Бучение

б

БУЧЕНИЕ растительных волокнистых материалов состоит в варке их при обыкновенном или повышенном давлении в растворах щелочей (едкого натра, едкой извести, соды, мыла) в железных котлах или деревянных чанах для удаления жиров, восков, минеральных масел и т. п. примесей, с целью подготовки этих волокнистых материалов к белению и к другим процессам облагораживания.

Химические процессы при бучении хлопка. Хлопок содержит в качестве естественных примесей жиры, воск и азотсодержащие вещества. По анализам Баумана, в хлопках (американском, ост-индском, египетском) содержится восков и жиров 0,35—0,42%, азотсодержащих веществ 0,53—0,68%, золы 0,12—0,25%, целлюлозы 90,8—91,35%, влаги 7,5—8,0%. Кроме того, в хлопковой пряже и ткани встречаются минеральные масла, а в ткани еще остатки шлихты. Хлопковая ткань, служащая подкладкой при печатании, содержит (после расшлихтовки, промывки) остатки печатных красок (протравы, масла, загустки, красители и др.). Все эти вещества (кроме красителей, которые удаляются главным образом при белении) должны быть удалены при бучении, так как их присутствие не дает возможности волокнам смачиваться при различных процессах облагораживания, в частности при белении, и кроме того сообщает волокнам некрасивый вид.

При варке, особенно под давлением, с едким натром и известью происходит омыление жиров, отчасти восков (с образованием мыл), эмульгирование их и минеральных масел, растворение гидратов окисей Аl, Сг, Sn, кремневой кислоты, значительной части красящих веществ, а при варке с содой и мылами происходит главным образом эмульгирование жиров, минеральных масел, отчасти восков. В настоящее время считают (М. М. Чиликин), что роль щелочного бучения с едким натром заключается отчасти 1) в омылении жиров (глицеридов олеиновой, стеариновой и пальмитиновой кислот), восков (эфиров церотиновой, карнаубиловой и мелиссиновой кислот), 2) в образовании щелочных солей кислот, получившихся при распаде азотсодержащих веществ, 3) в образовании щелочных солей, получившихся при распаде пентозанов, гексозанов, крахмалистых веществ, а главным образом 4) в эмульгировании и переведении в коллоидный раствор а) углеводородов: С30Н62 и близких к нему, б) спиртов: госсипилового, церилового, карнаубилового, в) восков. При этом хорошими эмульсаторами являются Na-соли пальмитиновой, олеиновой, стеариновой кислот, образующихся при варке при повышенном давлении вследствие омыления жиров хлопка, и соли органических кислот (дипепсиды аминокислот), получающиеся при распаде азотсодержащих веществ хлопка. Поэтому, по мнению М.М. Чиликина, прибавление посторонних эмульсаторов (контакта, перпентола и др.) в этих случаях излишне; при варке при низких давлениях прибавление их является желательным. Относительно действия на жиры при бучении едкого натра, едкой извести, соды имеются работы Шейрера; на основании этих работ установлено, что едкий натр омыляет жиры вдвое быстрее, чем сода, причем прибавление канифольного мыла к едкому натру ускоряет омыление, а к соде - нет. Скорость омыления увеличивается от повышения температуры. Прибавление соды к едкому натру несколько ускоряет омыление, вероятно, вследствие того, что сода действует на жиры слабо эмульгирующим образом. Едкая известь омыляет жиры несколько быстрее, чем едкий натр.

На практике бучение хлопка производят с едким натром, содой, смесью их или с едкой известью. Последняя, омыляя жиры, образует кальциевые мыла, которые нерастворимы в воде. Чтобы перевести их в растворимое состояние, хлопок после известковой варки кислуют серной или соляной кислотой; кальциевые мыла при этом переводятся в соответствующие им жирные кислоты; после этого хлопок варят с едким натром или содой, часто в присутствии канифольного мыла, для образования из жирных кислот растворимых в воде натриевых мыл. Бучение с едким натром имеет то преимущество перед бучением с известью, что оно производится быстрее и не сообщает товару жесткости, но зато бель, получаемая при последующем белении хлопка, является после известкового бучения более стойкой; для бельевого товара до сих пор широко применяют известковое бучение, так как хлопковые ткани, выпускаемые для белья, должны иметь хорошую и устойчивую (при лежке) бель. По Галлеру, такую бель имеет ткань, отваренная с известью и содой с последующей спиртовкой (имеет 87,7% белого цвета по сравнению с белым цветом BaSО4, принимаемым за 100%); близка к ней, в смысле белизны, ткань после бучения с отработанным едким натром (имеет 90,4% белого цвета). Фрейбергер считает, что устойчивость бели зависит не от содержания жиров и восков в хлопке, а от оксицеллюлозы: если удается избежать ее образования, то бель будет устойчивой. Оксицеллюлоза легко образуется при варке с едким натром или отработанным щелоком, если из бучильных котлов не удалить воздух. Во избежание образования оксицеллюлозы необходимо перед бучением весь воздух удалить из бучильных котлов. Это достигается продувкой бучильных котлов паром.

Бучение хлопка производят с различными концентрациями едкого натра, извести, соды, при различных продолжительности и давлениях в зависимости от целого ряда обстоятельств, о которых сказано ниже. Профессором В. Г. Шапошниковым были сделаны попытки (пока только лабораторным путем) выяснить оптимальное количество едкого натра, давление, температура и продолжительность, необходимые при бучении хлопка. Оказалось, что наиболее рациональным является бучение с 3 % едкого натра (по весу хлопка) при давлении в 2 atm в течение 6 часов.

Хорошо отваренный хлопок, по данным Швальбе, должен содержать: азота 0,05—0,1%, свободных жирных кислот 0,1—0,15%, мыл - следы, золы 0,05—0,25%. У плохо отваренного хлопка содержание азота может достигать 0,25—0,35%, свободных жирных кислот 0,35—0,7%, мыл 0,25—0,5%, золы 1%. Потеря в весе после бучения 4—8,5% при варке без доступа воздуха, а в присутствии воздуха - до 12%.

Химические процессы при бучении льна. Лен, по анализам Л. Герцога, содержит 85,4% целлюлозы, 7,2% пектиновых, дубильных и красящих веществ, 4,4% протеинов, 1,6—2,1% восков и, следовательно, в нем значительно больше примесей, чем в хлопке. Эти примеси отличаются не только в количественном, но и в качественном отношении: здесь имеются, кроме жиров и восков, еще пектиновые вещества. По данным Эрлиха и Шуберта, пектиновые вещества льна при гидролизе дают гидропектин, состоящий из полисахарида - гексапентозана (галактан - фруктозан-ксилан - диарабан) и кальциево-магниевой соли пектиновой кислоты (диацетил - арабино- ксило -галакто-димето- кситетрагалактуроновая кислота). Кроме того, в льняной пряже и ткани м. б. минеральные масла, а в ткани - еще остатки шлихты. Химические процессы при бучении льна в общем такие же, как и при бучении хлопка, и заключаются в эмульгировании жиров, восков и минеральных масел, омылении жиров и растворении пектиновых веществ. Однако удаление этих веществ, особенно пектиновых, значительно труднее и сопряжено с разрушением льняного волокна, особенно при неправильной работе. Для удаления их бучение производят в несколько приемов, применяя постепенно уменьшающиеся концентрации щелочей и чередуя бучение со спиртовками и кисловками. Бучение производят с едким натром, содой, смесью их, известью при небольших давлениях (до 1 atm); часто бучение ведут при обыкновенном давлении. При бучении льняной ткани происходят те же процессы, что и при бучении льняной пряжи, но так как льняная ткань содержит остатки шлихты, то перед бучением ее предварительно расшлихтовывают, а затем уже отваривают.

Бучение хлопка. 1) Непряденый хлопок подвергается бучению: а) при изготовлении гигроскопической ваты, б) при изготовлении нитратной целлюлозы (для изготовления пироксилина и нитратного искусственного шелка требуется отваренный, а иногда и беленый хлопок) и в) при белении хлопка перед прядением. Однако прядение беленого отваренного хлопка вследствие удаления жиров и восков представляет известные трудности, и поэтому, если в прядильном отделении работают с беленым хлопком, то его отбеливают по так называемому «холодному способу», т. е. хлопок без предварительного бучения сразу белят раствором хлорноватистокислого натрия или кальция. Перед бучением хлопок, если он был в спрессованных кипах, предварительно разрыхляют на взрыхлительных волчках, а затем уже загружают в бучильные котлы, куда задают раствор едкого натра, соды, либо смесь их, а также эмульсаторы, в роде контакта Т, перпентола, ализаринового масла. Над хлопком д. б. слой раствора щелочи высотой 20—30 см во избежание доступа воздуха, а для того, чтобы хлопок не всплывал, его придавливают перфорированной решеткой. Обыкновенно берут 1—2% NaOH, или 3—5% кальцинированной соды (по весу хлопка), или смесь их и варят в течение 2—6 ч. при обыкновенном или повышенном давлении в вертикальных инжекторных, секционных котлах или же в отбельно-варочных аппаратах (например, Циттауского машиностроительного завода). Перед бучением котлы продувают паром для удаления воздуха. По окончании бучения котлы охлаждают, хлопок промывают водой и подвергают дальнейшей обработке.

2) Бучение пряжи. Хлопковая пряжа может подвергаться бучению: а) в мотках (вязальная, вышивальная, швейная), б) в крестовых шпулях, початках и в) на навоях для основ.

а) Мотки пряжи соединяют друг с другом в виде цепи-жгута и в таком виде равномерно укладывают в бучильные котлы. Бучение производят с раствором едкого натра, содержащим 10—12 г в 1 л (2° Вѐ), в течение 4 часов при давлении 2/3 atm (манометрического). Отношение веса раствора щелока ко всей хлопковой пряже обыкновенно составляет 4:1 или 3:1. Едкого натра берут 3—4% (по весу хлопка), причем его раствора берут столько, чтобы раствор покрывал пряжу выше ее уровня на 20—30 см; для предупреждения всплывания ее покрывают перфорированной решеткой. Перед варкой котел продувают паром для удаления воздуха. После окончания варки щелок спускают, а пряжу промывают водой (в течение 30—45 мин.). В некоторых случаях вместо этого одноварочного способа применяют двухварочный, так как он дает возможность получать более равномерно проваренную пряжу. При двухварочном способе бучение производят два раза, но с менее концентрированными растворами щелока; например, для 1-й варки берут раствор едкого натра 3/4° Вѐ (2,5% по весу хлопка) и варят 5 часов под давлением 1/2 atm. Затем следуют промывка, спиртовка, кисловка, а после этого пряжу опять отваривают и вновь повторяют последующие операции. Для бучения пряжи в мотках применяют вертикальные инжекторные, секционные котлы.

б) Бучение в виде крестовых шпуль и початков производят преимущественно по т. н. упаковочной системе, например, в варочно-отбельном аппарате (Циттауского машиностроительного завода, тип SS), в котором все операции беления (бучение, промывка, спиртовка, кисловка) производят без перекладывания материала. С этой целью крестовые шпули в количестве, например, 500 кг загружают в котел и во избежание деформации закладывают внутри деревянные бруски. Свободное пространство, образующееся между крестовыми шпулями, заполняют хлопковой пряжей, так как в противном случае при циркуляции щелок будет устремляться в эти свободные пространства и отварка будет неровной. Бучение производят с раствором едкого натра (10—12 г в 1 л) при обыкновенном давлении в течение 6 ч. После бучения шпули промывают в этом же котле, а затем спиртуют, промывают, кислуют и снова промывают. Бучение крестовых шпуль производят также в вертикальных инжекторных, секционных котлах под давлением (1—2 atm).

в) Пряжа для основы, находящаяся на навоях, обыкновенно подвергается лишь так называемому «холодному белению», т. е. обработке раствором хлорноватистонатриевой или кальциевой соли при обыкновенной температуре. Все же иногда производят бучение пряжи на навоях, и тогда барабан с основой загружают в открытый деревянный чан или закрытый железный аппарат для отбелки навоев (например, тип RV Циттауского завода или аппарат Тиса), где производят отварку с раствором соды, едкого натра или их смеси (10—12 г в 1 л). После бучения пряжу промывают и подвергают дальнейшим операциям беления.

3) Бучение хлопка в виде ткани. Большая часть хлопка отбеливается в виде тканей, поэтому бучение их имеет большое значение. Ткани подвергают бучению или в жгутах, или врасправку. Последний способ имеет то преимущество перед первым, что при нем достигается равномерное воздействие щелока на примеси хлопка, а, следовательно, и более тщательное их удаление. Однако в конструктивном отношении способ бучения врасправку представляет много трудностей, которые до настоящего времени не устранены, поэтому наибольшим распространением пользуется бучение тканей в виде жгутов.

а) Хлопковые ткани перед бучением в виде жгутов подвергают следующим операциям: 1) браковке (бракуются куски с большим количеством ткацких браков в роде близн, подплетин, недосеков, масляных пятен), 2) клеймению асфальтовым лаком, 3) опаливанию (с помощью раскаленных плит, цилиндров, пламени газовых горелок), 4) расшлихтовке, т. е. удалению шлихты, состоящей главным образом из крахмала (кислотой, едким натром, диастафором, биолазой и т. п.). Хлопковые ткани, служащие в качестве подкладки (чехлов) при печатании тканей, после опаливания поступают предварительно в печатное отделение, а после загрязнения возвращаются в отбельное отделение, где подвергаются кисловке, промывке, обработке раствором едкого натра для удаления протрав и других загрязнений, попавших при печатании. За этими операциями следует бучение ткани с едким натром или с известью. Некоторые сорта товара мерсеризуют суровьем, обыкновенно после бучения, до спиртовки или до расшлихтовки. Различают бучение с известью и с едким натром. В первом случае расшлихтованная и промытая хлопковая ткань жгутом пропитывается в барке типа клало раствором известкового молока и направляется для бучения в бучильные котлы, где равномерно укладывается рабочими (укладка м. б. механизирована, например, с помощью «хоботового устройства»). При бучении обыкновенно берут около 5% извести (по весу ткани). Продолжительность варки 3—12 ч. в зависимости от давления, которое варьирует в пределах от 1/2 до 5 atm. После известкового бучения товар промывают холодной водой и подвергают кисловке (раствором соляной или серной кислоты, крепостью 3/4—2° Вѐ). Кисловка производится на таких же машинах, как и пропитывание известковым молоком, т. е. на клапо, но только стенки их выложены свинцовыми листами. После кисловки ткань подвергают варке с содой, например, берут 5—6% кальцинированной соды, 1,5—2% канифольного мыла и варят 4—12 ч. при давлении 1—3 atm. Затем следует промывка. Бучение с едким натром производят также после предварительной расшлихтовки, промывки. Ткань жгутом пропускают через раствор едкого натра около 2° Вѐ (10—12 г в 1 л, причем едкий натр можно задать непосредственно в бучильный котел) и загружают в бучильные котлы. Применяемые при бучении концентрации едкого натра варьируют в пределах от 1 до 5° Вѐ при продолжительности варки от 1 до 12 часов, при давлении от 1 до 5 atm (чаще 2—3 atm) в зависимости от сорта хлопковой ткани, хода беления (одноварочный, двухварочный способ), конструкции бучильных котлов и других обстоятельств. Для бучения в настоящее время большим распространением пользуются вертикальные котлы (Маттер-Платта, прохоровский, Тиса-Герцига, Вейса, см. Бучильные котлы).

б) Стремление воздействовать более равномерно растворами щелочей на ткань заставило обратиться к способам бучения тканей врасправку. В большинстве случаев бучение жгутом не дает плохих результатов; однако некоторые толстые ворсованные ткани, изготовленные из более ровных номеров крученой пряжи (сатинеты, букскины, бумажные сукна и др.) при бучении и других обработках жгутом могут дать заломы, засечки, замины и т. п. Во избежание этого ткань подвергают действию щелочных растворов врасправку. Для этой цели применяют бучильные котлы Джексона и Энта, Хренникова, Мюнтада и Ровира и другие. Вследствие сложности их конструкции широкого распространения они (а, следовательно, и способ бучения врасправку) не получили.

Бучение трикотажа, гардин, тюля. В виду того, что эти волокнистые материалы не шлихтуются, здесь перед бучением требуется не расшлихтовка, а только замочка, которую производят в самих бучильных котлах (чулочные изделия), в т. н. ступах (тюль) и клало. Замоченный товар закладывают в котел (чулки - дюжинами, тюль - свертками, трикотажи, гардины - жгутом) и подвергают бучению с едким натром, содой или их смесью; например, берут 1,5 % соды и 3 % едкого натра и олеинового мыла и варят 8 часов при давлении в 1 atm (раб.). Для бучения применяют вертикальные инжекторные или секционные котлы и горизонтальные (Маттер-Платта). В некоторых случаях, когда не желают товар перекладывать при белении, бучение производят в так называемых варочно-отбельных котлах (например, Циттауского машиностроительного завода), в которых производят бучение, спиртовку и кисловку.

Бучение льняной пряжи. Операция, называемая обыкновенно на льняных фабриках варкой [бучением на этих фабриках называют обработку содой при сравнительно невысокой температуре (30—80°) с целью нейтрализации кислоты после кисловки], составляет часть операции отбелки, и поэтому ее чередуют с промывками, спиртовками, кисловками и др. Варку при обыкновенном или повышенном давлении (до 1 atm) с растворами соды, частично каустифицированной соды, едкого натра, извести производят несколько раз в зависимости от того, какой степени белизны желают получить пряжу. Различают «вареную», 1/4, 1/2, 5/8, 3/4, 4/4-белую пряжу. Для получения «вареной» пряжи ее отваривают 1—2 и более раз в растворе едкого натра, соды или каустифицированной соды (например, для 1-й варки берут 7%, а для 2-й - 5% соды по весу пряжи). Для получения 4/4-белой пряжи ее подвергают, например, следующим варкам: 1-й варке - с 7—10% соды в течение 3 часов при 1/3 atm, 2-й варке - с 5 % соды, 5 часов при 1/3 atm, 3-й варке - с 2,5% соды, 2,5 часа при обыкновенном давлении, 4-й варке - с 2 % соды, 2,5 ч. при обыкновенном давлении и т. н. бучению с 2% соды, З,5 ч. при 50°. Между этими варками следуют спиртовки, кисловки и промывки. В случае варки с известью 1-ю варку производят, например, с 5% СаО в течение 5 ч. при 1/4 atm; затем следуют: кисловка, промывка и 2-я варка с 4% соды, 5 ч. при 1/4 atm; после спиртовки и кисловки - 3-я варка с 1% соды, 1,5 ч. при обыкновенном давлении, и опять спиртовка, кисловка и два бучения при 40—50° с 1,5% соды, 2—2,5 ч. Во избежание перекладывания пряжи во время беления предлагают все эти операции производить в одном варочно-отбельном аппарате. В нем производят отварку, промывку, спиртовку, кисловку, и при этом удается получить 5/8-белую пряжу. Бучение пряжи производят в вертикальных инжекторных, секционных котлах, а также в варочноотбельных аппаратах (Циттау, Грушвиц).

Бучение льняной ткани составляет часть операции беления и совершается несколько раз, в зависимости от того, какой степени белизны желают получить ткань и из какой пряжи («вареной», 1/4, 1/2, 3/4-белой) она изготовлена. Варку производят с известью (известковая варка), содой, частично каустифицированной содой, едким натром. Применяемые способы бучения (отбелки) разнообразны. При бучении с известью льняную ткань, изготовленную из «вареной» пряжи, опаливают, расшлихтовывают и отваривают с 8% извести в течение 5—6 час. при 1/2 atm, промывают, кислуют соляной кислотой для переведения кальциевых мыл в жирные кислоты; затем следуют 2—3 варки, по 6 ч. каждая, при 1/2 atm с 3—5% соды и 0,5—1% едкого натра; далее спиртуют, промывают, кислуют, стирают с мылом, варят 2—3 часа с 1—2% соды и 0,5% мыла при обыкновенном давлении, промывают, белят в бельнике, опять спиртуют, промывают, кислуют, стирают, затем отваривают в менее концентрированном растворе соды и опять белят в бельнике. Эти операции еще раз повторяют, если товар окажется недостаточно отбеленным. Кроме описанной известковой варки применяют также варку исключительно с едким натром и содой, и в этом случае льняную ткань предварительно опаливают, расшлихтовывают и подвергают следующим варкам (для полной отбелки льняной ткани, изготовленной из «вареной» пряжи): 1-й варке - с 5% едкого натра в течение 5 ч. при давлении 2/3 atm; 2-й варке - с 4% соды и 1,5% едкого натра, 5 часов при 2/3 atm; 3-й варке - с 5% соды и 0,5% едкого натра, 5 ч. при 2/3 atm; 4-й варке - с 2% соды, 4 ч. при 2/3 atm; 5-й варке - с 2% соды при 0,5 atm (между 1 и 2, 3 и 4, 4 и 5 варками следуют спиртовки и кисловки). Варку льняной ткани производят в вертикальных инжекторных, секционных котлах или в горизонтальных Маттер-Платта.

Бучение (кожи), старый термин, под которым разумелся ряд различных по своему значению операций в кожевенном производстве. В настоящее время это название применяется лишь на заводах.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 3 - 1928 г.