Выбор комплексообразователя и стабилизатора перекиси для ванны беления

Почему перекись в белении выходит из-под контроля?

В щелочной среде перекись водорода распадается до пергидроксил-аниона, и беление делает именно этот анион. Загвоздка в том, что у распада есть второй путь. Ионы железа, меди и марганца в ванне разлагают перекись каталитически, и на этом пути выделяется не пергидроксил, а гидроксильный радикал. Радикал цели не выбирает, целлюлозу он окисляет так же, как примеси.

Как повреждение выглядит на ткани, зависит от того, где находится металл. Если на полотне осела частица ржавчины, распад концентрируется в этой точке, волокно там растворяется, и после сушки это читается как булавочные проколы. Если металл распределён по ванне, потеря размазывается: падает прочность на разрыв и на раздир, полотно на глаз выглядит нормально, а лабораторный результат проседает. Третий вид повреждения — локальный перебел; разницу в степени белизны в тот момент не замечают, она возвращается после крашения как неровнота окраски.

При белении вытяжным способом в литературе приводят рабочую полосу pH 10,5-11,5 при 95-100 °C. Это диапазон для класса препаратов, а не спецификация продукта; где именно внутри полосы остановиться, решают полотно, машина и время. Существенно другое: в таких условиях перекись и без металла распадается быстро, а катализ металлом добавляет к этому вторую скорость.

Общее у всех трёх видов повреждения в том, что у белильной машины их не видно. Мокрое полотно дырку не показывает, прочность глазом не измеряется, разница в белизне выходит наружу только когда краситель сядет на фон. Поэтому вину почти всегда записывают на следующий переход, хотя причина осталась на подготовке (предотделке).

Источник металла не один. Сырая ткань приносит его с землёй и с уборочной машины. Технологическая вода даёт железо и марганец. Трубопровод и узлы машины коррозируют. Примеси в каустической соде, кальцинированной соде и соли добавляют своё, остаток от предыдущей партии тоже идёт в счёт. Ни один из этих источников рецептурой не закрывается; работа рецептуры в том, чтобы вывести пришедший ион из игры.

Комплексообразователь и стабилизатор перекиси водорода — это одно и то же?

Нет, это две разные работы.

Комплексообразователь связывает ион металла в ванне и держит его внутри водорастворимого комплекса. Цель в том, чтобы лишить ион роли катализатора. Поскольку та же молекула связывает и соли жёсткости, попутно уменьшаются известковое пятно, камень в машине и жёсткий гриф.

Стабилизатор перекиси водорода регулирует скорость распада. Распад для беления и нужен; требуется, чтобы он шёл ровно по всему циклу, а не израсходовался в первые десять минут. Классический стабилизатор — силикат натрия. Он дёшев и работу свою делает, но оставляет силикатные отложения на машине и на полотне, ужесточает гриф, даёт пятна на следующих переходах. Отсюда и распространение органических стабилизаторов.

Большинство товарных препаратов несёт обе функции. Причина практическая: ванна беления нуждается в том и в другом, дозировать один продукт проще, чем два, а компоненты можно свести в таком соотношении, чтобы они поддерживали друг друга. Когда в описании продукта написано «комплексообразователь-стабилизатор», имеется в виду это; DK SEQUA ACS служит примером такого типа.

Акрилат, фосфонат, гептонат: кто какой ион держит?

Семейства Derin Kimya построены по этому же разделению. Основу DK SEQUA AC и DK SEQUA AC MOD составляет акрилат натрия, это комплексообразователи на основе акрилатов. DK SEQUA ACP и DK SEQUA ACP MOD представляют комплексообразователи акрилат / фосфонат. DK SEQUA 1624 работает на гептонатной основе, DK PML K является полимерным концентратом, DK SEQUA PS PLUS смесевым концентратом, и эти позиции идут как специальные комплексообразователи. Сколько и какого продукта давать, зависит от воды и от процесса: данные уточняются.

Выбор сужает один вопрос: что преобладает в вашей воде? Жёсткость высокая, железа мало, значит хватит продукта с ведущим акрилатом. Есть железо или марганец, значит переходят на продукт с фосфонатом. На переходах с высокой концентрацией каустика гептонатные типы держатся, тогда как многие комплексы в такой среде разваливаются.

Предприятия, которые хотят сократить число позиций на складе, останавливаются на одном смесевом концентрате. Решение разумное, но у него есть цена: смесь ни на одном ионе не лучшая, она хороша в среднем. В отделочном производстве с явной проблемой железа в воде хорошего в среднем уже не хватает.

Почему анализ воды идёт раньше рецептуры?

Жёсткость воды в России и СНГ указывают в градусах жёсткости (°Ж), в части Европы в немецких градусах (°dH), в Турции во французских (°fH). Пересчёт между последними двумя постоянный: 1 °dH составляет примерно 1,79 °fH. Это пересчёт единиц, а не спецификация продукта.

Общая жёсткость сама по себе решения не даёт. Временная жёсткость выпадает при нагреве и садится на полотно, постоянная остаётся в растворе. А два самых опасных для перекиси металла, железо и марганец, в цифре жёсткости не видны вообще. Их измеряют на уровне ppm, и вред они наносят при концентрациях много ниже тех, на которых начинает мешать кальций.

Чем жёстче вода, тем выше потребность в комплексообразователе. С этим никто не спорит. На практике пропускают следствие: рецептура, отработанная на артезианской воде, на городской сети ведёт себя иначе, и в красильном цехе эту разницу обычно записывают на краситель.

Список для лаборатории короткий: общая жёсткость, кальций и магний по отдельности, железо, марганец, медь, гидрокарбонатная щёлочность, электропроводность, pH. Пробу берут не на входе в бак, а с линии заполнения машины. Трубопровод и бак между этими двумя точками и есть то место, которое добавляет железо, не показанное анализом.

Один анализ в год, подшитый в папку, программой по воде не является. Артезианская вода меняется с сезоном, источник в сети может поменяться, фильтры и умягчительная смола выходят из ресурса.

Что ломает избыток комплексообразователя?

Это та часть, которой нет в брошюрах поставщиков. Комплексообразователь не избирателен: он связывает любой металл, до которого дотягивается. А некоторым процессам этот металл нужен.

Ферменты для расшлихтовки на основе альфа-амилазы нуждаются в кальции для структурной устойчивости. Если стянуть свободный кальций в ванне почти к нулю сильным комплексоном, активность фермента падает и шлихта снимается не полностью. На самом переходе этого не увидеть; результат выходит уже после беления, как низкая гидрофильность.

На металлокомплексных красителях эффект виден прямее. Сильный комплексон способен вытянуть металл из молекулы красителя: оттенок уходит, прочность окраски падает. Поэтому при работе с комплексами 1:2 на шерсти и полиамиде выбор и дозировку комплексообразователя продумывают отдельно.

Третий эффект лежит на стороне стабилизации. При передозировке стабилизатора перекись не распадается в нужной мере: белизна не набирается, в полотне остаётся шелуха семени, под следующим крашением фон читается жёлтым. Поскольку цеховой рефлекс звучит как добавим стабилизатора, эта ошибка повторяется часто.

Четвёртый эффект проще: остаток анионного полимера на полотне не совмещается с катионным умягчителем или закрепителем красителя на следующем переходе. Силиконовое пятно и осадок закрепителя часто начинаются именно здесь, в недомытой партии.

Правило отсюда короткое: дозировку настраивают по воде, а не удваивают для запаса. Излишек забирает и деньги, и следующий переход.

От признака к причине: таблица решений

В каком порядке строится рецептура?

1. Отдайте воду на анализ, взяв пробу с линии заполнения машины. Рядом с жёсткостью запросите железо, марганец и медь.
2. Класс продукта выберите по преобладающему иону: при ведущей жёсткости акрилат, при наличии тяжёлых металлов продукт с фосфонатом, на переходе с высоким каустиком гептонат.
3. Комплексообразователь подайте в ванну раньше перекиси и раньше щёлочи. Он должен связать ион до встречи с перекисью.
4. Концентрат на полотно не льют. Разбавьте и дозируйте при работающей циркуляции.
5. В конце обработки замерьте остаточную перекись и pH, оба значения внесите в карту партии. О величине, которую вы не замерили, потом не поспоришь.
6. Не пропускайте удаление пероксида. Вход в реактивное крашение с остаточной перекисью даёт потерю цвета, которую белению никогда не запишут.
7. В карту партии добавьте и жёсткость воды того дня. Без привязки рецептуры к жёсткости повторяемость не строится.

Цифры по дозировке зависят от продукта, от воды и от модуля ванны: данные уточняются.