Да, и на Земле для ткани дел непочатый край. Водная технология под нашим земным небосводом ещё не сказала своего последнего слова. Ещё не исчерпаны все резервы.
Ведь поток информации о новых достижениях во всех тех отраслях знаний, которые прямо или косвенно могут способствовать появлению новой техники и технологии отделки ткани, так велик, - это и изобретения, и научные сообщения и исследования, что порой возникает желание поступить подобно анекдотическим спортсменам, прекратившим состязания из-за невыносимого темпа, заданного спортивными комментаторами.
Чего стоит, например, «химическое агрегирование»!
До недавнего времени, чтобы выполнить несколько операций на ткани, брали несколько машин, и объединяли их в поточную линию или, как говорят, агрегировали. Но это механическое агрегирование, построенное по принципу конвейера: один рабочий вставляет болт, другой навёртывает на него гайку, третий её затягивает, четвёртый красит и так далее. Простая последовательность операций.
А что если все операции делать одновременно? Ну, в случае конвейера это не пройдёт, нельзя же одновременно и навёртывать гайку и красить её, а вот в отделке ткани можно. Можно там, где агрегируются машины, производящие с тканью химические превращения.
Отделочники нашли способ агрегировать такие процессы не механически, а химически. В одной машине параллельно осуществляются сразу все химические реакции. Подобный принцип знаком фотолюбителям, он заложен в действии так называемого «фиксирующего проявителя»: при обработке им фотоплёнки, она одновременно и проявляется, и фиксируется, - вдвое экономя время.
Такое совмещение нескольких технологических процессов в одной машине, причём синхронное и параллельное, а не последовательное, как при механическом агрегировании, позволяет экономить время да и площадь цехов, а тако же и затраты труда и энергии.
Действительно, если раньше существовали две линии: отбельная и красильная, каждая из которых занимала площадь в 250 квадратных метров, на них работало по трое рабочих, то теперь, если совместить беление и крашение, всё сократится вдвое! И не только это, но и расходы тепла, электроэнергии, загрязнения окружающей среды и т.д. Всё пополам.
А есть процессы, где можно объединять по три, четыре обработки! Эффект поистине колоссальный, И в то же время, простыми земными средствами.
Нет, конечно, «космические» обработки и при «химическом агрегировании» небесполезны, например, пропитка с вакуумной машиной хороша как простым раствором, так и любым комплексным. Потом мы увидим, что хорошо смотрится в совмещённых процессах и обработка под давлением, и аммиачная отделка. Но сам эффект совмещения процессов отделки - большое достижение науки и техники. Только благодаря ему освобождаются для новых машин огромные производственные площади: просто так, даром, что называется. Без всякого капитального строительства.
Каким образом осуществляют совмещённое беление и крашение? Процесс отбеливания ткани как отдельная операция ликвидируется. Ткань обрабатывается в совмещённом пропиточном растворе, содержащем как краситель, так и вещество, разрушающее естественный пигмент волокна. Ткань, пропитанная этим раствором, обрабатывается насыщенным водяным паром яри температуре 100 градусов в течение пяти-десяти минут. При этом параллельно идут два процесса: краситель диффундирует вглубь волокна ткани, а в это же время естественный пигмент, придававший грязный оттенок ткани, разрушается, переходя в растворимое состояние. Далее ткань достаточно только отмыть в воде и высушить.
Мы говорили уже, что только придания ткани белого цвета за счёт разрушения естественной грязно-серой окраски недостаточно. Нужна ещё капиллярность. Для этого ткань отваривают в щёлочи.
Кроме того, в ряде случаев небесполезно, чтобы ткань хлопчатобумажная имела шелковистый блеск. Его достигают посредством обработки, называемой мерсеризацией: ткань обрабатывают концентрированным раствором той же самой щёлочи.
Нельзя ли и эти два процесса объединить? Оказывается, можно. И помогает в этом известное уже высокое давление. Ткань пропитывают концентрированным раствором едкого натра, запаривают под избыточным давлением 3 атмосферы, промывают водой, удерживая от усадки по ширине, и сушат. В результате ткань выходит способной впитывать влагу и шелковистой.
Путём совмещения технологических процессов отделка ткани может начаться еще до ткачества! Это парадоксальное явление происходит, когда объединяют различные отделочные операции со шлихтованием - обработкой клеевым составом нитей основы будущей ткани с целью уменьшения обрывности их на ткацком станке.
Если в ванну с клеем внести отделочный препарат, то параллельно шлихтованию нити основы будут и отделываться. Так делают, например, джинсовые ткани. В шлихту вводят синий краситель, и нити основы прокрашиваются. А уток, который вносится в ткань челноком ткацкого станка, некрашенный. В результате уже с ткацкого станка сходит ткань, получившая джинсовую окраску.
Одновременно со шлихтованием можно совместить не только крашение, но и аммиачную обработку, установив перед ванной со смесью шлихты и красителя ещё ванну с жидким аммиаком. Тогда получается джинсовая ткань, отличащаяся высокой плотностью, жёсткостью, что особенно ценится модниками.
Совмещённые процессы отделки упрощают отделочное оборудование. Сложно у химиков - просто у механиков. Сложными становятся растворы, а машины упрощаются, сокращается их количество в поточных линиях.
Однако, на пути широкого внедрения совмещённых способов отделки природа возвела много препятствий. Во-первых, просто так два отделочных препарата в одну ванну не сольёшь. Они зачастую несовместимы: один имеет кислотную реакцию, а другой основную. Если их смешать, они просто прореагируют друг с другом и образуется новое, но, увы, бесполезное соединение.
Значит, из всего огромного перечня отделочных препаратов надо отбирать пары-тройки совместимых. Причём они должны быть одинаково «жизнеспособны» вo всём интервале температур, при которых производится совместная отделка. Таких совместимых, к сожалению, не так уж и много.
Отделочные препараты исторически создавались «нестандартные», один любит кислую среду, другой щелочную, третий ни ту ни другую не выносит, нейтрален как Швейцария. Есть такие, что растворяются только в кипящей воде, а другие разлагаются уже при температуре таяния снега. Как объединить несовместимое?
Поэтому в ряде случаев требуется создание новых отделочных препаратов, но это не единственная трудность. Как правило, совмещённые процессы требуют больших времён обработки. Тут, конечно, приходят на помощь вакуум и высокое давление, но не всё получается гладко.
Если пропитка ткани с вакуумом всегда эффективна и осложнений не вызывает, то обработка паром с высоким давлением хороша только тогда, когда ткань при этой обработке может терпеть «капель» с потолка камеры. Если же надо, чтобы при паровой обработке в камере не капало, машина настолько усложняется, что становится неосуществимой на практике. Потому-то и трудно внедряются пока совмещенные процессы с крашением при паровой обработке.
Без избыточного давления «капели» можно избежать, но нужно иметь
огромную запарную машину, - при скорости, например, 125 м/мин в машине должно умещаться 625-1250 метров ткани, и не просто кoe-как наваленной, а аккуратно расправленной, чтобы не было затёков красителя - главной причины брака ткани при крашении.
Поэтому можно идти двумя путями: либо учиться унимать «дождь» в машине под давлением, либо изобретать какой-то оригинальный способ компактно размещать огромное количество ткани в малом объёме обычной запарной машины.
Ну, дождь от конденсирующегося пара в котле под давлением ещё, в принципе, как-то можно унять. Он вызван гигантской разницей в температуре конденсации пара и температуре деталей самой машины. При давлении, например, вчетверо большё атмосферного, температура конденсации водяного пара равна 142 градуса, а снаружи температура 20-26 градусов: металлические детали, как их ни теплоизолируй, будут холоднее пара. Вот он и конденсируется на стенках котла, на затворах, на транспортирующих ткань роликах, на деталях механизмов, и оттуда конденсат капает на ткань.
Выход один - все детали греть до температуры, большей температуры конденсации пара. Пока это не удаётся, слишком ненадежно получается.
Много ткани сейчас в машинах для отделки накапливают на цилиндрических вращающихся роликах: ткань движется по машине петлями, огибая ролики, как в блочном полиспасте. Но для тысячи метров ткани потребуется пятьсот пар роликов, каждый диаметром 130 мм, да между ними надо дать на худой конец хоть миллиметров по 50, чтобы ткань заправить, вот и выходит длина машины 90 метров.
Можно накапливать ткань в складках, но тогда будут полосы и затёки - брак. Можно взять два рулона ткани, и, комбинируя их - подобно патронам в револьвере, осуществить непрерввное наматывание на один рулон, в то время как со второго ткань сматывается, потом менять рулоны местами. Но рулон «кромка в кромку» не намотаешь, поневоле часть ткани на торце рулона свисает и в этих местах получается брак.
Только одни ролики пока обеспечивают качественную обработку. Может быть. читатель, ознакомившись подробнее с проблемой, предложит своё оригинальное решение?
Надо сказать, вопрос накопления ткани в машинах непрерывного действия - один из главнейших. Решение его дало бы миллионные эффекты. Тут есть где развернуться человеку, хорошо знающему технологию. Интересно, что кое-что уже пытались сделать. Речь идёт о так называемых «многослойных проводках» ткани.
Мы рассмотрели роликовую проводку: пара роликов, огибаемая тканью, может дать запас ткани около двух метров. Но это если ткань идёт в один слой. А если в десять? Тогда вместо 90 метров машина займёт всего 9 метров! Эта идея и легла в основу «многослойной проводки».
Ткань входит в машину и начинает двигаться там по замкнутому кольцу или спирали Мёбиуса, накапливаясь многослойно как шерсть в мотке, один слой на другой. Потом, когда слоёв накопится достаточное количество, внутренний слой, несущий начало ткани, выводится на сторону при помощи ролика, установленного под углом, в следующую машину поточной линии.
Теперь достаточно на любом участке многослойного кольца установить роликовый накопитель - и проблема решена? Можно разместить не только 1000 метров, но сколько хочешь ткани в разумных габаритах?
Но это предложение явно противоречит законам природы: если рассмотреть даже простейшее огибание ролика многослойным полотном, становится очевидным, что слои в нём идут с разными скоростями, пропорциональными расстоянию до оси ролика. Эти расстояния, а, соответственно, и скорости, отличаются друг от друга на доли процента, но этого вполне достаточно, чтобы происходили межслойныв сдвиги, - в одном слое ткань провисла, а в другом рвалась от перегрузки натяжением.
Очевидно, что ткань должна в многослойном виде идти либо по кривой постоянной кривизны, либо только по прямой, причём в первом случае кольцо ткани будет всё время расти и длительная работа невозможна. Да уж ситуация, прямо «у кого болит затылок, тот уж пяток не чеши» - куда ни кинь, везде тупик. К тому же та же проблема как провемти кромка в кромку.
Однако, несмотря на первые неудачи (а получены они не в теории но при попытках создать действующие машины!), задача многослойной проводки ткани должна иметь решение. И тот, кому удастся найти его, заслужит вечную благодарность человечества, так как дело производства хороших тканей касается не только фигурально, но и буквально каждого человека: ведь никто из нас голым ещё не ходит!
Создание компактного накопителя ткани продвинуло бы вперёд не только совмещённые процессы, но и практически все известные виды отделки ткани, способствуя комплексной автоматизации, ибо лишь комплексная автоматизация всего процесса отделки ткани освободит человека от непосредственного участия в технологических операциях, оставив ему лишь обязанности поддержания и обеспечения работы.
Пока до этого ещё далеко, и десятки тысяч людей ещё вынуждены трудиться (порой очень тяжело) в горячих цехах промышленности, кем-то с изысканным юмором названной «лёгкой». Отделывать хорошо - это отделывать автоматически.
Хорошо отделывать - это ещё и отделывать экономично.
А сейчас в этом отношении тоже хорошего мало. Те же сточные воды фабрик уходят тёплыми. Раньше, когда мы были побогаче энергетическими запасами, парок над сливными коллекторами нас не волновал.
Но конец двадцатого века сильно просветил нас, мы наконец-то сообразили, что с парочком тем утекает в небо если не наше будущее, то будущее наших детей! Так встала проблема использования энергии сточных вод.
Вот что написала недавно газета «Социалистическая индустрия»: «Не могут ивановцы пожаловаться на свою зиму: и снегом припорошит, и морозцем прихватит. Только вот с рекой Уводь, протекающей через город, справиться не может: в самые лютые холода не покрывается она льдом. А около отделочных фабрик даже горячие туманы клубятся над водой.
В фабриках всё дело. Постоянно - зимой и летом, днём и ночью - сбрасывают они в Уводь горячую воду (эх, если бы ещё воду! Прим. авт. ). А в атмосферу - тёплый воздух. Отапливают природу изо всех сил. Одна средних размеров фабрика выбрасывает в год более десяти тысяч тонн условного топлива!».
Известно, что в отделке 80% тепловой энергии используется при промывках, белении и крашении ткани. Расчёты показывают, что если :использовать хотя бы половину тепла сточных вод, сливаемых после этих обработок, расходы на оборудование для использования этого тепла окупятся за однн-два года.
Но вот беда, на современных фабриках стоки различных машин не разделяют: из одной льётся кипяток, а из соседней холодная вода - обе грязные, конечно, но обе льются в одну канаву. И общий сток фабрики имеет усреднённую температуру 40 градусов. А как нам говорит второе начало термодинамики, хоть и колоссальное количество энергии в сточных водах фабрики, а отнять её у них - не тут то было. Ибо передача энергии идёт только от тёплого тела к холодному, а что нагреешь сорокаградусной водичкой?
Тут и появляются трудности. Надо разделять стоки машин. Холодные в канаву, а горячие в теплообменник. Вот описание системы регенерации тепла, рекомендуемой иностранными специалистами. Тёплые сточные воды поступают в изолированный резервуар, оборудованный автоматическим регулятором уровня и связанный с насосами. После фильтрации сточные воды поступают в теплообменник, где отдают часть тепла чистой воде, отправляющейся на цели приготовления свежих технологических растворов. А сами сточные воды при этом охлаждаются и уходят в систему очистки, туда, куда ведёт канава и их холодного собрата.
Такие системы позволяют экономить до 90% ранее бесполезно выбрасываемого тепла. Небольшой, с домашний холодильник, теплообменник бережёт за год не менее недельного запаса топлива. Хотя, несомненно, радикальное решение проблемы - вообще обойтись без стоков и выбросов.
Однако, достаточно растворов и сливных канав, пойдём дальше.