Едкий натр 3,8 - 4,4
Сульфит натрия 6 - 15
Вода До 1 л
и продолжением варки в течение 60 - 120 мин при той же температуре, промывку водным раствором ведут при концентрации триполифосфата натрия 0,3 - 0,5 г/л, а нейтрализацию - при 40^oС.