Физические процессы при отваривании тесно связаны с циркуляцией варочной жидкости через толщу ткани сверху вниз и наоборот, в результате чего с поверхности волокна путем эмульгирования удаляются не поддающиеся омылению воскообразные вещества и другие загрязнения.
Химические процессы связаны с изменением химического состава спутников целлюлозы. Так, сложные эфиры воскообразных веществ (высших спиртов с жирными кислотами) частично гидролизуются под действием щелочи.
Образующиеся при этом, хотя и в незначительных количествах, жирные кислоты (пальмитиновая, стеариновая, олеиновая) под влиянием щелочи образуют натриевые соли — мыла, обладающие высокой поверхностной активностью, хорошей растворимостью в воде и высокой эмульгирующей способностью.
Белковые соединения под действием щелочи гидролизуются, а образующиеся натриевые соли аминокислот не только способны переходить в раствор благодаря своей высокой растворимости, но и являются хорошими эмульгаторами, способствующими интенсивному удалению воскообразных веществ и других загрязнений с поверхности волокна в процессе циркуляции варочной жидкости.
Пектиновые вещества под действием щелочи при высокой температуре гидролизуются с образованием водорастворимых продуктов (галактуроновая кислота, пентозы, гексозы).
Крахмалопродукты подвергаются полному гидролизу и переходят в варочный раствор.
В стенках хлопкового волокна находится гемицеллюлоза в сочетании с лигнином. Гемицеллюлоза состоит из группы полисахаридов, хорошо растворимых в щелочных растворах. Лигнин представляет собой аморфные полимерные вещества, которые под действием щелочей способны образовывать феноляты, растворимые, хотя и медленно, в воде. Состав соединений, называемых лигнином хлопка, окончательно пока не установлен.
Минеральные вещества при взаимодействии с щелочью образуют гидраты, растворимые в воде.
В процессе отваривания не исключена возможность каталитического окисления целлюлозы активным кислородом, так как при высокой температуре отваривания кислород воздуха в присутствии щелочей образует перекисные соединения. Последние, хотя их в варочной жидкости имеется незначительное количество, взаимодействуют с целлюлозой с образованием оксицеллюлозы, о чем свидетельствует снижение вязкости медно-аммиачных растворов целлюлозы.
Скорость реакции щелочной целлюлозы с кислородом увеличивается с увеличением числа восстановительных групп, устанавливаемого по медному числу. Медным числом называется количество граммов окиси меди, восстанавливаемое в закись меди 100 г абсолютно сухого волокна и пересчитанное на металлическую медь. Если медное число для суровой ткани равно 0,65, то для ткани, отваренной в растворе едкого натра (10 г/л), оно будет равно 0,145, а вязкость 1 %-ного раствора соответственно равна 311,8 и 238,8 сП.
Красящие вещества (пигменты) при отваривании в щелочах не претерпевают заметных изменений.
Коллоидно-химические процессы при отваривании заключаются в изменении степени дисперсности загрязнений сопутствующих целлюлозе веществ, что облегчает очистку тканей.
Эмульгирование и удаление воскообразных веществ являются важнейшими операциями процесса отваривания. Эмульгированию предшествует плавление восков. Расплавленные воскообразные вещества приобретают подвижность, необходимую для осуществления расклинивающего, диспергирующего и солюби-лизирующего действия варочной жидкости, содержащей ТВВ и ПАВ (образуются в процессе отваривания и специально вводятся). Эти вещества стабилизируют образующуюся эмульсию, предохраняют се от расслоения и ресорбцин отваренным волокном.
При отваривании имеет место адсорбция щелочи волокном и набухание его, что способствует изменению физической структуры волокна, облегчению химических и коллоидно-химических процессов. Адсорбируется приблизительно 50 % общего количества щелочи, взятой для отваривания, или до 1,5 % от массы ткани.
Расход щелочи на химические процессы составляет ~ 1,28 %; потери щелочи, связанные с жесткостью воды и поглощением углекислоты, в среднем составляют 0,3—0,4 % от массы ткани. А если учесть, что для нормального протекания процесса отваривания необходим некоторый избыток едкого натра (0,4— 0,5 %), то общий расход его на отваривание ткани в котлах составит в среднем 3,5—4 % от ее массы.
После отваривания ткань теряет около 8 % своей массы, а ткань из хлопка низких сортировок — до 15—20 %.