Der lange Weg der Baumwolle zur chemischen Verarbeitung

Baumwolle ist ein sehr altes Material zur Textilverarbeitung, muss jedoch von der Ernte vom Baumwollbaum an einen langen Weg chemischer Verarbeitung durchlaufen.

Schlichtematerial:

Baumwolle wird einfach als Knäuel gepflückt und kann nicht direkt zu Kleidung verarbeitet werden. Kleidung entsteht durch Zuschneiden und Zusammennähen von Stoff, der wiederum aus einem einzigen Garnstrang besteht, der wiederum aus einem einzigen Faserstrang besteht.

Wir müssen die Baumwollbällchen mithilfe einer Textilmaschine zu einer einzigen Baumwollfaser kämmen. Die Baumwollfasern sind jedoch so fein, dass sie beim Maschinenzug sehr leicht brechen und sich nicht zu Stoff verarbeiten lassen. Daher muss eine Schicht Schlichte (modifizierte Stärkeschlichte + PVA-Polyvinylalkohol, CMC-Carboxymethylcellulose, PA-Polyacrylat) auf das Garn aufgetragen werden, um ihm einen Schutzfilm zu verleihen, der Brüche verhindert und gleichzeitig die Haarigkeit des Garns nahe an den Fasern erhält, wodurch die Reibung verringert und die Garnqualität verbessert wird.

Sobald aus den unzähligen Baumwollgarnen ein einziges Stück Baumwollstoff geformt wurde, muss dieser zur Weiterverarbeitung an eine Druck- und Färberei geschickt werden.

Ein Stück Stoff durchläuft meist 3 Schritte: Vorbehandlung - Färben - Veredelung

Vorbehandlung:

Paste ist beim Weben nützlich, beim Färben jedoch schädlich. Wenn die Oberfläche der Faser fest mit einem Zellstofffilm bedeckt ist, kann der Farbstoff nicht in die Faser eindringen und sie färben. Daher ist es notwendig, den Zellstoff vor dem anschließenden Färben zu behandeln.

Daher müssen wir heiße Natronlauge (NaOH) verwenden, um die Aufschlämmung in ein gut wasserlösliches Natriumsalz aufzulösen, und etwas JFC-Permeat (Fettalkoholpolyoxyethylenether), um die Auflösung zu verbessern. Dieser Schritt wird als Entschlichten bezeichnet.

Baumwolle wächst auf natürliche Weise und enthält daher zahlreiche Verunreinigungen, darunter Pektin, Wachse, Baumwollsamenschalen, anorganische Salze, Pigmente, Asche, stickstoffhaltige Substanzen usw. Diese Verunreinigungen führen dazu, dass der Baumwollkeim gelb wird und von schwarzen Baumwollsamenschalen umgeben ist.

Anschließend muss das Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid H2O2 hinzugefügt werden, um das Pigment zu bleichen und gleichzeitig die geschwärzten Baumwollsamenschalen zu entfernen. Dazu werden Natronlauge (NaOH) und Natriumbisulfit (NaHSO3) zugegeben, um mit den phenolischen Hydroxygruppen im Lignin zu reagieren und leicht alkalilösliche Derivate zu erzeugen. Dieser Schritt wird als Raffinationsbleiche bezeichnet.

Menge an Natronlauge, die von 100 g Baumwollfaser adsorbiert oder verbraucht wird 

Da Wasserstoffperoxid leicht durch die Metallionen von Eisen und Kupfer im Wasser katalysiert werden kann und eine ineffektive Zersetzung auftritt, wird der Baumwollstoff nicht nur nicht gebleicht, sondern es entstehen aufgrund der heftigen Reaktion auch Löcher im Stoff. Daher werden Natriumsilikat Na2SiO3, EDTA und Natriumhexametaphosphat hinzugefügt, um diese Metallionen zu adsorbieren und das Auftreten eines katalytischen Phänomens durch Metallionen zu verhindern.

Färberei.

Farbstoffe unterscheiden sich grundlegend von Pigmenten. Es ist die starke Bindung zwischen Farbstoff und Kleidungsstück, die dafür sorgt, dass die Farbe beim täglichen Waschen nicht ausläuft und dass die Farbe auf dem Kleidungsstück keine Flecken hinterlässt.

Die Kombination von Pigment und Faser zum Malen und Schreiben ist nicht so anspruchsvoll, es genügt, wenn Farbe vorhanden ist.

Für Baumwollfasern werden üblicherweise drei Arten von Farbstoffen verwendet: Direktfarbstoffe, Reaktivfarbstoffe und Reduktionsfarbstoffe. Sie alle binden sich auf unterschiedliche Weise an die Baumwollfaser.

Direktfarbstoffe: negativ geladen. Baumwollfasern sind in wässrigen Lösungen ebenfalls negativ geladen, da sie viele Hydroxyl-OH- und Carbonsäuregruppen (COOH) enthalten, was zu gegenseitiger Abstoßung führt. Daher ist die Zugabe von Natriumsulfat Na2SO4 mit kleinem Ionenradius und positiver Ladung notwendig, um die elektrischen Eigenschaften zu neutralisieren und die gegenseitige Ladungsabstoßung zu verringern. Anschließend nutzt der Direktfarbstoff seine eigenen Van-der-Waals-Kräfte und Wasserstoffbrücken, um eine enge Bindung mit den Baumwollfasern einzugehen.

Reaktivfarbstoffe: Diese Farbstoffe, auch Reaktivfarbstoffe genannt, enthalten sowohl Vinylsulfon- als auch Homotriazingruppen. Beide können durch die Hydroxyl-OH-Gruppe der Cellulose ersetzt werden, um eine stabile kovalente Bindung zu bilden. Die Substitutionsreaktion muss jedoch bei einem pH-Wert von etwa 11 erfolgen, um vollständig zu reagieren. Daher muss Natriumcarbonat (Na2CO3) hinzugefügt werden, um einen alkalischen pH-Wert einzustellen.

Reduktionsfarbstoffe: Normalerweise sind sie fest, es gibt also keine Möglichkeit, sie direkt auf die Baumwollfasern zu färben, also müssen wir Natriumdithionit (Natriumhydrogensulfit) und Rongalit-Pulver (Natriumformaldehydsulfoxylat) hinzufügen, um die Reduktionsfarbstoffe in lösliche kryptische Natriumsalze umzusetzen, die dann in Wasser gelöst und auf die Fasern gefärbt werden können, und dann an die Luft gelegt werden, um Sauerstoff zu verwenden oder Wasserstoffperoxid H202O202 hinzuzufügen, um die kryptischen Natriumsalze wieder zu oxidieren. Die Färbung wird dann abgeschlossen, indem der rezessive Farbstoff in der Luft wieder zu unlöslichem reduktiven Farbstoff oxidiert wird oder Wasserstoffperoxid HXNUMXOXNUMX hinzugefügt wird.

Reduzierende Farbstoffe lösen sich unter normalen Umständen nicht auf, daher kommt es nur sehr selten zu einem Farbverlust.

Nach dem Färben befindet sich noch eine große Menge schwimmender Farbe auf der Oberfläche des Baumwollgewebes. Daher sind zahlreiche Tensidverbindungen erforderlich, um diese Schicht schwimmender Farbe auszuwaschen und zu verhindern, dass die ausgewaschene Farbe den Stoff erneut verfärbt. Daher müssen verschiedene Tenside verwendet werden, um die Wäsche erneut zu verfeinern.

Nach dem Waschen muss ein aktives Farbfixiermittel (quartäre Ammoniumsalzverbindung) verwendet werden, das mit dem Farbstoff reagieren und sich mit ihm verbinden kann, wodurch dieser weniger löslich wird oder die Oberfläche des Kleidungsstücks direkt mit einem Film überzogen wird, wodurch sich der Farbstoff nur schwer lösen lässt.

Durch die Zugabe eines Farbfixiermittels ist die Verbesserung der Echtheit im Vergleich zu einer Blankfarbe deutlich erkennbar.

Nachbearbeitung:

Alle Stoffe werden aus Garnen gewebt, aber die Eigenschaften des Stoffes sind ≠ die Eigenschaften der Fasern selbst.

Drucker und Färber können Stoffe mit einer Fluorkohlenwasserstoffpolymerlösung imprägnieren und Baumwollstoffe durch einen bestimmten Backprozess wasserabweisend machen, wie ich in diesem Artikel beschreibe (welche beiden organischen Lösungsmittel sind nicht ineinander löslich und beide in Wasser unlöslich?)

Dies verbessert die Leistung von Stoffen und ist in unserer Branche als Druck- und Färbehilfsmittel bekannt.

Das Tragegefühl des Kleidungsstücks verschlechtert sich mit zunehmender Anzahl der Wäschen, einfach weil die Weichspülermenge im Kleidungsstück mit zunehmender Anzahl der Wäschen abnimmt.

Zu den gängigen Weichmachern zählen kationische und Silikonweichmacher. Kationische Tenside sind auch die Hauptbestandteile von Haarspülungen. Sie basieren hauptsächlich auf hydrophoben Substanzen, die sich an die Fasern heften, und hydrophilen Gruppen mit kationischer Ladung, die sich gegenseitig abstoßen und so die Reibung verringern.

Die Wirkung des Silikonöl-Weichmachers wird noch ausgeprägter sein, da die zur Drehung der Si-O-Silikon-Sauerstoffbindung im Silikonöl erforderliche Energie nahezu Null ist und die beiden Methylgruppen auf dem Dimethylsilikonöl zudem eine größere räumliche Position einnehmen, wodurch die Fasern ihren Abstand zueinander vergrößern können und so die Weichheit verbessert wird.

Strukturformel des Silikonöls

Wasserdicht, weich, farbwechselnd, antibakteriell, aromatisch, flammhemmend, knitterfrei, aufhellend, schwärzend, gewichtszunehmend, fluoreszierend, mückenabweisend usw. – nur das fällt Ihnen nicht ein, nein, das können Sie nicht tun, und das alles lässt sich durch die Zugabe verschiedener Druck- und Färbezusätze erreichen.