Ковтун Л.Г. Химическая технология отделки трикотажных изделий

Подождите немного. Документ загружается.

ном исполнении. Наряду с обычными существуют высокотем-

пературные зрельники, в которых можно проводить термическую

обработку перегретым паром и горячим воздухом, что необхо-

димо для фиксации пигментов и дисперсных красителей на син-

тетических волокнах. Для этого в стенках камеры расположены

перегреватели,

В зрельниках фирмы «Ариоли» можно обрабатывать прак-

тически все виды полотен из различных волокон. Условия запа-

ривания зависят от класса красителя и вида волокна.

После запаривания полотно подвергается промывке для уда-

ления загустки, незафиксировавшегося красителя и текстильно-

вспомогательных веществ, вводимых в печатную краску для

обеспечения условий, необходимых для фиксации красителей

(кислот или щелочей, гидротропных веществ, ПАВ, дисперга-

торовит. д.).

Промывку полотен следует проводить в расправленном со-

стоянии на линиях непрерывного действия МП-220Т, (СССР),

фирм «Фляйснер» (ФРГ), «Ариоли» (Италия) и т. д. В отдельных

случаях промывку проводят в машинах периодического действия

жгутом (МКП-1 и в эжекторных машинах), однако при этом

качество промывки хуже (образуются отпечатки на ненапечатан-

ных местах и загрязняется фон).

4.1. ПЕЧАТНЫЕ КРАСКИ

Печатные краски представляют собой композиции, содержащие

раствор или суспензию красителя, текстильно-вспомогательные ве-

щества и загустку. Физико-химические процессы, протекающие

при фиксации красителей в условиях крашения и печатания, име-

ют много общего, поэтому текстильно-вспомогательные вещества,

добавляемые в печатную краску, практически те же, что и добав-

ляемые в красильную ванну. Эти вещества предназначены для

создания условий, обеспечивающих наиболее полную и быструю

диффузию и фиксацию красителя на волокне. Это гидротропные

вещества, способствующие растворению красителей, кислотный

или щелочной агент, обеспечивающий фиксацию красителей

(например, кислотных или активных) на волокне, диспергаторы,

восстановители (для кубовых красителей) и т. д.

Но хотя между процессами крашения (особенно непрерывным

способом) и печатания много общего, есть и существенные раз-

личия. Так как красящий состав для получения рисунка наносит-

ся только в определенных местах, для получения высококачест-

венной печати с четким контуром рисунка (границей между за-

крашенными и незакрашенными местами) печатная краска дол-

жна обладать определенной консистенцией, быть однородной по

составу, не должна содержать посторонних примесей, иметь

клейкость, хорошо смачивать волокнистым материал, равномерно

проходить через шаблон или хорошо заполнять гравюру и выби-

раться из нее.

Большинство перечисленных свойств печатная краска приоб-

ретает благодаря наличию в ней загустки. При этом к загустке

предъявляются еще и дополнительные требования. Например,

она не должна взаимодействовать с красителем и текстильно-

вспомогательными веществами, входящими в состав печатной

краски, должна легко смываться с полотна при последующей

промывке.

Применяют загустки двух типов: на базе водных растворов

гидрофильных высокомолекулярных веществ — загустителей, ко-

торые растворяются в воде с образованием вязких клейких кол-

лоидных растворов, и двухфазные коллоидные системы с ярко

выраженной поверхностью раздела.

. Для получения загусток первого типа используют:

природные полимеры (крахмал, декстрин, трагант и камедь —

застывший сок растений, а также альгинат натрия — продукт,

добываемый из морских водорослей);

искусственные полимеры, получаемые переработкой природ-

ных полимеров (КМЦ — карбоксиметилцеллюлозу, представляю-

щую собой эфир целлюлозы, сольвитозу — эфир крахмала

и т. д.);

синтетические полимеры (производные поливинилового спир-

та, продукты омыления полиакрилонитрила, сополимеры этилена с

малеиновым ангидридом и т.д.).

В трикотажной промышленности наиболее широкое примене-

ние нашли альгинат натрия и его производные, КМЦ и сольвито-

за. Это загустители, обеспечивающие получение ярких расцветок,

четкий контур, хорошо смывающиеся при последующей промывке

и не ухудшающие гриф трикотажного полотна.

К загусткам второго типа относятся эмульсионные и пенные

загустки.

Эмульсионные загустки находят применение при печатании

пигментными красителями и красителями некоторых других клас-

сов. Они образуются при смешивании двух несмешивающихся

жидкостей, например воды и масла в присутствии эмульгатора

или защитного коллоида, которые стабилизируют эмульсию, пре-

пятствуя ее расслоению. (В эмульсиях капельки одной жидко-

сти — фазы — равномерно распределены в другой жидкости.)

Эмульсионные загустки бывают двух типов: «масло в воде» и

«вода в масле». В качестве масляной, или гидрофобной, фазы ис-

пользуют некоторые сорта тяжелого бензина, например уайт-

спирит, велосит или минеральные масла, Недостатком загусток

типа «масло в воде» является высокое (60—90%) содержание

масляной фазы, что вызывает сильную загазованность в цехе, так

как в процессе высушивания уайт-спирит или велосит испаря-

ется.

Пенная загустка представляет собой систему, в которой пу-

зырьки воздуха равномерно распределены в жидкости, содержа-

щей вещества, способствующие вспениванию (пенообразованию)

в процессе получения загустки, и вещества, стабилизирующие

пену.

Приготовление загусток. Загустки приготовляют с помощью

специального оборудования — в открытых котлах или в закры-

тых автоклавах под^давлением. Полимерные загустители сначала

заливают теплой или холодной водой для набухания. После набу-

хания их подвергают развариванию, т. е. нагревают при постоян-

ном перемешивании при определенной температуре в течение

1 —

3 ч. Температура разваривания и продолжительность приготовле-

ния загустки зависят от свойств полимера, применяемого для

получения загустки. В ряде случаев в загустку добавляют раз-

личные вещества, необходимые для улучшения ее свойств. На-

пример, в процессе приготовления крахмальной загустки добав-

ляют немного кислоты для частичного гидролиза крахмала, что

способствует повышению его пластичности. Разваривание про-

должают до образования однородной вязкой густой массы.

Готовую загустку процеживают, чтобы предотвратить попада-

ние в печатную краску каких-либо механических примесей, пес-

чинок, соринок, волосинок и т. д., которые могут вызвать

образование дефекта при печати или повредить шаблон, и ис-

пользуют для приготовления печатных красок.

При приготовлении печатных красок загустку смешивают с

раствором или суспензией красителя и с растворами текстильно-

всрпомогательных веществ и снова процеживают.

Печатная краска с максимальной концентрацией красителя

называется цельной. Смешивая ее в различных соотношениях с

загусткой, содержащей текстильно-вспомогательные вещества,

или, иначе говоря, разбавляя ее загусткой, можно получить пе-

чатные краски, образующие рисунок с меньшей интенсивностью

окраски. Печатные краски могут также смешиваться друг с дру-

гом в определенных соотношениях для получения различных от-

тенков.

Виды печати. По характеру и площади, занимаемой рисунком

на полотне, различают белоземельную, полугрунтовую и грунто-

вую печать. Белоземельная печать, у которой площадь, занима-

емая рисунком, не превышает 20—30 % общей площади полотна,

широко применяется для печатания трикотажных полотен из

хлопка, вискозного, ацетатного волокон, а также их смесей, пред-

назначенных для изготовления бельевого трикотажа. Для верх-

них изделий больший интерес представляет полугрунтовая (40—

60%) и грунтовая (более 60%) печать. Однако грунтовая пе-

чать для трикотажных полотен применяется сравнительно редко <|

(исключая переводную печать), что связано с изменением при ее i

использовании грифа полотна. i

f Печатать можно по белому и окрашенному полотну. В соот- ;

' ветствии с этим различают прямую (или иногда ее называют на- ;

i кладной), вытравную и резервную печать. 3

[ При прямой печати печатную краску наносят на отбеленное

или окрашенное полотно. В последнем случае рисунок должен 5

быть или более насыш,енного тона или другого цвета (в этом •

случае печатная краска должна быть непрозрачной и цвет фона !

^ не должен смешиваться с цветом печатной краски). В трикотаж- ^

I ной промышленности прямая печать преобладает над всеми дру- i

гими видами печати.

! Вытравная печать осуществляется по предварительно окра-

шенному полотну. При этом в процессе печатания на полотно

1 наносят печатную краску, содержащую вещества, способные раз-

! рушать окраску фона. В качестве примера можно привести пе-

f чать трикотажных полотен, окрашенных азокрасителями. Азокра-

сители неустойчивы к действию восстановителей и разрушаются |

с образованием двух аминов — слабоокрашенных соединений, ко- |

торые сравнительно легко удаляются с полотна в процессе после-1

дующей промывки '

} R,-N = N-R2 Ri-NHs-fHjN-Rz.

Печатная краска содержит восстановитель (дитионит натрия,

i бисульфит натрия или ронгалит), щелочной препарат, загусти-

1 тель и текстильно-вспомогательные вещества. При этом на полот-

не в местах нанесения печатной краски образуется белый узор.

Если же в печатную краску ввести краситель, устойчивый к дей-

ствию восстановителя, например кубовый, то можно получить

i цветной узор по окрашенному фону.

Последовательность технологических операций при вытравной

, печати: печатание по окрашенному полотну, сушка, запаривание j

и промывка. При запаривании в условиях влажно-тепловой обра- I

j. ботки восстановитель разлагается и разрушает (восстанавлива- ?

ет) краситель. В процессе промывки с полотна удаляют продукты

разрушения, загустители и текстильно-вспомогательные веще- :

ства, участвовавшие в фиксации красителя.

При резервной печати на полотно или ткань наносят печатную

краску, содержащую вещества, которые препятствуют образова-

нию красителя или его фиксации на волокне. Это самый древний

способ печатания. Например, резервирование лежит в основе

техники батик. На ткань наносится рисунок веществом, препят-

ствующим прониканию красителя в волокно, например расплав-

ленным воском, после остывания ткань погружают в раствор

красителя. В местах нанесения рисунка волокно недоступно для

красителя, и он не может проникнуть на волокно и зафиксиро-

ваться на нем, поэтому после удаления резервирующих веществ

эти места остаются неокращенными.

В настоящее время для резервирования применяют различ-

ные химические вещества. Этот способ печатания довольно слож-

ный и в трикотажной промышленности применяется очень редко;

4.2. ПОЛОТНА ИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ВОЛОКОН

Для печатания трикотажных полотен из целлюлозных волокон

могут применяться кубозоли, кубовые, активные, прямые, нераст-

воримые азокрасители и пигменты. Наиболее широкое распро-

странение получили кубовые, активные и пигменты. Кубозоли и

нерастворимые азокрасители хотя и представляют большой инте-

рес, в трикотажной промышленности широкого распространения

не получили, а прямые для печати практически не применяются

вследствие их низкой устойчивости к мокрым обработкам.

Печатание активными красителями. При печатании активны-

ми красителями трикотажных полотен из целлюлозных волокон

используют красители с высокой диффузионной и реакционной

способностью. В состав печатной краски входят следующие ве-

щества, г/кг:

Краситель

Мочевина

Бикарбонат натрия

Лудигол

Вода (температура 70 °С)

Загустка

10-50

50—150

10-15

250—300

До 1000 г

Все вещества, входящие в состав печатной краски, сначала

растворяют в воде, а затем смешивают е загусткой. Мочевину

вводят для улучшения растворения красителя, бикарбонат нат-

рия обеспечивает создание необходимого значения рН среды, а

лудйгол, являясь слабым окислителем, предотвращает разруше-

ние красителя в условиях парового зрельника. Для печатания

активными красителями применяют загустители, не вступающие

в реакцию с активным красителем: альгинат натрия, манутекс,

КМЦ и др.

После печатания полотно сушат и запаривают при температу-

ре 102—105°С в течение 2—5 мин. После фиксации полотна под-

ве^ют промывке.

_ J Печатание кубовыми красителями. При печатании по трико-

тажным полотнам применяют ронгалитио-поташный способ. При

приготовлении печатной краски кубовый краситель растирают в

пасту с диспергатором или глицерином и последовательно добав-

ляют загустку, раствор поташа K2CQ3 для создания щелочной

среды и ронгалит (восстановитель), смешанный с загусткой.

Печатная краска имеет состав, г/кг:

Краситель в пасте 20—100

Глицерин 40—50

Поташ в смеси с водой (1:1) 150—200

Ронгалит с загусткой (1:1) 150—200

Загустка До 1000 г

После печатания и сушки полотно запаривают в восстанови-

тельном зрельнике в среде насыщенного пара при температуре

102—105°С в течение 10—12 мин. После запаривания полотно

сначала промывают холодной водой, проводят окислительную об-

работку в растворах окислителя для превращения красителя в

исходную нерастворимую форму и обработку в кипящем растворе"^

ПАВ.

4.3. ПОЛОТНА ИЗ АЦЕТАТНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

Для печатания трикотажных полотен из ацетатных и синтетиче-

ских волокон широко используют дисперсные красители. Однако

на ацетатном и полиамидном волокнах они не обеспечивают по-

лучение высокой устойчивости окраски к мокрым обработкам.

При печатании дисперсными красителями полотен из полиэфир-

ных волокон трудно получить высокую степень фиксации, поэто-

му в печатную краску вводят интенсификаторы. Для печати по

полиамидным полотнам можно применять активные и кислотные

.красители.

Печатная краска для печати дисперсными красителями имеет

состав, г/кг:

Краситель

в пасте 25—50

в порошке 5—25

Диспергатор 5—10

Мочевина 20—60

Лудигол (при печатании по три- Ю

ацетатным и полиэфирным по-

лотнам)

Интенсификатор 50

Вода и загустка До 1000 г

В качестве загустки используют сольвитозу С-5, индалку

РА-3, манутекс и др.

Фиксацию красителя можно проводить в среде насыщенного

пара при температуре 101^—105 °С в течение 20—30 мин или в

среде перегретого пара при ПО—130°С в течение 7—20 мин.

4.4. ПОЛОТНА ИЗ СМЕСИ ВОЛОКОН

Ассортимент трикотажных полотен из смеси волокон, подвергае-

мых печатанию, все расширяется, поэтому стоит актуальная про-

блема подбора красителей и обеспечения оптимальных условий

для фиксации красителей на волокнах различной природы. Среди

наиболее широко используемых смесей волокон необходимо

прежде всего назвать смесь целлюлозных и полиэфирных волокон

в различных соотношениях, смесь вискозных с ацетатными и по-

лиамидными волокнами, смесь ацетатных и полиамидных нитей.

При печатании полотен, состоящих из смеси гидрофобных и гид-

рофильных волокон, часто бывает трудно получить однотонное и

прочное закрашивание. С технологической точки зрения опти-

мальным вариантом является использование красителей какого-

либо одного класса, однако далеко не всегда это удается (исклю-

чая пигментные красители), поэтому используют смеси красите-

лей.

Как уже говорилось, одной из наиболее широко распростра-

ненных смесей в трикотажной промышленности является смесь

целлюлозных волокон с полиэфирным волокном в различных со-

отношениях. Для печатания полотен из этих смесей чаще всего

применяют смесь дисперсных красителей с кубовыми или актив-

ными. При белоземельной печати успешно применяют пигментные

красители. Если содержание полиэфирной составляющей не пре-

вышает 33%, можно проводить печатание только активными

красителями и фиксировать крайитель в среде насыщенного

пара.

Большой интерес представляет технология, разработанная на

кафедре ХТВМ МТИ под руководством проф. Г. Е. Кричевского.

Она основана на использовании для печатания хлопколавсано-

вых полотен дисперсных активных красителей одного класса,

которые в определенных условиях фиксируются и на целлюлоз-

ной, и на полиэфирной составляющих. Фиксация красителей

проходит в среде горячего воздуха. Фиксация дисперсных актив-

ных красителей на полиэфирном волокне проходит так же, как

обычных дисперсных красителей при термозольном способе, а

для фиксации активных дисперсных красителей на целлюлозной

составляющей необходимо введение веществ, обеспечающих диф-

фузию красителя внутрь волокна в условиях сухого нагревания.

К таким веществам относится мочевина. Повышение концент-

рации ее в печатной краске до 200 г/кг полотна позволяет создать

необходимые условия. При термообработке мочевина,образует

расплав, являющийся средой для диффузии красителей внутрь

целлюлозного волокна. Фиксация при этом повышается в три-че-

тыре раза. Фиксацию проводят при температуре 200—210 °С в

течение 30—60 с. Для образования ковалентной связи между

целлюлозным волокном и красителем печатная краска должна

содержать щелочной препарат.

Другим путем обеспечения фиксации красителей одного клас-

са на полиэфирном и целлюлозном волокне является использова-

ние высококипящих органических растворителей типа полиэти-

ленгликолей. В этом случае может быть достигнута фиксация

дисперсного красителя и на целлюлозе, и на полиэфире, но для

этого нужны специальные дисперсные красители, содержащие

длинную алифатическую цепь в своей структуре.

Но наиболее простой путь получения рисунка на полотнах из

смеси волокон различной природы заключается в применении

пигментных красителей. .

4.5. ПЕЧАТАНИЕ ПИГМЕНТНЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ

Пигментные красители нерастворимы в воде и не имеют сродства

ни к одному из волокон, поэтому фиксируют их на волокне с

помощью полимерной пленки. В качестве пигментов могут быть

использованы как неорганические, так и органические соедине-

ния (нерастворимые органические красители). Из неорганиче-

ских соединений применяют оксиды металлов (двуоксид титана,

оксиды железа) и другие минеральные вещества, с помощью ко-

торых можно получить необычные колористические эффекты и

расцветки под серебро и золото. Выпущены также флуоресциру-

ющие пигменты и пигменты на основе высокодисперсной слюды^

которые также позволяют получать очень интересные эффекты.

Одним из основных требований, предъявляемых к. пигментам,

является высокая степень дисперсности и ее однородность. Опти-

мальная степень дисперсности — 0,6—2 мкм — обеспечивает по-

лучение яркой окраски, высокой кроющей способности и устой-

чивости к трению.

Качество пигментной печати в значительной степени опреде-

ляется качеством связующего, образующего на поверхности во-

локна пленку, которая должна обладать высокой адгезией к во-

локну и прочно удерживать пигмент. Она, кроме того, должна

быть бесцветной, обладать достаточно высоко^! устойчивостью к

различным воздействиям и эластичностью, чтобы не придавать

жесткости волокнистым материалам. Чтобы удовлетворить все

эти требования, используют смесь различных мономеров и пред-

конденсатов смол, которые при последующей термообработке об-

разуют пленку.

В эту смесь обычно входят пленко- и сеткообразующие,

способные образовывать пространственную сетчатую структуру,

внутри которой распределены частицы пигмента и которая обеспе-

чивает прочную связь пленки с волокнистым материалом. В каче-

стве пленкообразующих используют различные мономеры,

Цолимеризующиеся в процессе последующей термообработки.

Большой интерес представляет использование в качестве

пленкообразующего производных акриловой кислоты

CH2==CR,

c!oor

дающих прозрачную эластичную пленку с высокими показателя-

ми физико-механических свойств.

В качестве сеткообразующих применяют предконденсаты тер-

мореактивных смол ~ меламино- или мочевиноформальдегидные

смолы.

Особые требования при пигментной печати предъявляются к

загустителям. Применение традиционных загустителей на основе

полимеров приводит к ухудшению грифа полотна и повышению

его жесткости, так как при промывке загуститель не удаляется, а

остается на полотне. Поэтому при пигментной печати применяли

эмульсионную загустку, в состав которой входят вода 250—

200 г/кг, эмульгатор 2—5 и уайт-спирит — 750—800 г/кг. Содер-

жание эмульсионной загустки в печатной краске должно дости-

гать 70—75%, чтобы обеспечить хорошую загуш,аюш,ую способ-

ность.

Недостатком этого технологического решения является то, что

при использовании эмульсионной загустки, содержащей большое

количество уайт-спирита, возникают проблемы, связанные с

взрыво- и пожароопасностью, загрязнением атмосферы и сточных

вод.

Решением этой проблемы явилось использование загусток на

основе акрилатов. Ниже приводится примерный состав печатной

краски, г/кг:

Пигментный краситель

5—100

Эмукрил М (пленкообразующее)

200

Эмукрил П

, 20

Гликазин (сеткообразующее)

Сульфат аммония (30 %-й водный рас-

твор, катализатор)

Мягчитель

Этиленгликоль

Стеарокстб (30%-й раствор) 20

Акрилатная загустка

До 1000 г

Большой вклад в разработку безбензиновой печати внесли

труды НИОПИКа и Всесоюзного научно-исследовательского ин-

ститута по переработке химических волокон (ВНИИПХВ).

После печатания полотна сушат и подвергают термической

обработке при температуре 140—150 °С в течение 5 мин или при

170—180 °С 2—3 мин.

4.6. ПЕРЕВОДНАЯ ПЕЧАТЬ

В последние годы широкое распространение получил сухой спо-

соб переводной печати — сублистатик. Этот способ был разрабо-

159

тан в 1968 г. фирмой «Сублистатик» (Франция) и за короткое

время широко распространился во всем мире. Это обусловлено

быстрым ростом производства синтетических волокон, Особенно

полиэфирных, печатание которых традиционными способами вы-

зывает большие трудности.

Сущность способа сублистатик заключается в том, что рису-

нок наносят на бумагу-подложку, а затем переводят на текстиль-

ный материал, приводя последний в контакт с бумагой-подлож-

кой на специальном оборудовании при температуре 180—200°С.

При нагревании краситель сублимирует (переходит в газообраз-

ное состояние), в виде паров сорбируется волокнистым матери-

алом и-диффундирует BHytpb волокна.

Применение этого способа позволяет исключить операции за-

паривания и промывки напечатанных полотен, сокращает произ-

водственные площади, снижает затраты на оборудование, воду

и электроэнергию. Кроме того, преимуществом этого способа пе-

ред традиционными способами печати является отсутствие сточ-

ных вод.

Способ сублистатик предоставляет широкие возможности для

колористического оформления трикотажных полотен и штучных

изделий, позволяет воспроизводить сложные рисунки, что невоз-

можно при традиционных способах печатания, обеспечивает чет-

кость контуров рисунка, высокое качество при печатании грунто-

вых рисунков, что не всегда удается при печатании полотен из

синтетических волокон другими способами. Этот способ позволя-

ет быстро переходить с одного рисунка на другой, обеспечивает

получение высокой устойчивости окрасок к различным воздей-

ствиям (кроме устойчивости к сублимации).

Недостатками способа сублистатик являются более высокая

стоимость обработки при печатании малых партий полотна, а

также низкая производительность оборудования.

Для переноса рисунка с бумаги на полотно применяют маши-

ны непрерывного действия двух типов. Машина первого типа —

каландр с обогреваемым металлическим валом (рис. 27) со-

стоит из большого металлического обогреваемого цилиндра 3,

бесконечного термостойкого

сукна 4, перемещающегося по

направляющим роликам 5. Бу-

магу с рисунком 2 и полотно 1

заправляют между обогрева-

емым металлическим валом и

сукном, прижимающим бумагу

и полотно к нагретой поверх-

ности цилиндра. Обогрев ци-

Рис. 27. Каландр для термопечатания ЛИНДра МОЖет быть масляным

с сукном и электрическим. Температура