Крашение

Крашение (далее К) придание текстилю, коже, бумаге, пластмассам и др. материалам окраски, обладающей достаточной для практических целей устойчивостью к действию света, водным и мыльным обработкам, трению и т. п. В отличие от К, нанесение на специально подготовленную поверхность слоя жидкого лакокрасочного материала, образующего после высыхания сплошную твердую пленку, называют окраской (см. Лакокрасочные покрытия). К известно с глубокой древности, особенно широкое распространение получило в связи с развитием крупного мануфактурного производства. Большое значение для развития К имел синтез (во 2-й половине 19 в.) органических красителей, почти полностью вытеснивших дорогостоящие и менее прочные природные.

Методы К определяются свойствами красителей и окрашиваемого материала. Для К бумаги (подцветки бумажной массы и К готовой бумаги) применяют минеральные пигменты (ультрамарин, охра и др.) и красители (основные, кислотные, прямые, сернистые, кубовые). О способах К этими красителями см. ниже. Для К готовой бумаги ее погружают в раствор красителя (чаще кислотного) или наносят на ее поверхность тонкий слой минеральных веществ (бланфикса и др.) с клеящими и красящими веществами. Глубинное К кожи (краснодубленой, лайки, замши) осуществляют протравными, кислотными, основными, прямыми красителями и специальными красителями для кожи. Для покрывного К кожи пользуются главным образом пигментами в сочетании со связующими и пленкообразователями (казеином, нитроцеллюлозой и др.). Для К меха применяют окислительные, кубовые, кислотные, протравные красители и специальные красители для меха. Методы К пластмасс определяются технологией получения и свойствами этих материалов. Для К полимеризационных термопластов красители вводят в мономер до полимеризации или же в готовый полимер перед литьем и прессованием. Для получения прозрачных окрашенных продуктов применяют термостойкие жирорастворимые и основные красители. Окрашивание происходит в результате растворения этих красителей в массе полимера. Непрозрачные окрашенные продукты получаются при использовании красителей с наполнителями или нерастворимых в пластмассе пигментов. Для окрашивания конденсационных термореактивных пластмасс (фенопластов, аминопластов) красители с наполнителями и пигменты вводят при изготовлении пресс-порошков.

Для К волокнистых материалов готовят т. н. красильную ванну, в состав которой входят краситель, вспомогательные вещества и вода. Процесс К заключается в самопроизвольном переходе красителя из красильной ванны в волокно до установления равновесия. Скорость достижения равновесия, а значит, и скорость К в целом определяются коэффициент диффузии красителя в волокне. Этот коэффициент в тысячи и сотни тысяч раз меньше, чем коэффициент диффузии в водной среде. Увеличить скорость диффузии красителей в волокне, а следовательно, и скорость К можно тремя путями: повышением температуры, введением в красильную ванну некоторых типов гидрофильных органических растворителей, созданием условий, способствующих набуханию волокна. Все эти направления широко используются для интенсификации К Волокна и изделия из них красят в аппаратах периодического и непрерывного действия. Наибольшее распространение получили последние, т. к. они обеспечивают высокую производительность труда и оборудования. К называют гладким, если материал красят сплошь в один цвет, и узорчатым или печатным, если он окрашен в несколько цветов.

К прямыми красителями. Прямые красители хорошо растворимы в воде, причем в растворах наряду с анионами красящих веществ присутствуют и их агрегаты большей или меньшей величины. К красителям этого типа относятся азокрасители. Их используют главным образом для К целлюлозных волокон, а также шелка, шерсти и полиамидных волокон. Красящее вещество на волокне удерживается ван-дер-ваальсовыми силами и, по-видимому, благодаря образованию связей. В зависимости от желаемой интенсивности окраски расход красителей составляет 1-4% от массы волокна. В красильную ванну вводят до 20% (от массы материала) поваренной соли или сульфата для увеличения выбираемости красителя из ванны и повышения интенсивности окраски. Оптимальная температура в случае применения периодического К 70-90 °С. По непрерывному способу К окрашиваемый материал пропитывают при температуре 90-95°С раствором красителя с концентрацией 1-20 г/л, запаривают в запарной камере при 102°С в течение 60-90 сек (для интенсификации проникновения красителя в волокно) и промывают. Для лучшего прокрашивания волокон и повышения равномерности окраски в красильную ванну необходимо добавлять органические растворители типа этаноламинов, т. н. выравниватели (10 г/л). Окраска прямыми красителями не обладает достаточно высокой прочностью, поэтому ее упрочняют с помощью специальных препаратов.

К активными (реактивными) красителями. Активные красители используют для К целлюлозных, и полиамидных волокон. К состоит из двух стадий: пропитки волокнистого материала раствором красителя и фиксации его в щелочной среде. На этой последней стадии краситель реагирует с волокном и образует с ним новое окрашенное соединение, например:

Часть красителя (до 30% ) взаимодействует с водой. Гидролизованный водой краситель необходимо полностью удалить из волокна при промывке, иначе резко снизятся показатели прочности окраски к мокрым обработкам. К активными красителями проводят периодическим, полунепрерывным и непрерывным способами. Наиболее распространен однованный плюсовочно-запарной способ, при котором после пропитки окрашиваемого материала раствором красителя в присутствии бикарбоната проводят (с промежуточной сушкой или без нее) запаривание волокна при температуре 100-103 °С, после чего окрашенное волокно промывают и высушивают.

К кубовыми и сернистыми красителями. Кубовые красители нерастворимы в воде и поэтому для К их предварительно восстанавливают в щелочной среде гидросульфитом в результате чего получаются растворимые соли лейкосоединений, поглощаемые целлюлозными волокнами из водных растворов. Окислением воздуха или др. окислителями лейкосоединения переводят в исходные нерастворимые красители, которые прочно удерживаются в порах волокна. К кубовым красителям относятся полициклические красители и индигоидные красители. В зависимости от типа применяемого красителя К ведут при температурах от 30 до 80°С. Аналогичным образом применяют нерастворимые сернистые красители. Отличие состоит в том, что в качестве восстановителя используют не гидросульфит, а сульфид Красящая способность сернистых красителей невелика, поэтому при К в темные цвета берут до 20% красителя от массы волокна. К ведут при температуре, близкой к 100 °С. Существуют и растворимые в воде препараты сернистых красителей. При их использовании текстильный материал пропитывают водным раствором красителя, высушивают горячим воздухом и обрабатывают в растворе, содержащем сульфид и едкий натр. В этом растворе при 80-90°С в течение 30 сек происходит проявление красителя, т. е. переход его в исходную нерастворимую в воде форму.

Помимо восстановительного способа К кубовыми красителями, широко применяется т. н. суспензионный метод. В этом случае волокнистый материал пропитывают высокодисперсной суспензией кубового красителя, высушивают, а затем обрабатывают щелочным гидросульфитным раствором. Нерастворимый краситель непосредственно на волокне переходит в растворимую соль лейкосоединения, которая сорбируется волокном и диффундирует внутрь его при последующем запаривании. Окисление лейкосоединения в исходный краситель и фиксация его на волокне происходят при обработке растворами окислителей, например ₂₂₇ или ₂₂, после чего материал тщательно промывают.

Особую группу кубовых красителей составляют растворимые в воде препараты - кубозоли. Их водными растворами пропитывают волокнистые материалы и затем различными способами (нитритным, бихроматным, запарным и т. д.) в кислой среде проводят гидролиз и окисление кубозолей. В результате на волокне фиксируется первоначальный кубовый краситель, из которого был получен соответствующий кубозоль.

К нерастворимыми азокрасителями, образующимися в волокне (холодное К.). В ходе такого К красители синтезируются непосредственно на волокне в результате сочетания азосоставляющих (азотолов) с диазония солями. При К волокно пропитывают щелочным раствором высушивают и обрабатывают на холоде при pH 7-9 водным раствором соли диазония. На волокне происходит реакция азосочетания, и оно окрашивается. Т. о. окрашивают целлюлозные волокна, но при известной модификации метода нерастворимые азокрасители можно синтезировать и в полиамидных, полиэфирных и полиакрилонитрильных волокнах.

Кроме нерастворимых азокрасителей, на волокне можно синтезировать и др. пигменты, в частности черный анилин, являющийся наиболее распространенным окислительным красителем. Его получают путем окислительной конденсации анилина в среде минеральной кислоты. В качестве окислителя применяют и бихромат или катализаторами окислительного процесса являются купорос, и и др.

Для К волокон используют и готовые органические пигменты, для их фиксирования - различные синтетические связующие вещества, например предконденсаты мочевино- и меламиноформальдегидных смол.

К катионными красителями. Катионные красители - обычно моноазокрасители (см. Азокрасители) и полиметиновые красители. Окрашивают полиакрилонитрильные волокна в яркие насыщенные цвета, окраски обладают довольно высокой прочностью. Краситель фиксируется на волокне межмолекулярными силами и благодаря образованию ионных связей:

,

где А^- - анион, например ₃₄^-. К производят в уксуснокислой среде в присутствии глауберовой соли и выравнивающих веществ; температура ванны 95-100°С, продолжительность К 60-90 мин. Расход красителя 2-5%, уксусной кислоты 1-5%, глауберовой соли 5-15% и выравнивателя 2-6% от массы окрашиваемого материала. Существуют и непрерывно-поточные методы К полиакрилонитрильных волокон катионными красителями. В этом случае для ускорения проникновения красителя в волокно используют резорцин, этиленкарбонат и др. вещества. Волокнистую массу пропитывают раствором красителя (5-10 г/л), содержащим названные ускорители (10-50 г/л), запаривают при 103°С в течение 60- 90 сек и тщательно промывают.

К кислотными и протравными красителями. Кислотные красители растворимы в воде благодаря наличию групп ₃M (реже COOM, где М - , К или ₄), ₂₂, ₂₃ и др., к ним относятся антрахиноновые красители и азокрасители. Применяются в основном для К и полиамидных волокон, а также кожи, меха, бумаги, древесины и др. материалов. В процессе К краситель взаимодействует с волокном по схеме:

В закреплении красителя на волокне участвуют также ван-дер-ваальсовы силы. К осуществляют при pH 3-5 в присутствии глауберовой соли и выравнивателя. температура К 85-90°С, длительность 45- 60 мин. Так же красят и полиамидные волокна протравными красителями, окрашивающими волокно и закрепляющимися на нем при последующей обработке некоторыми веществами, называемые протравами. Важнейшие протравные красители - которые после пропитки волокна обрабатывают раствором бихромата причем восстанавливается из шести- в трехвалентное состояние с образованием на волокне нерастворимых комплексных соединений красителей: (рис.). Такие комплексы могут удерживаться на волокне и ван-дер-ваальсовыми силами. красители дают окраску большой прочности к действию света и мокрых обработок. В зависимости от строения красителей К проводят в кислой или нейтральной среде с добавкой выравнивателей. Наибольшее применение в качестве получили азо- и антрахиноновые красители.

К дисперсными красителями. По строению дисперсные красители относятся к азокрасителям или антрахиноновым красителям. Обычно их применяют для К полиамидных, полиэфирных, полиакрилонитрильных и ацетатных волокон. Молекулы дисперсных красителей имеют малые размеры и легко проникают в плотные синтетические волокна. Кроме того, у них отсутствуют анионные группы, препятствующие взаимодействию красителя с волокном, имеющим в воде отрицательный заряд. Дисперсные красители плохо растворимы в горячей воде, поэтому их измельчают (диспергируют) до размера частиц меньше 2 мкм. Полиамидные и диацетатные волокна окрашивают в ванне, содержащей диспергатор. К начинают при температуре 40-50°С и затем ведут в течение 1 часа при 80°С. Полиэфирные и полиакрилонитрильные волокна, отличающиеся повышенной плотностью, в этих условиях практически совсем не окрашиваются. Поэтому для К таких волокон необходимо повысить температуру до 130-140°С или применить переносчики - вещества, разрыхляющие структуру полимера. В качестве переносчиков применяют о-оксидифенил, моно- и дихлорбензолы, бензойную и салициловую кислоты, бетанафтол, крезолы и т. д. Их оптимальная концентрация в красильной ванне 3-8 г/л. Очень эффективными для полиэфирных волокон являются непрерывно-поточные методы К - термозольный и вапокол-процессы. По обоим этим способам волокно сначала пропитывают слегка загущенной высокодисперсной суспензией красителя и затем после сушки прогревают в течение 60-90 сек при температуре 200-210°С (термозольный процесс) или подвергают воздействию паров трихлорэтилена (вапокол-процесс). После таких обработок волокно промывают и высушивают.

Лит.: Виккерстафф Т., Физическая крашения, пер. с англ., М , 1956; Мельников Б. Н., Морыганов П. В., Теория и практика интенсификации процессов крашения, М., 1969; Садов Ф. И., Корчагин М. В., Матецкий А. И., технология волокнистых материалов, 3 изд., М., 1968: Применение кубовых красителей, пер. с англ. под ред. В. Якоби, М., 1957, с. 113-24; Андросов В. Ф., Фель В. С., К синтетических волокон, М., 1965.

Б. Н. Мельников.

	Copyright © 1999-2023 Oval.ru, All Rights Reserved.