Но не только в чёрные глубины космического вакуума приходится отправляться ткани для того, чтобы получить качественную отделку. Есть ряд операций отделки, которые требуют высоких температур.
При высоких температурах красят ткани из синтетических волокон, белят и отваривают хлопчатобумажные, льняные ткани, придают привычную для нас мягкость жёсткому как картон шерстяному суровью.
Вспомните, как проходил процесс «лугового» беления. Целое лето уходило на то, чтобы ткань приобрела способность впитывать влагу, потеряла природный грязный тон. И лишь к XIX веку на Шлиссельбургской мануфактуре ткань перед «луговым» белением начали отваривать в кипящей пивной и винной барде. И сразу процесс сократился до двух месяцев.
Позднее ткань стали отваривать в щелочи, и времени потребовалось ещё меньше. Но всё же много, несколько часов. А сократить никак нельзя.
Уж так ли хороша для отделки наша земная атмосфера? Вода на Земле кипит при температуре не выше 100 градусов, а этого явно мало. Надо градусов 140-150, тогда процессы отделки, требующие термических воздействий наряду с термохимическими, пошли бы быстрее во много раз. Да и качество бы получалось несравненно лучшее. Ведь все химические реакции резко ускоряются с ростом температуры.
Если повысить температуру жидкости или насыщенного пара со 100 до 140 градусов, то скорости реакций возрастают в 60 раз. Это означает, что процесс придания ткани свойства поглощать влагу или, как говорят, капиллярности сокращается с 60 до 1 минуты! А это уже солидный удар по пережиткам «луговой» технологии.
При промывке ткани от загрязнений, лишнего красителя, щёлочи, оставшейся после отварки, повышение температуры промывной воды до 140 градусов ускоряет их отмывку более, чем вдвое.
Это происходит опять же за счёт интенсификации броуновского движения: частицы жидкости имеют так называемое тепловое или броуновское движение, каждая частица движется хаотически, причём скорость движения и энергия частицы зависят от температуры. Чем выше температура, тем активнее частица. При своём движении частицы жидкости соударяются друг с другом и с частицами вещества, которое надо удалить с ткани. Чем выше скорость и энергия соударения, тем быстрее жидкость «выбивает» загрязнения с ткани.
Итак, если бы вода кипела не при 100, а при 140 градусах, для отделочника были бы решены многие проблемы.
Как тут не вспомнить так увлекательно описанные в научно-фантастических книгах тропинки Венеры! Но Земля, увы, не Венера. Поэтому для того, чтобы вода кипела при 140 градусах, надо ванну помещать в котёл, где искусственно поддерживается давление, вчетверо большее атмосферного.
Но ткань опять же должна непрерывной лентой входить в ванну и выходить из неё. Вот и появляется проблема, аналогичная той, что мы видели при вакуумной обработке: как беспрепятственно «впускать» и «выпускать» ткань, и, в то же время, не нарушать герметичности котла?
Здесь уже нельзя применять решение как в вакуумной камере, т.е. сделать подвижными стенки сосуда. В отличие от вакуумной обработки, технологические реакции идут во времени, здесь затрачивается не доля секунды,а почти минута! При скорости 125 м/мин для этого в котле следует разместить запас ткани в 120 метров!
Тут не обойтись без специальных устройств, по которым проводится ткань, не сминаясь и не обрываясь, без узлов автоматики и привода. Значит, машина для отделки ткани под давлением должна представлять собой цилиндрический котёл диаметром до двух метров, снабжённый удобно открывающейся крышкой для заправки и ремонта.
Обработки под давлением с одной стороны и сложнее вакуумных в аппаратурном оформлении, но с другой и проще, - ведь здесь закон Бойля-Мариотта работает на нас, газ при разгерметизации расширяется не в тысячи раз, а всего лишь в разы, поэтому котёл возможен, а устройства герметизации его не так требовательны.
Ткань проходит в котёл и выходит из него через горловины прямоугольной формы, кончающиеся фланцами. На эти фланцы следует установить те самые устройства, которые должны пропускать ткань, но удерживать газ.
Эти устройства, получившие название «герметизирующие устройства для текстильных отделочных машин, работающих при избыточном давлении» или более коротко «затворы», в настоящее время созданы и освоены промышленностью. Но весьма интересна история их создания. История открытий и заблуждений, не менее интересная и поучительная, чем история вакуумной техники.
.
В пятидесятые годы нашего бурного века обработки под давлением получили широкое распр6странениё, но только по так называемому «периодическому» способу: обрабатываемый объект помещали в котёл, герметично закрывали котел крышкой, и начинали кипятить в котле воду.
Аппарат такого типа многие из вас имеют даже дома - это обычная кастрюля-скороварка. В неё кладутся продукты, заливается вода, крышка плотно завинчивается, и кастрюля ставится на огонь. Когда температура в кастрюле станет равной 100 градусам, давление начнёт повышаться. Кастрюля плотно закупорена, и давление в ней могло бы повышаться безгранично, пока хватает мощности нагревателя, угрожая взорвать кастрюлю. Однако на крышке кастрюли установлен предохранительный клапан, препятствующий повышений давления выше расчётной величины.
Таким образом, через какое-то время с начала разогрева предохранительный клапан на крышке кастрюли начнёт уютно посапывать, внутри кастрюли установится избыточное давление. А что будет с температурой? Поскольку жидкость в кастрюле находится в равновесном состоянии с паром, и даже слегка кипит, то температура её будет всецело определяться величиной давления.
Внутри этого маленького домашнего «островка Венеры» кипяток нагревается куда выше ста градусов! И суп, естественно, будет готов втрое быстрее, чем в стоящей рядом обычной кастрюле.
Аналогичные принципы были положены и в основу аппаратов для отделки ткани под давлением периодического действия: ткань загружали в котел, заливали отделочный раствор, закрывали крышку, и начинали греть. Всё как в скороварке.
Но что можно допустить на кухне, нельзя долго терпеть на фабрике: мы не проявляем щепетильности, если суп, сваренный сегодня, отличается от супа, сваренного вчера, но если одна партия ткани, обработанная в котле, будет отличаться от другой по множеству причин, свойственных периодическому способу, то из такой ткани швейные фабрики не смогут шить одежду, ибо одна пола пиджака будет отличаться от другой по оттенку, механическим свойствам и так далее. Да и производительность периодических котловых аппаратов невелика: много времени в цикле обработки занимает загрузка, выгрузка, разогрев, охлаждение.
Перевести отделку в условиях «венерианских тропиков» на непрерывный способ стало буквально навязчивой идеей всех людей, сколь либо связанных с техникой отделки ткани в послевоенные 50-е годы. Но всё упиралось в отсутствие затвора. Поэтому однажды «качество переросло в количество» - во всём мире начался бум, патентный психоз: на затворы различной конструкции подаются за какие-то 15 лет тысячи заявок в патентные ведомства всех стран мира. Фирмы старались урвать друг у друга куш, горсть шерсти со шкуры ещё никем, увы, не убитого медведя. Миллионы, которые ждали счастливого обладателя работающего затвора, оставались недосягаемыми.
Уже немного людей считали задачу неразрешимой, большинство дерзало напропалую, но решение убегало от них как горизонт. «Желание создать есть уже создание», - говорил композитор Скрябин, но от желания до создания всё же немалая дистанция, и на ее преодоление ушли долгие годы.
Как через стенку, разделяющие две атмосферы с разными температурами и давлениями, стенку, разделяющую, по сути дела, атмосферы различных планет, атмосферы, враждебные друг другу, беспрепятственно пропускать непрерывно движущееся полотно ткани?
Призвали на помощь все отрасли науки, от физики поля до аэродинамики. Прежде чем новая машина начнёт «работать на план»,даже ещё прежде, чем ее начнут изготавливать, она успевает много раз совершить ту работу, для которой предназначена. Проделывает это она в формулах и расчётах. Каждый режим, каждый маневр, все перипетии будущей работы узлов и деталей опираются на бесчисленные математические выкладки, предусматривающие любые неожиданности и осложнения. И всё же всего учесть невозможно, и практика порой сильно «подправляет» исходные идеи проекта.
Вначале были надежды на гидростатику: ведь избыточные три атмосферы в котле можно уравновесить столбом воды высотой в тридцати метров. Совсем как в опытах Герике! Но, увы, - гладко было только на бумаге. Забыли о температуре. Ведь в котле, а значит и снизу водяного столба 140 градусов, a сверху не может быть больше 100, поэтому «столб» интенсивно кипит, отнимая уйму энергии у котла, и не давая ему набрать температуру и давление. Вода не годится. Заменили её на сплав металлов, плавящийся при +70-и, - сплав Вуда. Но вот беда, в построенной уже машине ткань, идущая из атмосферы в котёл через столб сплава, сорбировала своей поверхностью металл, который с неё потом нельзя было стряхнуть. А потом, уж очень нестабильна атмосфера Beнеры, искусственно созданная на Земле. Чуть изменилось давление, и столб сплава Вуда летит в потолок, окатывая незадачливых испытателей. Нет, гидростатический столб в качестве затвора явно не годился.
Кинулись в гидродинамику: выполнили затвор в виде длинного канала, залитого водой и снабжённого насосом, перекачивающим воду в сторону, обратную той, куда её гонит разницей давлений. Давление в котле гонит воду затвора от котла, хочет выкинусь её в атмосферу, но насос возвращает воду назад. Возникает гидродинамическое равновесие. Это 1965 год, мой дипломный проект. Но судьба этого затвора ещё плачевнее, чем у гидростатического: опять не учли температуру, а поскольку теплообмен тут ещё, к тому же, усугублён насосом, и разогретая до 140 градусов вода практически мгновенно попадает в атмосферу, машина превратилась в парогенератор, а цех вокруг неё - в русскую баню.
Да и ни о каком «беспрепятственном» пропуске ткани сквозь бешеный поток кипятка не могло быть и речи: ткань тянуло, вертело, полоскало как флаг в бурю.
Попытались заменить гидродинамику аэродинамикой: воду в динамическом затворе заменить воздухом или паром. Но тут резко возросли затраты на обратную перекачку, - ведь вязкость газа в тысячи раз меньше, чем воды, газ под действием перепада давлений вылетает со скоростью звука и в таких циклопических количествах ,что нужна целая Братская ГЭС, чтобы перекачать его назад. Ткань в таком «суперурагане» не продержится и секунды, её измочалит мгновенно, разобьёт о стенки канала.
Имелись исследования с целью повышения КПД гидродинамического затвора. Для этого прямо в канал для прохода ткани вмонтировались лопастные устройства для перекачки жидкости против её движения. Этот путь оказался вполне плодотворным, но только для ткани, собранной в круглый жгут. Жгут ткани пропускали через полую ось, на которой устанавливалась турбинка. Ось приводилась в быстрое вращение, турбинка закручивала жидкость, в результате чего в центре закрученного потока жидкости образовывался перепад давления, что давало возможность при хорошем КПД беспрепятственно пропускать ткань в виде жгута в машину, работающую при избыточном давлении до 3 кгс/см. кв.
Но если давление такой затвор удерживал, то температуру нет. Опять сказывалась разница в температурах кипения для обеих разделяемых атмосфер. Да и обработка в жгуте резко снижала возможности машины. Дело в том, что сейчас в ткани вкладывается много синтетических волокон, Что делать, нас на Земле становится всё больше, а хлопковые плантации и площади под посевами льна практически полностью освоены. Синтетические же волокна при высокой температуре фиксируют складки на ткани подобно тому, как лавсановое волокно в нашем костюме надежно «держит» складки из-под утюга. Поэтому современные ткани для жгутовой обработки не годятся.
Неудачи с аэро- и гидродинамикой не уменьшили потока заявок в патентные ведомства. Сотни людей техники, и не имевших к ней в своей жизни никакого отношения, спешили застолбить «идею». Даже уважаемые фирмы легко попадали в то время в положение, которое народ метко окрестил поговоркой: «не поймали, а ощипали». Страсти накалялись, а заветные миллионы по-прежнему были «за горизонтом».
Вернулись назад к гидростатике, только столб воды высотой 30 метров разделили на десять последовательных U-образных колен, где вода может подниматься только на 3 метра в каждом из колен. Но между столбами жидкости в коленах должны быть прослойки газа, иначе гидростатические давления в коленах суммироваться не будут, а удержать эти прослойки в определенных пределах практически невозможно, так как между столбами жидкости меняется не только давление, но и температура. Достаточно потери газовой прослойки хотя бы в одном колене, чтобы вся вода из затвора вылетела в потолок. Затвор мог быть стабилизирован только сложной и малонадёжной системой автоматического регулирования. Как у космической ракеты.
После этого от гидростатики отказались окончательно. Появился с десяток изобретений, использующих магнитные и электрические поля, настолько плотные, что жидкость или газ не смогут их преодолеть. Но даже если отвлечься от потребной для этого мощности и прочих технических «мелочей», можно заметить, что ткань-то они тоже не пропустят .Причём её в первую очередь, - она же более твёрдая, и если поле будет действовать на газ, в тысячи раз менее плотный, то почему бы ему не действовать на ткань?
Нет, эти изобретения были созданы явно под впечатлением научно-фантастических «защитных полей», которыми так ловко оперируют писатели в трудных ситуациях: Незримые «поля» защитят человека от враждебной атмосферы даже в недрах Солнца, позволят проходить сквозь стены, и тому подобное. Но таких полей пока не открыли! Как показали первые опыты - магнетизм и электричество их отнюдь не заменяют. Проход «сквозь стену» успехом не увенчался.
Следующим увлечением были те же столбчатые затворы, только заполненные не жидкостью, а твёрдыми ^шариками. Но тут помешала фильтрация: газ или жидкость свободно проходили сквозь столб из шариков, сколь бы толстым и тяжёлым он ни был. Проблема упорно не давалась.
Последовал краткий рецидив гидродинамики. На пути воды, выбрасываемой давлением через входной или выходной канал, ставили гидравлические сопротивления в виде рёбер, лабиринтов и тому подобное, но все эти ухищрения к успеху так же не привели: мешала та же температура. Попытались установить встречно потоку жидкости сопла, в которые нагнеталась под давлением такая же жидкость, чтобы создать динамическое противодавление. Неудача опять из-за температуры и энергозатрат…
Казалось, все «экзотические» приёмы были исчерпаны. Вот тогда все вспомнили о простой механике.
Ведь самым простым затвором могли быть самые обычные тиски, губки которых покрыты чем-то мягким, чтобы не повреждать ткань. Вот тут-то и был открыт первый закон уплотнения. Оказывается, для того, чтобы уплотнить щель сосуда с избыточным давлением, нужно на уплотняющих поверхностях создать давление, превышающее по крайней мере в 1,2 раза уплотняемое. Иными словами, чтобы уплотнить щель для входа ткани в машину, работающую при избыточном давлении 3 кгс/см. кв., губки «тисков» должны давить на ткань с усилием не менее 3,6 кгс/см. кв. При ширине ткани,например, 100см., и длине губок тисков 2,0 см усилие, с которым тиски давят на ткань, будет равным 720 килограммов. Даже если обернуть губки тисков самым антифрикционным материалом, известным технике сейчас, то протащить ткань через них можно будет только с усилием не менее 72 килограммов! Если ткань и выдержит такое натяжение, то вытянется при этом до такой степени, что потом ни на что не будет годной.
Попробовали «обмануть» закон уплотнения, придав губкам тискового затвора, или, как его стали называть потом «губчатого», колебательные движения с высокой частотой. При этом резко снижается коэффициент трения. На «виброзатвор» было выдано авторское свидетельство, а вот делать его так и не стали - из-за недопустимости вибраций вблизи сосуда, работающего под давлением (Правила Госгортехнадзора).
Пошли по другому пути, стали увеличивать упругость, податливость губок, совершенствовать тот антифрикционный материал, которым губки покрывались. Не уменьшая существенно потребного натяжения для протаскивания ткани через затвор, губчатый затвор уже стал пропускать швы и утолщения ткани.
И вот, наконец, одна фирма в Западной Германии на весь мир заявила о создании затвора губчатого типа. «Губы» у него были образованы надувными оболочками, покрытыми листом фторопласта особо прочной структуры с очень низким коэффициентом трения по ткани.
Фирма развернула широкую рекламу затвора и созданной с его помощью машины для отделки ткани под давлением. На всех международных выставках она была постоянным экспонатом.
Но длительная эксплуатация губчатого затвора (одна машина была даже закуплена нашими текстильщиками), показала его ограниченную работоспособность и большие неудобства, вызванные самой природой губчатого устройства. Во-первых, никакие хитроумные ухищрения немецких химиков покрытия губок от истирания не спасали, во-вторых, огромное натяжение ткани, необходимое для протаскивания через затвор, делало его пригодным только для грубых полотен.
Поэтому губчатый затвор дальнейшего развития не получил. Его создателей постигла судьба Эмпидокла - философа, выдававшего себя за бога: когда приблизилась смерть, Эмпидокл хотел скрыть свою смертность и бросился в кратер Этны. Но Этна изверглась и выбросила сандалью Эмпидокла. Такая «сандалья» неминуемо выдаст в конце концов всякого, кто неумеренной рекламой слабой разработки презрел совет: «Купи прежде картину, а после рамку». Научная же мысль летела дальше, оставив позади незадачливых «эмпидоклов».
В СССР и Японии практически одновременно, начались работы по созданию затвора валкового типа, в котором щель для прохода ткани через стенки машины уплотняется зоной контакта прижатых друг к другу валов с эластичным покрытием. Ткань проходит между валами, приводимыми во вращение от электродвигателя, практически без вытяжки.
Принцип устройства такого затвора наиболее заманчив, но конструктивно он решается далеко не просто. Главный вопрос: как герметично соединить вращающиеся валы со стенкой машины? Или как говорят, осуществить уплотнение по образующей вала и по торцу.
Как только была окончательно установлена бесперспективность иных принципов создания затвора, тучи заявок на валковые затворы стали заполнять патентную экспертизу. Оставляя неизменной пару валов, прижатых друг к другу, авторы предлагали различные конструкции уплотнения образующих и горцев.
Для того, чтобы прикрепить валы к горловине котла, нужна неподвижная станина или корпус с фланцем. К этому корпусу должны крепиться подшипниковые корпуса валов. И образующие валов, и их торцы должны плотно прилегать либо к самому корпусу, либо к деталям, связанным плотно с ним. Это общий принцип создания затвора, а в пределах этого принципа можно экспериментировать сколько угодно.
Например, в качестве корпуса брали трубу, внутри её размещали валы, к образующим поверхности которых опускались две пластины, прикреплённые к трубе.
А к торцам валов прижималась пластина, которая как поршень ходила в трубе. Несколько сотен устройств подобного типа было запатентовано в мире, но при изготовлении и испытаниях неизменно обнаруживалась их абсолютная неработоспособность.
Причиной этому было то, что во всех этих устройствах нельзя было подвинуть независимо друг от друга уплотнитель по торцам и уплотнитель по образующей. Например, в описанной выше конструкции при попытке подвинуть торцовый уплотнитель к торцам валов, упирались в пластины-уплотнители по образующей. Даже если путём тщательной подгонки длин этих пластин и длин валов затвор удавалось уплотнить, плотно прижав одновременно и торцы пластин, и торцы валов, то этого хватало ненадолго: по вине тепловых расширений и износа торцов валов герметизация нарушалась, и устройство выходило из строя.
Чего-то не хватало людям для озарения. Озарения сладкого и последнего на пути к цели. Такого, как, например, у Кеплера, когда тот создал интегральное исчисление, глядя, как его тесть-виноторговец измеряет объем пузатой бочки, опуская в нее прут. У тестя ничего не выходило, а вот у Кеплера вышло. Да так, что и мы до сих пор пользуемся его озарением, когда рисуем лебединую шею интеграла, хотя, конечно, причину самого озарения забыли.
Не хватало осмысления, поистине сумасшедшего обобщения, - и каждая новая конструкция повторяла непонятную пока одну и ту же ошибку. Но, как справедливо заметил Ларошфуко, «ошибки всегда извинительны, когда имеешь силу в них признаться». И признавались, и снова впадали в ошибки.
Так было, пока из сотен негодных, прожектёрских предложений не была выведена общая закономерность: необходимость соблюдения при создании валковых затворов принципа «независимости перемещения уплотнителей».
И тогда, наконец, был создан валковый затвор. Вот классическое описание его конструкции. Берётся неподвижный цилиндр (положительной, отрицательной или нулевой кривизны, то есть либо ось, либо труба с расточкой внутри, либо плоская пластина) с разрезом для прохода полотна ткани. К его поверхности прижимаются два вала с эластичным покрытием, прижатые друг к другу. На эту же цилиндрическую поверхность опираются скользящие по ней пластины, прижимающиеся к торцам покрытия валов. Сам цилиндр крепится к фланцу горловины котла машины для отделки ткани под давлением.
Авторы изобретения Анохин Сергей Иванович и Щеголев Александр Иванович. Вот всё, что мне удалось найти в Интернете:
«А.И. Щеголев, С.И. Анохин. Авт. свид. 334302, СССР, кл. D06B 23/18. Затвор для аппаратов термической жидкостной обработки под давлением непрерывно движущегося полотна. Опубл. 30.03.1972. Бюл. №12.».
Это из списка литературы, приведенного в диссертации Леонида Григорьевича Городисского, родоначальника непрерывных обработок тканей под давлением. Кстати, из-за несчастного случая при испытании потерял руку. Как все же несправедлива жизнь.
Но не будем о грустном. К сожалению, схемы затвора мне найти не удалось, тех, кто заинтересуются, отсылаю к вышеприведенному первоисточнику.
Итак, ткань входит в зону высокого давления или выходит из неё через зону контакта вращающихся от двигателя валов. Уплотнение здесь идеальное. Обе атмосферы надёжно отделены друг от друга. А главное, валы можно свободно поджать к неподвижному цилиндру, а пластины к торцам валов независимо друг от друга.
Благодаря этому затвор легко изготавливать, регулировать и пускать в работу.
Создание валкового затвора открыло новую страницу в отделке тканей. Появилась возможность изрядно уменьшить время обработки в целом ряде процессов. Хотя создание самого затвора, по большому счету, завершенным считать ещё рано.
Если внимательно приглядеться к схемам затворов, то бросается в глаза, что вращающиеся валы и по образующей своей цилиндрической части, и по торцам трутся об уплотнители – неподвижный цилиндр и торцовые пластины. Резиновая облицовка каждого вала трется о шлифованную нержавеющую сталь в условиях высокой температуры. Лучшей пары трения не нашли. Наличие этого трения- серьезный недостаток затвора, сдерживающий сейчас его широкое использование на фабриках.
Трение - что ни говори, это износ, особенно высокотемпературное трение по такомy «неподходящему» материалу, как резина.
Поэтому резиновая облицовка вала служит сейчас не более двух месяцев при трёхсменной работе со скоростью 40 м/мин, и то многие, увы, многие производственники и столь малую долговечность могли бы оспаривать. Происходит внутреннее, усталостное, или, как говорят, «гистерезисное» разрушение резинового слоя или разрушение крепления резины к металлу.
Машиностроители, работающие над совершенствованием затвора, избавить его от трения не смогли. Может быть, кто-нибудь из вас, дорогие читатели, сделает это? Ведь известно, что трение скольжения может быть заменено трением качения - именно благодаря такой замене мы имеем почти все современные машины и ездим сегодня на автомобиле, а не на скрипучей колеснице времен фараонов. Но как, применив в затворе трение качения, сохранить при этом и герметичность?
Немалые тяготы доставляют затвору и температурные расширения базового неподвижного цилиндра (он же уплотнение валов по образующей) вкупе с остальными деталями. Вроде бы все детали идеально изготовлены и смонтированы, а при нагреве коробятся, отчего приходится впятеро сильнее прижимать валы к цилиндру, чем надо было бы для уплотнения ровного стыка.
При изготовлении «ловим» микроны, а когда подаем пар в реактор, - детали затвора коробятся на миллиметры. А прочность резины и так уж на пределе.
Как уничтожить температурные деформации в этой тепловой машине? Проблема.
Однако, так или иначе, пусть далёкий от совершенства (но что в мире гак уж ослепляет совершенством?), затвор создан. И на базе его построен целый ряд машин, позволяющих отделывать ткань быстрее и лучше.
Уже было сказано, что сначала ткань нужно отварить, отбелить, а уж потом можно и красить. Только тогда весёлые весенние цвета ярко заиграют на ней. «Умыть» ткань, освободить её от естественных загрязнений и нанесённой перед ткачеством шлихты (чтобы на ткацком станке нити будущей ткани не перетёрлись во время ткачества) - вот первая из задач отделочника.
Повторим, что для придания ткани свойства впитывать влагу, без чего ткань не годится для одежды, полотно ткани отваривают в растворе щелочи. Так вот, теперь для этой цели может быть предложена автоматизированная поточная линия, состоящая из пропиточной (можно вакуумной) машины, машины для обработки под давлением, промывных и сушильной машин. На этой линии технологический процесс отварки сокращается с 3-5 часов до 10-15 минут.
На такой же примерно линии сейчас обрабатывают и шерстяные ткани с целью придания им мягкости, пушистости. Эту операцию называют «заварка» (не путать с предыдущей «отваркой»). Шерстяные ткани заваривали и до того, как «приручили» высокое давление, свидетельством тому прекрасные «бостоны» и «шевиоты» времён нашей юности. Заваривали в кипящей воде почти целый час.
Только сейчас так больше работать нельзя. Во-первых, долго, а во-вторых, легко им было заваривать чистошерстяные ткани, попробуй-ка теперь получить «мягкость», когда в ткани 33% синтетики, да и сама шерсть далеко не отборных сортов. Вот и приходилось до недавнего буквально времени новые ткани пропускать через старые ванны с кипятком не один раз, а два или три, тратя уже не час, а больше трех часов. Или вручную обрабатывать ткань в рулонах на аппаратах периодического действия, обваривая больше эти самые рабочие руки, чем неподатливый материал.
Техника высоких давлений буквально выручила отделочников, Теперь полиамидно-шерстяные ткани пропитывают слабощелочным раствором в течение 15 секунд, затем запаривают в среде насыщенного водяного пара под избыточным давлением 0,7 кгс/см кв. (температура 110-115 градусов) в течение 45 секунд. В результате ткань может соперничать по мягкости с чистошерстяными.
Благодаря применению машин непрерывного действия, работающих при избыточном давлении, удалось упростить и улучшить такие виды отделки ткани, как промывка, крашение, мерсеризация - отделка ткани концентрированной щёлочью.
Известно, что крашение тканей из синтетических волокон - дело весьма хлопотное. В отличие от природных, эти волокна представляют собой просто кусочки пластмассы. Жидкость их не пропитывает, скатывается с них, что называется, «как с гуся вода». Поэтому нанести, да ещё и закрепить в этих волокнах краситель - задача чрезвычайно трудная. Особенно, если синтетические волокна в ткани не одни, а в смеси с натуральными: натуральные прокрашиваются быстро, а синтетические так и остаются слегка намазанными с поверхности, - чуть потёр брюки на коленях, и выкидывай.
Проблему крашения тканей из смешанных волокон помогает успешно решить машина для непрерывного крашения ткани под давлением.
В оснащённый двумя затворами реактор, через который проходит ткань, заливается раствор двух красителей в воде. Один из них окрашивает только натуральные, другой только синтетические волокна.
Под давлением 3000 мм ртутного столба и при температуре 142 градуса ткань проходит через этот комплексный раствор в течение минуты. Концентрации красителей в растворе подобраны так, что и натуральные, и синтетические волокна окрашиваются в один тон, причём, если при обычной «земной» атмосфере синтетические волокна не окрашивались совсем, то в новых условиях, при высокой температуре и давлении приобретают свойства окрашиваться, становятся мягкими и проницаемыми, как натуральные.
Не решена только одна проблема: всевозможные ткацкие и прядильные дефекты ткани – скрутки нитей, непропрядки, где волокна находятся в менее компактном состоянии, чем в остальной ткани, прокрашиваются ярче, чем основной фон ткани. Они активнее «хватают» частицы красителя. Поэтому окрашенная ткань честно показывает покупателю не только oгрехи отделки, но и прядильные, и ткацкие пороки. Они становятся видны, что называется, невооруженным глазом. Как тут быть? Может быть, вы, уважаемый читатель, подскажете? Здесь полезно мнение «человека со стороны», свободного от рутины устоявшихся представлений. Не продолжать же вам с вами носить брюки с белыми коленками!
Несмотря на то, что ещё не всё решено, можно уверенно сказать: да, величайшие перспективы открывает перед текстильщиками и потребителями их продукции - всеми нами, обработка тканей под давлением. Техника высоких давлений позволяет нам не
только «выстоять» под напором всё возрастающего объема производства химических волокон, но и получать ткани с новыми, недостижимыми до сих пор свойствами.
Действительно, ещё пять лет назад тяжёлые хлопчатобумажные ткани, идущие на спецодежду и подкладки в обувь, так и выпускались в суровом виде. Придать капиллярность, способность впитывать пот и влагу, для этих тканей было нечем. В обычных условиях эти ткани не отвариваются, слишком толсты и плотны они, в «земных» условиях они непроницаемы для реагентов. Так и ходили люди, обливаясь потом, одетые и обутые как в пленку. Только машины, работающие под давлением, позволят человечеству буквально вздохнуть свободно, освободиться от целого ряда недугов, связанных с нарушением гигиены кожной поверхности тела.
Все это дает техника давлений, превышающих атмосферное не более, чем в полтора-четыре раза. А ученые «замахнулись» уже и на давления более высокого порядка, в десятки атмосфер!
Что мечтают они найти там, в неведомом мире с чудовищно тяжёлой, будто свинцовой атмосферой, где воздух как ртуть, а вода кипит при немыслимо высокой температуре?
Пар там тяжелее,чем в нашей атмосфере,в десятки раз,и в единице объема несёт непривычно большую энергию.
Что ждет там ткань? Ускорение еще в несколько раз скорости обработки? Только ли это? Не дойдут ли в условиях сверхдавлений (СВД) новые реакции, не получим ли мы новых отделочных эффектов, ведь известно, что вещества ведут себя при столь огромных давлениях совсем по-иному. По крайней мере, работа здесь ждет нас необозримая и восхитительно прекрасная.
Но какими же будут затворы в таких машинах? Ведь такие поистине циклопические условия выдержит редкий материал, о резиновых облицовках валов и говорить нечего. Предстоит создать принципиально новые затворы. Может быть, они будут построены на принципе многоступенчатых шлюзов, подобных шлюзам судоходных каналов, может быть, на «новом витке» развития техники вспомнят о губчатых затворах или «тяжёлых металлах»?
Гадать осталось недолго, до создания первой лабораторной установки СВД-отделки остаются считанные годы. Пока только лабораторной, а там, далее - уже будет только вопрос времени.
Интересно, что СВД-установка, прорабатываемая сейчас на чертёжной доске, совсем не напоминает традиционное отделочное оборудование, это уже более похоже на химический аппарат, скажем, для органического синтеза. Ткань уже практически нигде не выходит на поверхность, на неё даже глянуть невозможно - глухие массивные стены реакторов, цилиндры и шары резервуаров, соединённые в причудливую гроздь переходами-тканепроводами. Мощь и полная автоматизация. Аппарат будущего будто сошел с иллюстрации научно-фантастической книги.
На примере текстильной техники и технологии высоких давлений мы ещё раз убеждаемся в безграничности человеческих дерзаний.