Беление тканей и пряжи заключается в изменении и удалении тех примесей, которые придают природным волокнистым веществам в их естественном виде (или в том состоянии, в каком они идут в пряжу и ткани) ту или другую окраску. Примеси эти весьма различны в различных прядильных веществах растительного и животного происхождения, а поэтому и способы беления неодинаковы, тем более что белящие вещества, подобные белильной извести (см. это слово), не действующие на волокна клетчатки, глубоко изменяют животное волокно. Шерсть и шелк в практике редко отбеливаются до столь большой чистоты, до какой легко отбеливаются полотняные и хлопчатобумажные ткани, а потому, приводя несколько замечаний (в конце статьи) о белении шерсти и шелка, мы остановимся, главным образом, на белении хлопчатобумажного миткаля, как наиболее типическом случае, ограничиваясь описанием практических приемов, потому что теория беления и химические процессы, при них совершающиеся, до сих пор мало исследованы.
Волокна хлопка (см. Волокно, Хлопок), представляя под микроскопом плоские извитые цилиндры, содержат посередине каналец, местами суживающийся до полного прекращения; чаще всего этот каналец пустой, но иногда попадаются в нем жировые капельки, а в волокне из незрелых коробок каналец не замечается, и такое волокно не имеет характерных завитков, более жестко и не принимает некоторых красок, хорошо ложащихся на зрелом волокне. Снаружи волокно покрыто различными камедистыми и воскообразными, более или менее окрашенными веществами, вследствие чего оно непрозрачно, хотя клетчатка, из которой оно состоит, почти бесцветна и слабо просвечивает. Но только крепкие (концентрированные) кислоты изменяют, нарушают крепость и разрушают волокна хлопка, но то же производят и минеральные кислоты, разбавленные водой, указывая на то, что при белении не следует употреблять концентрированных растворов кислот или долго держать ткани даже в слабых, потому что кислота концентрируется в самой ткани и тогда разрушительно действует на нее. Такое же разрушительное влияние имеют слабые кислотные растворы на ткань при быстрой сушке последней. Из органических кислот — уксусная и винно-каменная вовсе не действуют на хлопок, тогда как щавелевая производит такое же влияние, как и минеральные кислоты. Сухой газообразный хлор вовсе не действует на хлопок, а в присутствии влаги, через посредство кислорода, производит окисление. При продолжительном действии хлора на хлопчатобумажные ткани или когда последние только отчасти погружают в раствор хлорной извести и затем выставляют на воздух, состав хлопка несколько изменяется: количество углерода уменьшается, а кислорода увеличивается, и в этом виде он носит название оксиклетчатки (см. Волокна растений). Последняя обладает свойством поглощать красящие пигменты из растворов, играя роль протравы. Свойство это в красильном деле имеет очевидную важность.
Искусство Б. так же старо, как и само прядильное производство; в древности для этого употребляли щелок из растений, мочу животных и, наконец, прибегали к влиянию солнца, выстилая товар на луга, где под действием света и влаги происходило медленное отбеливание. Обработка щелочами, промывание водой, выстилание на лугу повторялись по несколько раз, пока ткань не приобретала желаемой белизны, что тянулось более полугода. Само собой разумеется, что столь продолжительная операция требовала много свободного пространства и тяжело ложилась на стоимость товара. Такой луговой способ беления применялся повсеместно до конца прошлого столетия, когда французский химик Бертолет в 1784 г. впервые воспользовался открытым тогда хлором. Непосредственные опыты убедили названного ученого, что хлор является весьма энергичным средством разрушения красящих начал и, следовательно, может способствовать ускорению и удешевлению Б. тканей. Предложенный им способ, особенно после дальнейшего изучения предмета, стал давать благотворные результаты, упростив процесс Б. Первоначально хлор употреблялся в газообразном состоянии; но очень скоро Бертолет нашел более удобным заменить его водным раствором, а вслед за тем найдено, что растворы щелочей поглощают большое количество хлора, освобождая его при разбавлении кислотами. Это уже представляло значительный шаг вперед, так как сделалось возможным в этом состоянии особо приготовлять белящую жидкость и пользоваться ею по частям. Это было важно потому, что добывание газообразного хлора сопряжено со многими неудобствами для мануфактуристов. Такие растворы прежде всего начали готовить близ Парижа в Жавеле, именем которого (см. Жавелевая вода) и поныне называется весьма распространенная щелочная вода, насыщенная хлором. Такую воду и поныне применяют особенно при мытье белья. Работы других ученых в том же направлении еще более упростили процесс пользования хлором. Так, в 1799 г. Тенану в Англии удалось приготовить раствор хлора в известковой воде, а затем и сухую белильную известь (см. это слово), благодаря твердому виду которой и приготовлению ее заводскими способами, процесс Б. тканей и пряжи принял широкие размеры. Сущность дела осталась той же и поныне, хотя и предложено много новых комбинаций.
Хлопок подвергается Б. главным образом в виде ткани и реже в виде пряжи. Хлопок в своем естественном виде содержит не более 5% примесей, состоящих из пептоновых и белковых соединений, хлопкового воска и маргариновой кислоты; бумажная же ткань, по выходе из фабрики, заключает примесей иногда около 30%, состоящих главным образом из жирных веществ, мыла, крахмала, глины, железных и медных соединений с органическими кислотами и проч., от которых в совокупности и зависит серый цвет суровой ткани. Чтобы обесцветить красящие начала необходимо прежде всего удалить жирные и смолистые вещества, препятствующие этому процессу, что достигается обработкой щелочами и затем промыванием водой. Для большей осторожности, чтобы от слишком сильных обезжиривающих и обесцвечивающих реактивов не пострадало достоинство волокна, представляется полезным действовать ими попеременно, то одними, то другими средствами, достигая цели медленно и постепенно. При Б. ткани и пряжи необходимо иметь в виду назначение, которое они получают: если они поступят в продажу без окраски, то должны быть совершенно белы, без пятен и без желтоватого оттенка; в противном же случае, смотря по цвету назначенной краски, ткань или пряжа, могут быть выбелены не так тщательно.
Прежде чем приступить к Б., куски отбеливаемых тканей клеймятся и сшиваются концами, чтобы получить один длинный кишкообразный кусок, который автоматически проходит через различные ванны. Клеймо наносится такой краской, которая бы не сошла при белении.
Как бы хорошо ни была приготовлена пряжа, но на ней остается масса мелких усиков, волосков и проч., которые выбиваются из плетения и выдаются с поверхности ткани. При печатании таких тканей выдающиеся волокна препятствуют чистоте рисунка и вообще портят вид и достоинство ткани. Чтобы избегнуть этого неудобства, необходимо перед Б. уничтожить на ткани эти волоски, что достигается либо стрижкой на особых машинах, либо опаливанием, как описывается при тканях (см. это слово). После того как ткань получает желаемую гладкую поверхность, приступают к обезжириванию и белению ее.
Обезжиривание бумажных тканей производится химической обработкой их едкими щелочами с последующей за тем промывкой водой, причем эта операция, имеющая целью удаление жирных и камедистых веществ и перевод их в растворимое состояние, повторяется несколько раз. Предварительно, однако, предпочитают ткань вымочить в течение суток в теплой воде, чтобы вызвать брожение, разрушающее крахмальные части. Если же ткань была сильно проклеена, то вымачивание повторяется, затем ее промывают водой и пропускают через ванну с известковым молоком, содержащим 5% извести, относительно веса обрабатываемого материала. Отсюда ткань проводится в бучильные котлы, где она укладывается таким образом, чтобы весь щелок прошел через нее. Бучение производится в толстых, герметически закрывающихся котлах или чанах при давлении от 2 до 3 атм. Иногда оно производится и в открытых котлах; но при этом необходимо, чтобы ткань все время вполне была погружена в раствор, потому что при доступе воздуха едкая известь разрушительно действует на ткань. Бучение продолжается от 6 до 8 часов; затем щелок выпускают из котла, а ткань тщательно промывают на специально к этому приспособленных промывальных машинах для удаления извести. Для окончательного уничтожения следов щелочи, ткань пропускают через слабый раствор соляной кислоты в 1° Б., отжимают и затем промывают водой, даже двукратно, подобно предыдущему. После кислой ванны ткань подвергают новому бучению в смоляной воде, состоящей из 5—6 кг кальцинированной соды с 1½—2 кг канифоли на каждые 100 кг ткани. Распустив в воде эту смесь, кипятят в ней ткань в продолжение 5—6 часов. На некоторых фабриках упомянутая смесь заменяется одним едким натром. По окончании кипячения спускают воду и операцию продолжают с другим раствором, содержащим 1% кальцинированной соды. После этого обезжиривание считается оконченным. Ткань промывают тщательно, и затем начинается химическая отделка или обесцвечивание. Чтобы произвести разрушение пигментов, окрашивающих волокно или ткань, нужно употребить довольно сильные реагенты, но экспериментальным путем найдено, что этой цели можно достигнуть, если подвергать обезжиренную ткань совокупному действию воздуха, света и влаги. Давно уже известно, что влажная ткань, выставленная на солнце, понемногу отбеливается, причем замечено, что при солнечной погоде, на лугу во время роста травы и при сильных росах Б. идет лучше, чем в пасмурную и сухую погоду и при отсутствии растительности; в те времена года, когда осаждение росы идет сильнее, процесс лугового Б. тоже происходит энергичнее. Этими наблюдениями пользовались долго, не умея объяснить их причину; ныне же появляется некоторая возможность дать себе отчет в совершающемся, хотя вопрос все-таки не разрешен во всех своих частях. Не подлежит сомнению, что луговое Б. заключается в окислении красящих начал волокна и в переводе их в растворимое состояние. Ткань, после выстилания на лугу, промывается и вновь выстилается; затем опять промывается и опять выстилается до окончательной отбелки. Процесс, происходящий при этом, представляется в таком виде, что красящее начало под влиянием трех вышеуказанных деятелей сгорает; продуктами этого сгорания являются частью углекислота и вода, частью же растворимые соединения, удаляемые промывкой; сама же клетчатка волокон при этом вначале вовсе не изменяется, то есть красящее вещество сгорает прежде ее. Допуская это объяснение, нужно предполагать, что при очень продолжительном Б. такому же тлению может подвергнуться и самая ткань, что в действительности и подтверждается. Неясным в этом толковании является лишь способ действия кислорода воздуха, так как он сам по себе, без света и влаги, вовсе не производит беления. Поэтому полагают, что действует лишь тот кислород, который появляется от разложения озона или перекиси водорода (см. эти слова), находимых в росе, тем более, что многие химические реакции этих веществ очень сходны с реакциями хлора.
Неудобство лугового Б. заключается в его крайней продолжительности, а потому для ускорения процесса чаще употребляют хлор в виде белильной (хлорной) извести (или белильного порошка), которую распускают в воде и употребляют ее осветленный раствор. Распускание белильной извести производится либо в чанах и цистернах с перемешивателями, либо в простом приборе, состоящем из продырявленного бочонка с хлорной известью, горизонтально укрепленного над чаном таким образом, чтобы часть бочонка находилась в воде. Вращая бочонок вокруг горизонтальной оси, можно произвести полное выщелачивание. Крепость раствора обуславливается родом товара, но обыкновенно стараются употреблять слабые растворы, предпочитая, в случае надобности, повторить операцию. Последняя производится на холоде, но иногда раствор подогревают до 15—20° Ц.; прежде она велась в открытых чанах, но теперь пользуются промывальными машинами. По окончании этого процесса, ткань промывают водой, а иногда даже прямо направляют в кислую ванну с серной кислотой в 1—2° Б., откуда она идет в промывальную машину для удаления следов серной кислоты. Рекомендуется заканчивать промывку в кислоте с 1 граммом на литр и затем в кипятке. Операция Б. заканчивается расправлением ткани и ее сушкой, производимой над нагретыми барабанами. Здесь следует сказать, что если сушку вести быстро, то происходит затвердение отдельных волокон и даже слипание нескольких вместе, что крайне вредит гибкости и мягкости товара; медленная сушка дает лучшие результаты (объяснение см. в статье Волокна растений). Перед печатанием ткань иногда подвергают новой стрижке для удаления волосков и пуха, образовавшихся на ткани при упомянутых процессах, или оставшихся после опаливания. Для окраски ткани в адрианопольский или другой сплошной цвет, ее редко отбеливают окончательно, ограничиваясь 2—3 кипячениями со щелоками; операция продолжается 2—3 часа, затем ткань промывается и проводится в ванну с кислотой в 1—2° Б., снова промывается и высушивается, если не будет окрашиваться немедленно.
В Лонкшире для Б. употребляют следующие операции: 1) бучение в извести, 2) промывку, 3) пропускание через кислоту, 4) промывку, 5) бучение с кальцинированным натром, 6) промывку, 7) химическое Б., 8) промывку, 9) пропускание через кислоту, 10) промывку, 11) кипячение с содой, 12) промывку, 13) химическое Б., 14) промывку, 15) пропускание через кислоту и 16) промывку и сушку. В процессе Б. тканей и пряжи было сделано весьма много усовершенствований, значительная часть коих касается приборов и аппаратов, употребляемых при этом, и в них действительно сделано много серьезных улучшений; что же касается до реагентов, то, несмотря на неоднократные предложения других соединений взамен практикуемых, ни одно из них не получило значительного применения, так как в сущности все новые процессы сводились к старым — действию щелочей и хлора, которые для Б. оказываются незаменимыми.
Как исключение в этом отношении является способ Томсона, предложенный последним лет семь тому назад. Он заключается в том, что товар, помещенный в герметически закрытом сосуде, подвергается попеременно действию раствора белильной извести и угольной кислоты. Последняя впускается в котел, где лежит миткаль в растворе белильной извести, причем этот раствор вытесняется в особый резервуар. Спустя некоторое время производится обратное действие: в котел накачивается раствор белильной извести [1]), и вытесняется угольная кислота. Майер тоже одновременно с этим предложил для обезжиривания заменить известь едким натром в герметически закрытых резервуарах. Он употребляет раствор этой щелочи крепостью 2—3° Б., содержащий 0,5—1% щелочи. Ткань лежит в нем около 5 часов под давлением 0,27 атм., после чего она промывается сначала горячей, а потом холодной водой. Употребление пара при обработке ткани едким натром было дело новое и с успехом применено к производству. Так называемый процесс Майер-Томсона есть соединение двух упомянутых выше процессов, как бы взаимно дополняющих друг друга. Принципы этих процессов не были новостью, но хорошая сторона предложения Майер-Томсона заключалась главным образом в приспособлениях, значительно сокращающих продолжительность Б., и в других существенных удобствах, как, например, в ведении непрерывного Б.: ткань проходит через 12 разных чанов со скоростью 55 м в минуту. Процесс Б. продолжается только 10—12 часов; он очень экономичен и удобен, в особенности там, где очень много воды. Профессор Лунге предложил уксусную кислоту (или вообще слабую органическую кислоту, например муравьиную) взамен минеральных кислот и угольной кислоты. Ее можно употреблять до или после белильного порошка, или даже вместе с его раствором; она освобождает хлорноватистую кислоту с образованием растворенной уксусно-известковой соли; хлорноватистая же кислота, выделив кислород (т. е. окислив вещества, изменяющиеся при белении), переходит в соляную кислоту, которая, действуя на уксусно-кальциевую соль, вновь освобождает уксусную кислоту и затем снова повторяются упомянутые выше реакции.
Упомянем еще о некоторых способах, предлагавшихся для Б. тканей. Б. посредством электричества основано на разложении хлористых соединений с освобождением хлорноватистой кислоты. Эрмит употребляет для этого хлористый магний, другие употребляют поваренную соль, третьи предлагают разлагать воду и утилизировать выделяющийся кислород для Б., но ни одно из этих предложений не нашло себе до сих пор промышленного применения. Употребление перекиси водорода тоже не нашло себе применения, вследствие дороговизны ее приготовления.
Есть еще способ обезжиривания хлопка посредством растворения его жирных примесей в бензине, керосине, терпентине и т. п. маслах вместе с мылом или щелочами; но и эти предложения пока не нашли себе осуществления в фабричных размерах. Окончательно отбеленный миткаль, если он поступает в продажу белым, подвергается еще аппретированию, состоящем в пропитывании его крахмальной массой, к которой прибавлено небольшое количество ультрамарина, с целью прикрыть впечатление от следов красящих веществ, на случай, если бы они еще могли остаться (см. Аппретура).
Волокна льна (см. это слово) после их превращения в пряжу и ткани, содержат значительно больше посторонних частей, чем хлопок, а именно, в них находят до 25% посторонних веществ — кроме клетчатки, тогда как хлопок содержит их в количестве не превышающем 5%. Однако же, природа примесей в обоих волокнах одна и та же. Из этого очевидно, что способы беления здесь те же, как у хлопка, но для очистки льна требуется больше времени, реактивов и более сложные процессы.
Б. подвергаются как ткани, так равно пряжа и нитки. Иногда пряжу отбеливают только наполовину и затем добеливается ткань. Б. льняных тканей иногда начинают с квашения, причем развивается брожение и происходит разложение части подмесей с образованием уксусной и др. кислот, действующих на клейковину ткани. По окончании брожения ткань из квасильного чана поступает в промывальную машину для удаления растворенных частей. При этой операции ткань, смотря по качеству, теряет от 13 до 18%. Следующая после квашения операция есть бучение, состоящее в вываривании ткани в растворе натровой щелочи. Оно производится в железном котле с ложным дном, на которое накладывается товар. Щелок, крепостью около 2° Б., наливают сверху, чтобы он проник повсюду, и затем начинается его кипячение с помощью пара под давлением около 1,25 атм. в продолжение 2—3 часов. По окончании варки товар вновь подвергается тщательной промывке и выстилается на лугу, где он остается 2—3 суток, смотря по погоде. Бучение с последующим за тем промыванием и выстиланием на бельнике повторяется 6 и более раз, смотря по товару, причем крепость щелока и продолжительность бучения постепенно уменьшаются: первая от 2° до ½° Б., а вторая до ½ часа. При выстилании на лугу обращается внимание, чтобы ткань выставлялась на солнце то одной, то другой стороной и разравнивалась, во избежание образования складок.
Когда описанными процессами ткань достаточно отбелилась, ее в сухом виде укладывают в ванну с разбавленной серной кислотой удельного веса 1,015. Отсюда ткань переходит на промывальные машины, где она под молотами промывается около получаса. Затем ткань поступает на обмыливание, имеющее целью, между прочим, облегчить удаление кострики механически. После обработки в мыльной воде ткань подвергается новому бучению в слабом щелоке (около ½° Б.), новой промывке под молотами и сушке на лугу, после чего вносится в ванну с упомянутой выше жавелевой водой и остается в ней около 12 часов. Последняя операция после промывки водою повторяется вновь; затем Т. промывается смесью щелока с мыльною водою. Для тяжелого товара следует вторичное намыливание, новое бучение с промывкою водою и выстиланием на лугу, вторая вымочка в жавелевой ванне и повторение дальнейших операций. В новейшее время описываемые процессы несколько упростились и производятся в следующей последовательности. Для 1500 кг сурового или небеленого полотна требуется: 1) кипячение в известковом растворе при низком давлении в продолжение 14 часов со 125 кг извести на 2000 литров воды; промывка; 2) вымочка в продолжение 2—6 часов в слабом растворе соляной кислоты (удельный вес — 1,0025); промывка; 3) кипячение в растворе едкого натра и смоляного мыла по 30 кг на 2000 литров воды 8—10 часов, а потом в такой же ванне с меньшим содержанием натра и мыла (по 15 кг) в продолжение 6—7 часов; промывка; 4) выстилание на лугу на 2—7 дней, смотря по погоде; 5) вымочка в продолжение 4—6 часов в слабом растворе белильного порошка (удельный вес — 1,0025); промывка; 6) вымочка в кислой ванне 2—3 часа с серной кислотой (удельный вес — 1,005); промывка; 7) кипячение в продолжение 4—5 часов в 2000 литрах воды с 8—13 кг едкого натра; промывка; 8) выстилание на лугу на 2—4 дня; 9) вымочка в продолжение 3—5 часов в слабом растворе белильного порошка (удельный вес — 1,00125); промывка.
После этого полотна осматривают и достаточно отбеленные куски только пропускают через кислую ванну и промывают, а недостаточно отбеленные куски подвергают еще следующим операциям: 10) обработке с раствором мягкого мыла; 11) выстиланию на лугу на 2—4 дня; 12) вымочке в продолжение 2—4 часов в растворе белильного порошка (удельный вес — 1,0006); промывке; 13) вымочке в ванне с серной кислотой (удельный вес — 1,005) и 14) промывке, отжимке и сушке. Если желают получить полубелые ткани, то при Б. ограничиваются следующими операциями для 1500 кг пряжи: 1) кипячение 3—4 часа в растворе 150 кг прокаленной соды; промывка и прожимка; 2) обработка в растворе белильного порошка (удельный вес — 1,0025); промывка; 3) вымочка в продолжение 1 часа в растворе серной кислоты (удельный вес — 1,005); промывка; 4) кипячение в продолжение 1 часа в слабом растворе соды; промывка; 5) обработка в слабом растворе белильного порошка; промывка; 6) вымачивание в слабом растворе серной кислоты (удельный вес — 1,005); промывка и сушка. Для более полного отбеливания 4, 5 и 6 операции повторяют несколько раз, причем между 4 и 5 операциями пряжу выстилают на лугу на несколько дней (Thorpe, «A dictionary of applied chemistry»).
Здесь описан только общий ход Б. льняных тканей; но на разных заводах, смотря по личному опыту мастеров, часто отступают не только от указанного порядка, а даже относительно крепости употребляемых растворов. Б. пряжи производится так же, как и тканей, с той только разницей, что она не промывается в машинах под молотами, а лишь прополаскивается в воде и промывается скручиванием мотков. Отбеленный льняной товар подвергается еще окончательной отделке, состоящей в проклейке его крахмальным клейстером, салом и синькой; для придания ткани блеска и мягкости к упомянутой смеси прибавляют еще сало или его заменяют стеариновой кислотой. Затем ткань просушивается и мнется в пестовой машине под деревянными кулаками.
Из прядильных материалов животного происхождения шелк (см. это слово) заключает в себе сравнительно с растительными волокнами довольно мало посторонних примесей; зато в шерсти они достигают до 70% и главная их часть удаляется при мытье шерсти, которое будет подробно описано под словом шерсть; но жирные вещества содержатся еще и в мытой шерсти, равно как и в шерстяной пряже и тканях. Обезжиривание их также будет описано в статьях о шерстяной пряже и тканях.
Б. шерстяной ткани и пряжи, полученных из шерсти, имеющей по природе своей уже белый (а, например, не черный) цвет, производится с помощью сернистой кислоты в виде газообразного ангидрида или в виде водяного раствора. В первом случае в особых камерах с перекладинами или вешалками для развешивания сырых отбеливаемых предметов ставятся горшочки с серой, в которых последняя сгорает, наполняя закрытую камеру сернистым газом. Сернистый газ, проникая в сырую пряжу или ткань, образует в ней с красящими веществами новые сложные соединения. Окуривание продолжается около 10 часов, после чего ткань промывается в щелочной воде с мылом. Эта операция повторяется несколько раз, пока не будет достигнута желаемая степень белизны. Если ткань тонка и не требует усиленного Б., то операция производится следующим образом: в камере укрепляется ряд роликов так, чтобы ткань, перекинутая через них, проходила по камере несколько раз. Она вводится туда через узкую щель в боковой стенке, проходит по направляющим роликам 10—15 раз через всю камеру и удаляется из нее через ту же щель, в которую вошла. Регулируя скорость движения ткани в камере, Б. можно вести довольно успешно.
Более благоприятные результаты получаются от употребления перекиси водорода вместо сернистой кислоты, но этот реагент настолько дорог, что им можно пользоваться только для высоких сортов тканей. Отбеленные им предметы вполне сохраняют свою белизну и после промывки в слабых растворах щелочей. Беление шелка сходно с белением шерсти и будет описано при шелке и шелковых тканях (см. также Сернистая кислота для беления).
Статья составлена по следующим источникам: «The Printing of Cotton Fabrics by Antonio Sancone»; «Беление, окрашивание и ситцепечатание» Дидковского и Фурмана; «A Dictionary of Applied chemistry», by Thorpe; «Grand Dictionaire universel du XIX siècle», par P. Larousse etc. См. также Белильная известь, Лен, Хлопок, Хлор, Шелк и Шерсть.
- ↑ Химический смысл этого способа действия состоит в том, что угольная кислота (как кислота химически мало энергическая) действует на белильную известь иначе (а именно освобождает хлорноватистую кислоту, а не хлор), чем действуют минеральные кислоты, вытесняющие единовременно и хлористый водород, и хлорноватистую кислоту, которые дают от взаимодействия свободный хлор (см. Менделеев, „Основы химии“, о хлорноватистой кислоте). — Δ.