Мерсеризация

Мерсеризация, обработка хлопка или вообще целлюлозных волокон крепким раствором едкого натра, NaOH, на холоду, сообщающая волокнам, а с ними и всему изделию характерные изменения. Различают М. без натяжения, применяемую б. ч. в виде первой стадии подготовки целлюлозы к химическим реакциям, например в производстве вискозного шелка (смотрите Вискоза) и М. при натяжении, имеющую специфич. цель— сообщить хл.-бум. пряже или ткани шелковистый блеск.

Действие NaOH на хлопок и происходящие при этом изм нения волокна были впервые наблюдены Мерсером в 1844 г., но техникой не были использованы. Лишь после введения натяжения (Тома и Прево, 1895 г.) М. прочно внедрилась в технику облагораживания волокон и с тех пор все больше распространяется. Получение блеска при М. связано с коренным и устойчивым измене нием структуры хлопкового волокна, вследствие чего эффект М. прочен и не исчезает при последующих обработках хлопка. При действии на хлопковое волокно раствора NaOH концентрацией до 10° Be (6,5%) нет заметного изменения волокна. В растворах NaOH выше 12° Вё (8%) хлопковое волокно, обычно имеющее вид закрученной ленточки, раскручивается. При концентрации раствора NaOH в 22° Вё кроме раскручивания наступает разбухание хлопкового волокна, которое особенно быстро происходит при концентрации NaOH в 24° Вё (17,7%); при этом наблюдается значительное выделение тепла. Набухание хлопкового волокна является характерной особенностью М.; хлопковое волокно при набухании в условиях М. укорачивается на ¹/₄ своей длины. Если мерсеризовать хлопок в виде ткани без натяжения, то она сокращается по длине и ширине ~ 20%, увеличивая крепость на разрыв на 20 и даже 25%. Та же обработка при натяжении сообщает ткани шелковистый блеск и увеличивает крепость только на 10%. Одновременно с набуханием происходит увеличение поверхности волокна. Исследование мерсеризованной целлюлозы показало, что 1) она имеет тот же (эмпирич.) состав, что и обыкновенная целлюлоза, то есть С₆Н₁₀О₅, но по свойствам отличается от исходной, 2) имеет повышенную гигроскопичность, 3) в значительно большей степени, чем немерсеризованная целлюлоза, способна абсорбировать красители, 4) реакционная способность мерсеризованной целлюлозы больше, например она легче гидролизируется и т. д. Все эти свойства мерсеризованной целлюлозы тем сильнее, чем концентрированнее раствор NaOH при обработке, начиная с концентрации выше 10° Вё (6,5%) (но до известного предела). Гигроскопичность мерсеризованного волокна обычно повышается на 2—5 %. Способность мерсеризованного волокна прокрашиваться увеличивается в отношении 140 :100, если за 100 принять количество красителя, поглощенного немерсери-зованным хлопком. Это явление имеет место только для субстантивных, основных, кубовых и сернистых красителей. Для получения одинакового цвета этими красителями мерсеризованный товар требует меньше красителя, чем немерсеризованный. Экономия красителя достигает при евтлых окрасках 10—15%, при темных 25—30% по весу; обработка протравами (глиноземной, хромовой), крашение черным анилином и холодными по ^-нафтолу этой экономии не дают.

Единого взгляда на теорию действия NaOH на целлюлозу до сих пор нет. Сторонники теории образования химических соединений целлюлозы и NaOH в условиях М. дают этому явлению два толкования. На основании некоторых химич. реакций продукт, получающийся при действии NaOII на ц°ллюлозу в результате химич. взаимодействия, считают голятом целлюлозы типа C₆H₉0₄0Na. Соединение это нг стойко и водою легко и полностью разлагается на целлюлозу и NaOH; доказательством этого взгляда служит реакция образования вискозы (аналогично образованию ксантогеновой кислоты из голята натрия и сероуглерода).

По другому толкованию, при действии крепкого раствора NaOH на целлюлозу получается просто присоединение.Подобное толкование было дано на основании изучения кривых поглощения NaOH волокном, которые при концентрациях NaOH 16—24% в ванне показывают остановку нарастания концентрации NaOH на волокне. Эта задержка соответствует одной молекуле NaOH на две молекулы целлюлозы, то есть соединению типа (С₆Н₁₀О₅)₂ · NaOH. Химизм этого явления подтверждается также и рентгеноспектро-графич. исследованиями. В противоположность этим взглядам существует также основанное на кривых поглощения понимание процесса мерсеризации как физического распределения NaOH между волокном и ванной, то есть отрицающее всякий химизм. Наконец по третьему взгляду М. рассматривают как явление, состоящее из двух процессов: адсорбции NaOH из водных растворов целлюлозой и явления разбухания, связанного с переходом целлюлозы в новое коллоидное состояние. Максимальное разбухание целлюлозы в момент мерсеризации связывается с значительной адсорбцией NaOH, что на определен, участке кривой поглощения NaOH целлюлозой вызывает остановку.

Распознавание мерсеризованного волокна производят под микроскопом на основании различия волокна до и после М., как указано выше. Кроме того существует несколько химии. методов, например: 1) при обработке хлор-иодистым цинком (иод в йодистом калии + хлористый цинк) мерсеризованное волокно принимает голубовато-черную окраску, не-мерсеризованное волокно остается белым; 2) окрашивают образцы бензопурпурином 4В в присутствии незначительного количества НС1; при этом мерсеризованное волокно остается красным, немерсеризованное получает голубовато-черную окраску. Для количественного определения степени мерсеризации наиболее применим метод Кнехта. По Кнехту, степень М. определяется различием степени поглощения красителя мерсеризованным и немерсеризованным волокном. Обычно берут 3 % бензопурпурина 4В и красят одновременно мерсеризованный и не-мерсеризованный образец в одной ванне с 20% глауберовой соли. Количество красителя, поглощенного волокном, определяют титрованием треххлористым титаном. Отношение полученных чисел определяет количественный эффект М. Измерение блеска мерсеризованной ткани или пряжи производят на ступенчатом фотометре проф. Пуль-фирха (Цейса). Для получения путем М. блеска на практике применяют хлопковое волокно в виде пряжи в мотках, в виде основы и в виде ткани. Эффект М. зависит как от исходного материала, так и от условий М.

Лучшие результаты при М. дают длинноволокнистые хлопки, например египетские и ма-ко. Крутка влияет в слабой степени в смысле повышения эффекта М. Ткани с атласным переплетением дают лучший блеск. Из условий М. наиболее важны: t° М., концентрация раствора NaOH и продолжительность М. Влияние этих условий на эффект М. было определено путем обработки хлопкового волокна разными концентрациями

NaOH при разных темп-pax и в разное время. Эффект М. определялся, по Кнехту, или по поглощению NaOH или по сокращению хлопкового волокна. При этом установлено, что 1) при концентрации NaOH до 6,5% эффекта М. нет, 2) с увеличением концентрации NaOH до 18,8%·—эффект М. сильно растет, 3) при концентрации NaOH выше 18,8% повышение эффекта М. имеется, но недостаточное для использования его на практике, 4) действие NaOH на хлопковое волокно происходит быстро; для отбеленного товара в 30 ск. эффект М. достигает 90%, а в 50 ск. почти заканчивается; для сурового товара эффект М. заметно растет до 3 мин., 5) хорошая ппопитка хлопкового товара раствором NaOH, отжим на машине при М. может сократить указанное время, 6) с понижением t° эффект М. несколько растет, но не настолько, чтобы было целесообразно применять искусственное охлаждение. На практике применяют концентрацию NaOH ок. 20%, если мерсеризуют сухой хлопок, и около 30%, если мерсеризуют влажный хлопок. Для сохранения блеска, полученного при М., необходимо хлопковый товар после обработки NaOH промыть при натяжении же, до снижения концентрации NaOH на хлопке до 6,5%. При этих условиях хлопковое волокно не сокращается и товар можно окончательно промыть без натяжения. Хлопковую ткань мерсеризуют преимущественно вареной, часто беленой и только иногда, например при крашении в черный цвет, в суровом виде. Хлопковую пряжу перед М. отваривают, промывают, отжимают на центрифуге и производят растряску.

М. хлопкового товара производят на специальных машинах, состоящих из приспособления для пропитки товара раствором NaOH и отжима, аппарата для расширения товара и удаления с него NaOH промывкой после М. Машины для М. пряжи имеют два пальца, расположенные горизонтально или вертикально, причем один из них имеет отжимной вал. Пряжа, надетая на пальцы, пропитывается раствором NaOH вначале без натяжения, после чего пальцы раздвигаются, и дальше обработка пряжи происходит при натяжении. При этом работает отжимной вал, к-рый окончательно отжимает NaOH. Обработка раствором NaOH продолжается 100·—180 секунд, после чего на машине происходит горячая промывка пряжи при натяжении, промывка холодной водой и окончательный отжим. Продолжительность всех операций на машине 4,5—5 метров Производительность такой двухсторонней машины, то есть имеющей две пары пальцев, 30—35 килограмм пряжи в 1 час. Наиболее мощные машины для пряжи, карусельные, имеют 8 пар пальцев, расположенных по кругу. Производительность этой машины около 90 килограмм пряжи в 1 ч. Безвозвратный расход NaOH на машинах для пряжи ~ 17%. Машины для М. ткани состоят из плюсовки с 3 отжимными валами, как у каландра, для пропитки ткани раствором NaOH и последующего отжима, и аппарата для расширения ткани—цепной ширилки (смотрите Аппретура текстильных изделии) или ширилки без цепей, которая ширит ткань посредством особых ро ликов, расположенных дугообразно. Ролики машины без цепей подвижны и имеют на поверхности рубчики, которые удерживают ткань от усадки. На этих ширилках начинается промывка ткани от NaOH, который окончательно вымывается в специальном для этой цели аппарате Маттера. На фигуре изображена машина без цепей. Товар, пройдя через расправляющие и тормозящие ролики, пропитывается на первой плюсовке, отжи-

Chemische Technologie d. Baumwolle, Technologie d. Textilfasern, hrsg., von R. Herzog, B. 4, T. 3, Berlin, 1928; H eermann P., Enzyklopadie d. Textil-chemisclien Technologie, Berlin, 1930; G a r d n e r P., Die Mercerisation der Baumwolle und die Appretur der merserisierten Gewebes, 2 Auflage, Berlin, 1912; Sedlaczek E., Die Mercerisierungsverfahren, Berlin, 1928. _w В. Абозин.