Ковтун Л.Г. Химическая технология отделки трикотажных изделий

Подождите немного. Документ загружается.

выпускаемых,в СССР, включает в себя около 60 марок и обеспечи-

вает получение широкой гаммы цветов.

Исходная форма кубового красителя — пигмент Кр=С=0—

не обладает сродством к волокну и не сорбируется им. Поэтому

в процессе крашения кубовый краситель временно переводят в

растворимую форму. Это можно сделать благодаря присутствию

в молекуле карбонильной группировки. В присутствии восстано-

вителя происходит восстановление кубового красителя до лейко-

кислоты. Лейкокислота в воде также нерастворима, но способна

вступать во взаимодействие со щелочами с образованием раство-

римой в воде натриевой соли лейкокислоты Кр^С—ONa. Эта соль

лейкокислоты обладает высоким сродством к волокну и быст-

ро сорбируется из красильного раствора, диффундирует внутрь

волокна и фиксируется на активных центрах волокна. Шсле

того как краситель продиффундировал внутрь волокна, его

опять переводят в исходную нерастворимую форму путем

окисления

Кр=С-0 —

Пигмент,

?Stdi

ifepacrHopuM,

не имеет сродства

к Волокну

Крашение

• Кр^с-он

Лейкокислота,

нерастворима о 6ОХ

Промывка и окисление

NaOH

Соль

мОкокисяоты.

растворима Ьвок

высокое

сродство

к волокну

Одной из важнейших стадий крашения кубовымй красителя-

ми является стадия восстановления. Скорость восстановления

красителя зависит от строения самого красителя, т. е. от его спо-

собности восстанавливаться, от восстановительной способности

восстановителя и их соотношения. В качестве восстановителей

обычно используют дитионит натрия N328204, ронгалит

HsN. .0

ЫаНЗОг-сНаО-гНгО, двуоксид тиомочевины И др. Все

они имеют различную восстановительную способность в различ-

ных условиях. Поэтому выбор восстановителя зависит от спосо-

ба крашения (в частности, при периодическом способе крашения

обычно используют дитионит натрия, а при непрерывном способе

и печатании, когда фиксация красителя и восстановление

проходят при достаточно высоких температурах, — ронга-

лит) .

Для окисления красителя в тот' момент, когда он уже нахо-

дится в волокне, волокнистые материалы обрабатывают раство-

рами окислителей — дихромата калия К2СГ2О7 или пероксида во-

дорода. После окисления окрашенный материал подвергают про-

мывке и обработке в растворе ПАВ концентрации 1—2 г/л при

температуре 100 °С в течение 15—20 мин, в процессе которых

удаляется незафиксировавшийся краситель, а также происходит

агрегирование—кристаллизация красителя внутри волокна.

В таком состоянии краситель прочно удерживается в волокне,

несмотря на то что он фиксируется относительно слабыми водо-

родными связями и силами Ван-дер-Ваальса.

Существует три способа крашения кубовыми красителями.

1 — щелочно-восстановительный способ. При этом способе

крашения сначала готовят концентрированный раствор восста-

новленной формы кубового красителя — куб (откуда и пошло

название «кубовые красители»). Для этого краситель растирают

с небольшим количеством глицерина или диспергатора, добав-

ляют воду, щелочь и затем восстановитель — дитионит натрия.

Суспензию красителя нагревают в течение 10—15 мин до полного

восстановления и растворения красителя. О полноте восстановле-

ния судят по отсутствию твердых частиц в растворе и по изме-

нению его цвета. Цвет восстановленного красителя резко отли-

чается от цвета исходного пигмента.

Затем из этого концентрированного раствора восстановлен-

ного красителя приготовляют рабочий раствор и в нем окраши-

вают волокнистый материал в течение 45—60 мин. Температура

крашения и восстановления колеблется от 30 до 60 °С в зависи-

мости от свойств красителя. В зависимости от этих свойств изме-

няется и состав ванны: концентрация восстановителя и щелочи.

Для удобства красители принято делить на четыре группы: хо-

лодного, теплого, горяче/о и специального крашения. Точные

сведения о составе красильных ванн и условиях крашения

приводятся в каталогах фирм, выпускающих эти красители. Не-

соблюдение оптимальных условий (превышение концентрации

восстановителя или температуры) может привести к перевосста-

новлению красителя и, как следствие, к ухудшению качества окрас-

ки. После крашения волокнистый материал подвергают промывке

холодной водой, обработке раствором окислителя, промывке, об-

работке раствором ПАВ и снова промывке. Крашение можно

проводить непрерывно и периодически; но чаще при щелочно-

восстановительном способе используют периодическое крашение.

Недостатком щелочно-восстановительного способа крашения

является то, что соль лейкосоединения обладает очень высоким

сродством к волокну, вследствие чего имеет место высокая ско-

рость сорбции красителя, особенно в начальный период краше-

ния. Это приводит к образованию неровной окраски. Кроме того,

растворы лейкосоединения очень неустойчивы и быстро окисля-

ются кислородом воздуха.

2 — суспензионный способ. При крашении суспензионным

способом на полотно путем плюсования наносят суспензию ис-

ходной нерастворимой формы дисперсного красителя. Частицы

красителя, не имея сродства к волокну, равномерно распреде-

ляются на поверхности волокна. Затем полотно подсушивают,

пропитывают щелочным раствором восстановителя и запаривают.

В процессе запаривания краситель восстанавливается и диффун-

дирует внутрь волокна. Далее следуют промывка, окисление

и обработка ПАВ по схеме

Птсовшие

суспензией

красителя

--»| Сушка \—•

ПлюсаВание щелочным

раствором

восстановителя

—>1 Заларавание]

Промывка

Обработка

раствором

холодной

—»

Обработка

раствором

Вовой. окислителя

—>) Промывк^—*

OSpaSoTKa

•раствором

ПАВ

ПромыВка]

Этот способ крашения благодаря равномерному распределе-

нию красителя на волокне позволяет получить ровные окраски.

Крашение суспензионным способом проводится главным образом

непрерывно. Красить таким способом трикотажное полотно

довольно трудно, так как трудно равномерно нанести суспензию

красителя на полотно из-за закручивания кромок и высокой де-

формируемости полотен.

Основным требованием при крашении этим способом является

применение специальной выпускной формы красителей с индек-

сом Д (высокодисперсные). Дисперсия должна быть максималь-

но однородной, размер ее частиц не должен превышать 1,5 мкм,

так как чем выше степень дисперсности и чем более однородна

дисперсия, тем быстрее и полнее протекает процесс восстановле-

ния при запаривании.

3 — лейкокислотный способ. Этот способ близок к суспензион-

ному, но на волокнистый материал наносят суспензию лейкокис-

лоты Kp^G^ONa, которую получают путем подкисления уксус-

ной кислотой щелочных растворов кубового красителя в присут-

ствии диспергатора. Далее технология крашения такая же, как

при суспензионном способе. Достоинством лейкокислотного спо-

соба является возможность использования обычных выпускных

форм кубовых красителей (без индекса).

В трикотажной промышленности кубовые красители для кра-

шения трикотажных полотен применяются сравнительно редко,

а. для крашения пряжи и ниток, предназначенных для вязания

пестровязаных изделий, — довольно широко.

При пошиве трикотажных комбинированных изделий из бе-

лых и цветных деталей полотна должны иметь очень высокую

устойчивость окраски к мокрым обработкам. Это требует расши-

рения использования кубовых красителей для крашения не толь-

ко пряжи, но и полотен.

Ограниченное применение кубовых красителей для крашения

трикотажных полотен объясняется тем, что при крашении жгутом

трудно получить ровные окраски вследствие высокого сродства

восстановленной формы красителя к волокну и неравномерного

окисления красителя на отдельных участках полотна после

крашенийгЩоэтомУ для получения ровных окрасок при периппи-

Чесдом^хпособе крашения трикотажных полотен рекомендуется

применять не щелочно-восстановитёльный, £1-тм,биниров^^

£У£пензионно"-восстано"вительнь1й" " (долусуспензионныЮ. способ

крашения. Утот способ заключается в обработке полотна суспен-

зией красителя при температуре 20—25 °С в течение 30—40 мин.

Затем в красильную ванну вводят шелочь и восстановитель и

очень медленно нагревают до температуры восстановления.

Медленное нагревание обеспечивает постепенное восстановление

и растворение красителя и медленную сорбцию его волокном,

что позволяет получить ровную окраску.

Для предотвращения возникновения неровноты окраски

вследствие неравномерного окисления рекомендуется перед окис-

лением тщательно промыть полотно в холодной воде для вырав-

нивания рН и использовать вместо пероксида водорода или пер-

бората натрия, которые в этих условиях могут вызвать переокис-

ление некоторых кубовых красителей, более мягкий окислитель,

например лудигол.

Еще одной сложностью, возникающей при крашении трико-

тажных полотен жгутом в машинах открытого типа, например

МКП-1, является низкая устойчивость дитионита натрия в при-

сутствии кислорода воздуха. Потеря части дитионита натрия

вследствие окислительного процесса приводит к неполному вос-

становлению кубового красителя.

В связи с этим целесообразнее проводить крашение в герме-

тически закрывающихся эжекторных машинах. Если аппарат не

полностью заполняется красильной жидкостью, то на каждый

1 м® незаполняемого объема красильной ванны необходимо до-

полнительно ввести 1,7 кг восстановителя (дитионита натрия)

и 1,7 л 40%-го раствора гидроксида натрия.

3.9. КУБОЗОЛИ И ИНДИГШ0Л11_-)

л.

с)

Кубозоли и индигозоли — растворимая в воде форма кубовых

красителей — по химическому строению являются натриевыми

солями сернокислых эфиров лейкосоединенйй кубовых краси-

телей

^^с NH ^

(

O-SOjNa

или в общем виде Кр^С—О—sOsNa.

Так же как и кубовые красители, кубозоли дают окраски

с высокой устойчивостью к мокрым обработкам и к свету. (Отече-

ственная промышленность выпускает красители 9 марок, с по-

мощью которых можно получить достаточно широкую гамму цве-

тов и оттенков. Благодаря тому что кубозоли растворимы в воде

и для их растворения не требуется сильнощелочной среды, как

в случае кубовых красителей, кубозоли могут применяться для

крашения полотен и изделий из волокон, неустойчивых к дейст-

вию сильнощелочных сред: шерсти, натурального шелка, ajjeraT-

, ных и ПАН волокон, а также'^олиамидных волотонУ ~~

В нейтральной среде кубозоли и индигозоли прбявляют срод-

ство к целлюлозным, а в кислой — к белковым и полиамидным

волокнам. В процессе крашения волокнистые материалы сначала

обрабатывают в растворе кубозоля, а затем подвергают обработ-

ке в проявительной ванне. Сущность процесса проявления сво-

дится к гидролизу сернокислого эфира и к последующему окис-

лению образующегося при гидролизе лейкосоединения кубового

красителя до исходного пигмента.

Кр^

;—О—SOsNa

H,SO.

iKp^C-C

Гидролиз сернокислого эфира происходит в кислой среде,

поэтому проявительная ванна содержит серную кислоту H^S04.

В качестве окислителя может быть использован нитрит натрия

ЫаЫОг или дихромат калия К2СГ2О7. В соответствии с этим раз-

личаюх два способа крашения — нитритный и хроматный.

В трикотажной промышленности используют преимущественно

нититный способ крашения. ^

^Жубозоли и индигозоли применяют для крашения трикотаж-

/ных полотен из хлопка/ шерсти, полушерсти, из смеси хлопка и

с синтетическими волокнами по периодическому способу в жгуто-

\вых машинах (эжекторных или МКП-1).

Крашение включает в себя следующие операции: обработку

водным раствором кубозоля; обработку в проявит,ельной ванне;

промывку и нейтрализацию; обработку поверхностно-активными

веществами; промывку.

.Гл

«г

При крашении целлюлозных волокон или смеси целлюлозных

с полиэфирным волокном красильный раствор содержит 5—

30 г/л кубозоля и 5—50 г/л электролита (в зависимости от сте-

пени сродства кубозоля к волокну) для обеспечения высокой

сорбции красителя волокном, так как в растворе молекулы кубо-

золя диссоциированы и заряжены отрицательно

Кр^—ОЗОзЫа ^ Кр^С—OSOr +

Na^

Окислитель — нитрит натрия (0,5—1 г/л) — может быть вве-

ден непосредственно в красильную ванну, так как окислительные

свойства нитрита натрия проявляются только в кислой среде.

Для повышения устойчивости нитрита натрия в эту ванну вво-

дится небольшое количество соды, что предотвращает прежде-

временное проявление кубозоля или индигозоля и гарантирует

получение ровной окраски. Обработку проводят в течение 30 мин

при температуре 30—70 °С в зависимости от марки красителя.

Затем раствор сливают и ванну заполняют проявительным раст-

вором, содержащим 20 мл/л серной кислоты плотности

1,84 г/см^. Крашение полотен можно проводить в любых жгуто-

вых машинах: МКП-1 или эжекторны^,

3.10. НЕРАСТВОРИМЫЕ АЗОКРАСИТЕЛИ

Нерастворимые азокрасители согласно технической классифика-

ции относятся к красителям, образующимся на волокне. Эти кра-

сители чаще используются для крашения целлюлозных волокон,

так'как обработка проводится в сильнощелочных ваннах, но мо-

гут применяться и для крашения ряда синтетических волокон,

напримёр полиэфирных.

На хлопке они дают яркие окраски, устойчивые к мокрым

обработкам, но недостаточно устойчивые к трению. Нераствори-

мые азокрасители представлены недостаточно широкой гаммой

цветов и оттенков. Среди них отсутствуют желтый, ярко-зеленый

и голубой цвета.

Образование красителя происходит во время крашения не-

посредственно на волокне из азо- и диазосоставляющей, кото-

рые вступают в реакцию азосочетания.

В качестве азосоставляющей используют ароматические окси-

соединения с общим названием азотолы, которые отличаются

между собой главным образом радикалом Аг

он

CO-NH-Ar

илй в общем виде Ri—ОН. Азосоставляющая в воде нераство-

рима, но при взаимодействии со щелочами образует натриевую

соль, растворимую в воде:

R,—ОН + NaOH ^ R,—ONa + Н2О.

В качестве диазосоставляющей используют диазотированные

ароматические амины — соли диазония, или диазосоли

NH2

+ HCl + HNOj-

СГ

или в общем виде [Rs—

Диазосоли — соединения нестойкие и могут разрушаться

при нагревании и хранении. Для повыщения устойчивости солей

диазония их стабилизируют различными органическими и неор-

ганическими соединениями и в такой форме, т. е. в форме стойких

солей диазония, применяют в кращении. Стойкие формы не толь-

ко хорошо сохраняются, но и некоторые из них могут быть

смешаны с азосоставляющей. В этом случае краситель (смесь

азо- и диазосоставляющих) плюсованием или методом печати на-

носится на текстильный материал, а затем в условиях запарива-

ния при определенных значениях рН стойкая форма переходит

в активную форму и на волокне происходит реакция азосоче-

тания.

Цвет полученного соединения зависит и от вида азо- и диазо-

соединения. Поэтому использование азо- и диазосоединений в

различных комбинациях позволяет получить различные оттенки.

Азо- и диазосоставляющая вступают в реакцию азосочетания

с образованием азокрасителя:

Ri—ONa + [R2—N=N]CrNaO—Ri—N=N—R2-f НС1.

Реакция азосочетания протекает практически мгновенно при

температуре 20—25°С. Большое влияние на реакцию азосочета-

ния оказывает среда. Наиболее полно реакция азосочетания проте-

кает при рН б—10. При значениях рН, меньших 6, азосоставля-

ющая переходит в нерастворимую форму и плохо взаимодейст-

вует с диазосоставляющей, а при рН больше 10 теряет свою

активность диазосоставляющая.

Образующийся краситель нерастворим в воде и поэтому ок-

раски, полученные на волокне, имеют высокую устойчивость к

мокрым обработкам, несмотря на то, что фиксируются водород-

ными связями и силами Бан-дер-Ваальса.

Процесс крашения можно представить схемой «обработка

щелочным раствором азосоставляющей — обработка раствором

диазосоставляющей — воздушный зрельник — промывка — об-

работка ПАВ — промывка».

Между обработками азо- и диазосоставляющими иногда про-

водят сушку. После крашения материал подвергают обработке

в растворах ПАВ при температуре 80—95°С для удаления кра-

сителя, отложившегося на поверхности волокна, что позволяет

повысить устойчивость окраски к трению.

В трикотажной промышленности нерастворимые азокрасители

практически не применяются, что связано с трудностями полу-

чения ровной окраски на полотне при крашении в жгуте. Но

с учетом высокой .устойчивости получаемой с их помощью окрас-

ки к мокрым обработкам азокрасители могут быть использованы

для крашения хлопчатобумажной пряжи, которая используется

для производства пестровязаных изделий. Крашение пряжи

можно проводить суспензионным способом в мотках или в бо-

бинах.

З.П. КРАШЕНИЕ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН ИЗ СМЕСИ ВОЛОКОН

Как уже говорилось, в последние годы значительно увеличился

ассортимент полотен и изделий, изготовленных из смеси различ-

ных волокон. Использование смеси волокон позволяет улучшить

потребительские свойства трикотажных изделий, но вызывает

большие трудности при их колорировании.

Jpyднocти заключаются в том, что различные волокна окра-

шиваются красителями разных классов. Даже в том случае, если

оба волокна окрашиваются красителями одного и того же клас-

са и при этом требуют одинаковых условий (среды, температуры)

крашения, часто бывает достаточно трудно получить одинаковую

насыщенность или одинаковый тон окраски .на волокнах. При-

мерами могут служить смесь хлопка с вискозным волокном и

смесь шерсти с полиамидным волокном, которые окрашиваются

одними и теми же красителями, но по-разному.

Определенная сложность крашения трикотажных полотен и

изделий состоит еще и в том, что Многие способы крашения, ши-

роко применяющиеся для крашения смешанных тканей, неприем-

лемы для крашения трикотажных полотен и изделий из-за отсут-

ствия оборудования для крашения трикотажных полотен непре-

рывным способом.

Выбор класса красителя и способа крашения зависит от при-

роды волокон, входящих в смесь, их соотношения в смеси, требо-

ваний к устойчивости окраски и колористическому эффекту и от

назначения изделия.

Существуют одно- и двухванные способы крашения. При од-

нованном способе крашение проводят в одном красильном раст-

воре, содержащем либо красители одного класса, который кра-

сит и одно и другое волокно, либо смесь красителей двух различ-

ных классов — для крашения одного и другого волокна. Это

можно делать в тех случаях, когда условия крашения каждого

волокна сравнительно одинаковы и красители совместимы друг

с другом, т. е. не взаимодействуют между собой в растворе. Под-

бор красителей для смеси может осуществляться на красильно-

отделочном предприятии, а могут быть использованы и спе-

циально подобранные смеси двух классов красителей, выпускае-

мых химической промышленностью. В качестве примера можно

привести красители для крашения полушерсти, которые содержат

смесь прямых и кислотных красителей, имеющих торговые назва-

ния «медиозолевые», «тетрамины», «полиамины», «котолановые»,

«красители для полушерсти», или красители из смеси кубовых

и дисперсных красителей: коттестрены (BASF, ФРГ), полицелы

(СССР), унитроны («Сумитомо Кемикал», Япония), предназна-

ченные для крашения смеси, состоящей из хлопка и полиэфирного

волокна.

Однованный способ имеет целый ряд преимуществ перед

двухванным с точки зрения экономии энергозатрат и воды, а так-

же уменьшения объема сильно загрязненных сточных вод. Одна-

ко часто условия крашения различными красителями отличаются

друг от друга насколько, что их невозможно совместить в одной

ванне. Осложнения возникают еще и из-за того, что один из кра-

сителей хорошо сорбируется, но не фиксируется на одном из

волокон (например, дисперсный краситель — на целлюлозном во-

локне при крашении полотен из смеси хлопка с лавсаном),

поэтому для обеспечения устойчивости окраски необходимо про-

водить тщательную промывку или восстановительную обработку

после крашения или применять резервирующие вещества. Таким

образом, если условия крашения различных волокон в смеси

существенно различаются, крашение проводят по двухванному

способу, т. е. сначала окрашивают одно волокно, красильный

раствор сливают, ванну вновь наполняют и окрашивают другое

волокно красителем другого класса. С, „

^Годной из наиболее широко распространенных смесей, ветре/t^i

чающихся в тдщотаденой промышленности^ является

ка или вискозного врлокн волокном лавсан в

33LZB ряде случаев

краситади, которые

ост авл яя_ додяафйр -

образом создается

различных соотношениях: 33^

для крашения используют'"только прямые

закрашивают целлюлозную составляющую,

ную составляющую неокращенной. Таким

своего рода меданжевый зффекХн,..,; " ""

Пряжа,из смеси хлоп{^а или вискозного волокна с лавсаном

наиболее широко применяется для бельевого трикотажа и для

производства чулочно-носочных изделий, в частности детских

колготок. Крашение полотен проводят в машинах МКП-1 или

в эжекторных машинах, а чулочно-носочных изделии — в аппа-

ратах барабанного типа «Колормат» (ФРГ) или КТ-100 (СССР)

(см. п. 6) по' обычным режимам. При необходимости однотон-

ного крашения можно использовать дисперсные красители для

крашения полиэфирного волокна в сочетании с прямыми, актив-

ными или кубовыми красителями для крашения ^ллюлозного

волокна. В трикотажной промышленности применяют главным

образом прямые или активные красители в сочетании с дисперс-

ными.

Крашение обычно проводят двухванным способом: сначала

окрашивают полиэфирное волокно дисперсными красителями при

температуре 125—130 °С, затем раствор сливают, полотно промы-

вают и проводят восстановительную обработку дитионитом нат-

рия для удаления дисперсных красителей с хлопка. Ванну снова

заполняют, вводят раствор активного или прямого красителя

и окрашивают по соответствующим режимам, а затем полотна

тщательно промывают для удаления незафиксировавшегося, или

гидролизованного красителя.

Сократить продолжительность крашения можно, используя

однованный двустадийный способ. При этом оба красителя вво-

дят в ванну одновременно в начале крашения, затем сначала

при температуре 120—130 °С окрашивают полиэфирное волокно

дисперсными красителями, затем ванну охлаждают до 70—80 °С,

постепенно вводят раствор электролита и далее при этой тем-

пературе проводят крашение хлопка прямыми красителями.

При выборе способа крашения необходимо помнить, что неко-

торые дисперсные красители неустойчивы при высокой темпера-

туре в щелочной среде и что некоторые прямые красители неус-

тойчивы к действию высоких температур. При крашении в темные

тона после крашения полотна необходимо обрабатывать препа-

ратами ДЦУ или У-2 для обеспечения устойчивости окраски. При

использовании высокотемпературных способов крашение прово-

дят в эжекторных машинах или в аппаратах навойного типа.

Крашение трикотажных полотен из смеси вискозного волокна

или хлопка с полиэфирным в светлые тона, предназначенных для

пошива белья, можно проводить красителями одного класса:-

акр1вными, кубозолевыми, редко прямыми.

Крашение полотен из смеси хлопка или вискозного волокна

полиамидными волокнами можно проводить однованным спосо-

бов прямыми, активными, кубозолевыми красителями. При кра-

шении активными красителями крашение начинают в кислой сре-

де, раствор нагревают до 95—98 °С, красят при этой температуре

в течение 15—20 мин, постепенно вводят раствор кальцинирован-

ной соды и обрабатывают еще 20 мин, затем раствор медленно

охлаждают до температуры 50—60 °С и окрашивают еще 30—

40 мин.

140