Отбеливание

Отбеливание, или беление, весьма распространенный прием работы, применяемый в большинстве случаев как подготовительная перед крашением (см. красильное производство) операция для хлопчатобумажных, льняных, джутовых, шелковых и шерстяных изделий, в писчебумажном производстве, для улучшения внешнего вида мехов, перьев, кости, соломы и т. п.

Наиболее употребительными отбеливающими веществами являются: белильная известь, перекись водорода, озон, сернистая кислота и электролитически приготовляемый из поваренной соли белящий раствор хлорноватисто-натровой соли. Все указанные выше отбеливаемые материалы содержат наряду с другими посторонними веществами: жирами, носками, пектиновыми веществами и т. н. также и естественные пигменты, которые и придают даже очищенному от примесей волокну неприятный вид и, конечно, препятствуют окрашиванию, в особенности окрашиванию в какие-нибудь яркие, светлые оттенки цвета. В зависимости от  природы отбеливаемого материала (растительного или животного происхождения) употребляются те или другие отбеливающие вещества.

Отбеливаемый материал растительного происхождения, всякие волокна и изделия из них: пряжа и ткани, как бы по внешности они ни были различны, всегда в главной массе состоят из клетчатки или целлюлозы (C₆H₁₀O₅)_n причем из всех растительных волокон наименьшее количество посторонних, других кроме целлюлозы, веществ содержит хлопок.

Беление хлопчатобумажных изделий имеет целью удаление, как естественных примесей хлопкового волокна, так и посторонних веществ, нанесенных во время механической переработки хлопка. Оно слагается из двух основных операций: обезжиривания, которое состоит в повторной варке со щелочами, и обесцвечивания, или собственно беления, уничтожения действием окислителей пигмента. В зависимости от сорта изделий и тех целей, какие преследуются белением, оно делается или полным, или только частичным. Если, например, беление имеет ввиду подготовить ткань к окрашиванию в какие-нибудь темные цвета, то, очевидно, не представляется необходимым удаление пигмента, и достаточно ограничиться только первой операцией; если же ткань должна остаться белой или ее имеют ввиду окрасить какой-нибудь светлой краской, то беление должно быть произведено полное, т. е. ткань должна подвергнуться как обезжириванию, так и обесцвечиванию. В Америке иногда производится беление хлопка сырца до прядения; так как однако для успеха прядения существенно важно, чтобы в нем осталось содержащееся в нем восковое вещество, то беление в этом случае состоит в последовательном методическом выщелачивании в специально устроенных для этой цели котлах под давлением водой, растворами кислоты, белильной жидкости и т. п. При такой обработке получается хлопок чисто белого цвета, не потерявший благодаря присутствию воскообразных веществ своей способности к прядению. При производстве гигроскопической ваты, наоборот, является существенно необходимым полное удаление всех содержащихся на волокне естественных примесей, в особенности же жиров и восков, и потому основной операцией в этом случае является отварка прочесанного хлопка со щелочами, чаще всего с едким натром под давлением. Как автор имел случай личным опытом убедиться, полное удаление естественных примесей хлопка может быть достигнуто и без отварки в котлах под давлением; достаточно вести работу при той t°, при которой хлопчатобумажный воск плавится, т. е. при температуре не выше 70°С. Ход работы в этом случае таков: хлопок вымачивается  в закрытом сосуде шестерным объемом раствора едкого натра удельного веса 1,05 и оставляется с этим раствором 24 часа в покое без доступа воздуха, или на холоде или лучше при температуре около 40°—50°С, после чего щелок спускается, и хлопок в том же сосуде последовательно и энергично промывается 3 раза нагретым до 60°—70°С раствором мыла все понижающейся крепости (от 1 ½% до З/4%), затем 3 раза водой (последний раз холодной), вымачивается 12 часов в растворе соляной кислоты (8 частей на 1 000), еще несколько раз промывается водой и отбеливается 2 часа в слабом растворе белильной извести или хлорноватисто-натровой соли, содержащем 0,8 частей действующего хлора на 1 000 частей воды, промывается водой, обезвоживается на центрифуге и высушивается. Обработанный таким путем хлопок хорошо выдерживает пробу на гигроскопичность — почти моментально тонет в воде.

При производстве полубелых тканей применяется только операция обезжиривания. Кроме щелочей, для этой цели применяются мыло (в особенности канифольное), и силикат, ализариновое масло, а в последнее время - различные патентованные вещества, в большинстве случаев сульфонафтеновые производные. Количество щелочи колеблется в пределах от 2 до 3% от веса ткани, продолжительность отварки — до 8 часов, в зависимости от  давления, которое держится до 3—4 атмосфер.

При полном белении большое число кусков суровой ткани, до 750 штук, по 60 аршин каждая, или, следовательно, 45 000 аршин, сшивается концами вместе, так что образует длинную ленту и направляется в палильное отделение отбельной, где с ткани, проходящей в  расправленном и натянутом состоянии или над поверхностью раскаленной плиты, вала или огневой поверхности газового пламени, сжигается ворс или пушок, узелки, орешек и т. п.; при этой операции происходит также и химический метаморфоз шлихты: содержащийся в ней нерастворимый в воде крахмал переходит под влиянием высокой температуры в хорошо растворимый декстрин. В России большим распространением пользуется палилка с вращающимся цилиндром, конструированная Оглоблиным, с  тройным последовательным касанием опаливаемой ткани, чем гарантируется полнота опаливания при сравнительно большой скорости прохода ткани через машину. Следующей операцией является замочка ткани на промывных машинах клано с целью энергичного пропитывания ее водой и удаления с ее поверхности легкорастворимых примесей. После замачивания ткань обыкновенно лежит, сложенная в кучи, в деревянных ящиках с решетчатым дном, а затем поступает на отварку со щелочью. Отварка представляет самую главную операцию отбельного производства. Обыкновенно первая отпарка идет с известью, и для этой цели ткань сперва пропитывается на известковой машине в растворе известкового молока, около 3° Б. крепостью. Варочные котлы представляют главный работающий аппарат при ныне практикуемом приеме работы. Они снабжаются приспособлениями (инжекторами и др.) для непрерывной циркуляции щелочной жидкости через отвариваемую ткань. Конструкций их много: наиболее распространены Барловские котлы, работающие попарно, котлы с инжекторами, котлы Вельша с подогревателем, горизонтальные котлы Матера и Плита (для работы с едким натром), котлы для отварки ткани в расправку (Хренникова, Джексона и др.) и т. п. При варке со щелочами существенное значение имеет по возможности полное удаление воздуха из котла паром, потому что иначе кислород воздуха энергично окисляет клетчатку ткани в оксицеллюлозу, вследствие чего происходит частичное ослабление волокна. При варке с известью происходит растворение оставшегося нерастворенным крахмала, обмыливание жиров и восков с образованием нерастворимого известкового мыла и разложения пектиновых и других экстрактивных веществ. После варки ткань идет сперва на промывку, а затем на кисловку (разбавленной соляной или серной кислотой в 1— 2° Б.), причем разлагается известковое мыло, и в порах ткани остаются уже нерастворимые жирные кислоты. После кисловки идет опять промывка, а затем опять вторая отварка в тех же котлах, но на этот раз уже с содой и канифольным мылом, причем обмыливаются жирные кислоты и дают растворимые в воде натровые мыла, удаляемые с волокна последующей промывкой водой. Отварка длится от 3 до 5 часов под давлением до 3 атмосфер; соды расходуется от 1 до 3 и больше %, в  зависимости от веса ткани, и около 1% канифольного мыла. Этот основной типичный прием обезжиривания в настоящее время все чаще и чаще заменяется отваркой с едким натром. Употребление едкого натра дает возможность 6 операций (пропитывание ткани известковым раствором, варка с известью, промывка, кисловка, промывка, бучение с содой) заменить одной с большой экономией работы   материалов: извести, серной кислоты, воды, пара и т. п. При этом ткань пропитывается разбавленным раствором едкого  натра (ок. 2%) и помещается в варочный котел, после чего в этот котел заливается раствор едкого натра той же крепости и в таком количестве, чтобы им была совершенно покрыта ткань; крышка котла затем закрывается, и паровое пространство котла через открытый кран заполняется вместо воздуха паром, с помощью инжектора или насоса заставляют нагретую до-кипа при температуре около 130°С жидкость непрерывно циркулировать внутри котла в течение нескольких часов. По окончании отварки ткань промыкается водой и непосредственно поступает на отбелку хлором. Первая промывка обязательно производится непосредственно в  котле горячей водой по удалении из него щелока, который выдавливается из котла паром. Отбелка хлором или спиртовка производится слабым, совершенно прозрачным раствором белильной извести (см.), обычно от ¼° до 1° Боме, в зависимости от веса ткани. Пропуск промытой после бучения ткани через этот раствор производится на машине клано, снабженной отжимом. Оспиртованная ткань складывается в кучи в ящиках и оставляется лежать на несколько часов, причем и происходит окисление пигмента хлопка, в  результате чего ткань обесцвечивается. Иногда с целью ускорить процесс окисления перепускают ткань по роликам по воздуху; в этом случае углекислота разлагает белильную известь с выделением свободной хлорноватистой кислоты. После спиртовки производится пропуск на слабый раствор серной кислоты, не более как в 1° Боме, и затем следует тщательная промывка, иногда с прибавкой ничтожных количеств так называемых антихлоров: серноватисто натровой соли, муравьиной кислоты и т. п.

Наряду с белильной известью в настоящее время часто употребляется раствор хлорноватисто-натровой соли, хлорная сода или Лабаракова жидкость, которая готовится или электролизом, или обменным разложением раствора белильной извести с содой, или пропусканием хлора (который теперь поступает в продажу, сгущенный в жидкость) в раствор соды. Электролитический белильный раствор  готовится электролизом раствора поваренной соли, причем из хлористого натрия образуется хлор и едкий натр, взаимодействием которых образуется хлорноватисто-натровая соль. Так как реакция в этом направлении идет только на холоде, а при повышении температуры выше 25°С начинает уже образовываться хлорновато-натровая соль, то для успешной работы существенно важно непрерывное охлаждение электролизуемого раствора. Количество образующегося действующего хлора находится в зависимости от силы тока, концентрации раствора соли и продолжительности электролиза. Содержание 20—25 грамм действующего хлора на литр легко получается в приборах современного типа, из которых наибольшее практическое значение получили приборы Кельнера с платиновыми электродами и Гаас и Оттеля с угольными. Ток обычно употребляется напряжением в 110 вольт, и расход тока на 1 кг действующего хлора колеблется в пределах 6—6,6 киловатт-часов, а расход соли 6—7,5 кг.

Беление льняных изделий, ввиду большего количества на волокне посторонних примесей, представляется более сложным. Особенность заключается в повторной, до 6 раз, отварке или бучении с углекислыми щелочами под небольшим давлением и, после промывок, повторной же выстилке на бельник отваренных тканей в расправку. По удалении этими отварками пектиновых веществ окончательное беление производится вымачиванием тоже в растворе белильной извести. Так как % сбеливания, или потери веса, ткани при белении льняных изделий очень велик (до 33%), то теперь часто отбеливают пряжу, из которой уже готовят белые льняные ткани.

Кроме льна, большое практическое значение имеет также джут, по своему химическому составу и свойствам существенно отличающийся от хлопка и льна. В состав его входит не клетчатка, а бастоза. Беление производится вымачиванием в слабом растворе силиката, последующей обработкой сперва раствором хлорноватисто-натровой соли, затем кислоты, после чего следуют промывка и высушивание.

Пенька редко подвергается отбеливанию; ход работы в общем подобен тому, какой применяется для льняных изделий.

Нельзя не упомянуть, что в настоящее время, ввиду возможности сравнительно недорого иметь озон, приобретает интерес давно уже выясненная возможность применять его для беления растительных волокон.

По химическому составу шерсть представляет комплекс сложных протеиновых веществ, причем главной составной частью является кератин, азотистое вещество, в состав которого входят углерод, водород, азот и сера. Очищенное от естественных примесей шерстяное волокно почти всегда окрашено в грязно-желтый или буроватый цвет, и потому приготовленные из него пряжи или ткани перед окрашиванием их (особенно в светлые, яркие цвета) всегда подвергаются предварительно отбеливанию.

В настоящее время применяются два приема работы: беление сернистой кислотой и перекисью водорода.

При первом способе влажный отбеливаемый материал помещается в камеру, куда впускается смешанный с воздухом, образующийся при горении серы, газообразный сернистый ангидрид. Беление длится от 8 до 24 часов, в зависимости от плотности и веса ткани; после беления промывается водой, подкрашенной какой-нибудь синей или фиолетовой краской, чтобы маскировать желтизну, присущую отбеленному сернистым газом волокну. Иногда для беления ткань последовательно пропускается через раствор кислой сернисто-натровой соли, а затем через разбавленный раствор серной кислоты. Отбеливание  сернистой кислотой непрочно; первоначальный оттенок цвета в большей или меньшей степени регенерируется окисляющим действием воздуха.

Более дорогое беление перекисью водорода дает и значительно лучшие результаты, в смысле прочности отбеливания. Употребляется обыкновенно перекись натрия, которая в водном растворе на холоду разлагается серной кислотой с образованием перекиси, которая в свою очередь в присутствии органических веществ распадается на воду и кислород, обусловливающий отбеливание. Белящий раствор готовится растворением 4 фунтов 98% перекиси натрия в 250 литрах поды и 5 ½  фунтов 98% серной кислоты (удельный вес 1,840) в 200 литрах воды. По охлаждении эти растворы смешиваются, причем необходимо избегать разогревания жидкости выше 50°С. Перед самым белением прибавляется к этой слегка кислой жидкости небольшое количество силиката, аммиака или буры, так как беление идет энергичнее в слабо щелочной среде (едкий натр, как сильная щелочь, разрушает волокно и потому для этой цели совершенно непригоден). Отбеливаемые изделия остаются в этом растворе 10—12 часов, пока они не отбелятся. Существенно важно, чтобы ни серная кислота, ни перекись натрия не содержали железа, так как иначе беление происходит не совершенно. Чаны употребляются деревянные и трубопроводы к ним из свинца. Температура во время беления поддерживается в пределах до 50°С.

Хотя шелк и представляет подобно шерсти азотистое, белковое вещество, но отличается от шерсти как по химическому составу (не содержит серы), так и по физическому своему строению. Поверхностный слой шелковой нити сырца состоит из шелкового клея, или серицина, а самая толща из фиброина. Вареный шелк представляет шелк, из которого удален серицин отваркой; в большинстве случаев такой вареный шелк только слабо окрашен, и потому беление его не представляет трудностей. Беление его производится, так же как и шерсти, или сернистыми газами, или раствором перекиси водорода. При приготовлении шелка-суиль (в котором удерживается значительное количество серицита) применяется также беление царской водкой.

Беление мехов, перьев и кости, ввиду часто практикуемого в последние годы окрашивания их, производится тоже в большинстве случаев перекисью водорода в указанных выше условиях. Беление соломы, как материала для шляп, чаще всего производится перекисью водорода, но иногда применяется и беление раствором марганцово-калиевой соли на холоду, причем на поверхность осаждается бурая окись марганца, для удаления которой отбеливаемый материал погружается затем на некоторое время в раствор кислой сернисто-натровой соли, которая растворяет марганец и оставляет соломку совершенно белой,

А. Лидов.