Ковтун Л.Г. Технология отделки трикотажа

Подождите немного. Документ загружается.

в два-три приема, добавления электролита, а красители

группы Ц — еще и регулирования температуры крашения.

В некоторых случаях для снижения скорости сорбции кра-

сителя в красильную ванну вводят выравниватели.

Повышение устойчивости окраски. Так как прямые краси-

тели фиксируются на волокне относительно слабыми водород-

ными связями и силами Ван-дер-Ваальса, устойчивость ок-

раски, полученной с помощью этих красителей, недостаточно

высока к мокрым обработкам (к стирке, к мылу, к поту и т. д.),

особенно когда волокно окрашено в средние и темные тона.

Повысить устойчивость окраски можно путем обработки ок-

рашенных материалов специальными закрепителями — ДЦУ,

ДЦМ и «Устойчивым-2», которые представляют собой уксусно-

кислые соли продуктов конденсации дициандиамида с формаль-

дегидом. Действие этих закрепителей основано на их способ-

ности взаимодействовать с красителем с образованием мало-

растворимого соединения. Схематично эта реакция может быть

представлена следующим образом:

КрSOr

•

Na+ -f ДЦ+. у- KpSOT • +ДЦ -f CHsCOONa,

где У" — остаток уксусной кислоты.

Кроме ТОГО, на поверхности волокна образуется защитная

пленка высокомолекулярного соединения, препятствующая де-

сорбции красителя. Препараты ДЦУ и «Устойчивый-2» повы-

шают устойчивость окраски к мокрым обработкам, а ДЦМ —

еще и к свету, что объясняется присутствием в его структуре

атома меди.

Кроме названных выше препаратов повысить устойчивость

окраски можно путем обработки окрашенных волокнистых ма-

териалов растворами солей металлов. Красители с индексом У

могут упрочняться солями меди. Для этого окрашенный мате-

риал обрабатывают в растворе, содержащем медный купорос

(2—3% массы волокна) и 60%-й раствор уксусной кислоты

(1 %), при температуре 50—60°С в течение 20—30 мин.

Обработке солями хрома могут подвергаться красители с ин-

дексом X, в молекуле которых содержатся группы —СООН или

—ОН, способные к комплексообразованию. В этом случае окра-

шенное полотно обрабатывают в растворе, содержащем 2—3 %

бихромата калия К2СГ2О7 и 1 % 60 %-го раствора уксусной кис-

лоты, при температуре 60—70 °С.

В трикотажной промышленности прямые красители нашли

широкое применение для крашения хлопчатобумажных и вис-

козных трикотажных полотен, предназначенных для изготовле-

ния нижнего белья, так как изделия данного ассортимента

окрашивают главным образом в светлые цвета и не подвергают

воздействию прямого солнечного света. Прямые светопрочные

красители применяют для крашения хлопчатобумажных и полу-

шерстяных трикотажных полотен, которые предназначены для

пошива недорогих верхних изделий. В этом случае при краше-

нии в средние и темные цвета проводят упрочнение. Прямые

красители применяют также для крашения пряжи и чулочно-

носочных изделий (чулок, носков, колготок) как в светлые, так

и в темные цвета.

Отечественная промышленность выпускает прямые краси-

тели широкого ассортимента. В зависимости от устойчивости

окраски и способов применения выпускаемые красители де-

лятся на четыре группы:

I — обычные прямые с устойчивостью окраски к свету ниже

4 баллов;

II — прямые светопрочные с устойчивостью окраски к свету

выше 4 баллов;

III — прямые упрочняемые, которые применяются с обяза-

тельным упрочнением, на что указывает индекс У в наимено-

вании красителей;

IV — прямые диазотируемые, которые подвергаются диазо-

тированию и сочетанию. Красители этой группы в наименова-

нии имеют слово «диазо».

В последние годы значительно расширился ассортимент пря-

мых красителей, особенно светопрочных, которые пришли на

смену выпускавшимся ранее бензидиновым красителям. Свето-

прочные прямые красители позволяют получить устойчивую ок-

раску при условии последующей обработки окрашенных поло-

тен закрепителями. Однако при крашении в темные и средние

тона они дают более тусклые оттенки, чем при крашении бензи-

диновыми красителями, плохо закрашивают мертвые волокна,

хуже растворяются и совмещаются друг с другом, имеют пло-

хую ровняющую способность и более чувствительные к солям

жесткости.

Кроме отечественных прямых красителей в трикотажной

промышленности широко используют красители, выпускаемые

в странах —членах СЭВ: соламины (ГДР), сатурны (ЧСФР) и

гелионы (Польша), а также закрепители вофафикс WWS

(ГДР) и др.

Рассмотрим теперь режимы и рецептуру крашения. Краше-

ние трикотажных полотен и изделий осуществляют главным

образом периодическим способом. Крашение трикотажных по-

лотен выполняют в жгутовых барках МКП-1 или в эжекторных

машинах.

Крашение хлопчатобумажных трикотажных полотен. Трико-

тажные полотна окрашивают в светлые, а иногда средние тона

с предварительным или одновременным белением пероксидом

водорода и с предварительным отвариванием, а в темные

тона — с предварительным или одновременным отвариванием

и с последующим упрочнением окраски. Крашение ведут из ела-

бощелочных или Нейтральных (если применяют краситель, не-

устойчивый к щелочам) ванн, содержащих смачиватель. Кон-

центрация красителя: не более 0,5%—для светлых, 0,5—

2 7о — для средних и более 2 % — для темных тонов.

Для крашения в щелочной среде в ванну вводят 1—2 % соды

или тринатрийфосфата. Концентрация электролита 0—5 % для

светлых тонов и не более 20 % —для средних и темных. Модуль

ванны 1:20 в жгутовых барках МКП-1 и 1 : 10... 1:12 —

в эжекторных машинах. Режим крашения можно представить

графически (рис. 37).

Крашение начинают при температуре 30—40 °С, в два при-

ема вводят краситель и медленно, в течение 15—20 мин, ванну

нагревают до оптимальной температуры. Раствор электролита

приливают в середине процесса или за 20—30 мин до его окон-

чания в два-три приема с интервалом 5—10 мин. Затем ванну

охлаждают в течение 15 мин до температуры 60—70 °С, рас-

твор сливают и полотно промывают.

После промывки ванну опять заполняют водой и полотна

обрабатывают мягчителем, а при крашении в средние и темные

тона упрочняют окраску растворами ДЦУ или «Устойчивый-2».

Для этого в ванну вводят 0,5—1 г/л 60 %-го раствора уксусной

кислоты и 2—3 г/л закрепителя и ведут обработку при темпе-

ратуре 60—70 °С. Обработка этими закрепителями позволяет

повысить устойчивость окраски на 1—2 балла.

При крашении в средние и светлые тона с одновременным

белением пероксидом водорода полотно сначала отваривают

в растворе смачивателя при температуре 98°С в течение 15—

20 мин, затем ванну охлаждают до 40 °С, вводят метасиликат

натрия и едкий натр, затем пероксид водорода и в два-три при-

-Г\

100

120

140 160

та

Ш 200

2201:,тн

За^греттем, CNjCOOH

•/(рашете

-лПромыЫ Упрочнение

B^pac/fu

Рис. 37. Режим крашения хлопчатобумажного трикотаж-

ного полотна прямыми красителями

ёма краситель. Красят в течение 10—IS мин при температуре

40 °С, затем раствор медленно нагревают до 98 °С, окраши-

вают при этой температуре в течение 10—20 мин, затем еще

15 мин в остывающей ванне. Далее раствор сливают, полотно

промывают и обрабатывают мягчителем.

Совмещенный способ беления и крашения (по сравнению

с раздельным) экономичен, позволяет увеличить производитель-

ность труда, снизить затраты тепла и воды, уменьшить объем

сточных вод. Нужно только учитывать, что некоторые из пря-

мых красителей вызывают каталитическое разложение перок-

сида водорода, неустойчивы в щелочной среде.

Оптимальные условия крашения красителями различных ма-

рок различны, поэтому при крашении смесями красителей (для

получения широкой гаммы цветов и оттенков) необходимо под-

бирать красители с одинаковыми или близкими оптимальными

температурными параметрами крашения, с одинаковой диффу-

зионной и сорбционной способностью и одинаковой устойчи-

востью к щелочам, электролитам и т. д. Все эти данные со-

держатся в соответствующих каталогах.

Крашение полотен из гидратцеллюлозных волокон. Про-

цесс крашения полотен из гидратцеллюлозных волокон принци-

пиально не отличается от крашения полотен и изделий из

хлопка. Нужно только учитывать особенности структуры гид-

ратцеллюлозных волокон. Расход красителя при крашении гид-

ратцеллюлозных волокон на 20—30 % меньше, чем при кра-

шении хлопка.

Особое внимание необходимо обращать на подбор красите-

лей. Они не должны подчеркивать сырьевую неоднородность

волокна, которая после крашения проявляется в виде полоса-

тости или зебристости. Иногда для уменьшения возможности

возникновения этого дефекта проводят так называемую на-

тровку, которая заключается в обработке полотна перед кра-

шением слабощелочными растворами в течение 10—15 мин при

температуре 60—70 °С.

Перед крашением полотно отваривают для удаления замас-

ливателей, а затем красят с одновременным белением перокси-

дом водорода в присутствии метасиликата натрия при темпера-

туре 90 °С в течение 45—60 мин.

Прямые диазотируемые красители. Прямые диазокрасители

применяют главным образом для крашения в темные тона.

Диазокрасители имеют в своей структуре аминогруппы —ННг,

находящиеся в определенном положении по отношению к хромо-

форным группам.

При использовании диазокрасителей сначала выполняют

обычное крашение, как и при просто прямых красителях. После

промывки краситель, находящийся на волокне, диазотируют,

а затем осуществляют его сочетание с р-нафтолом или каким-

либо другим веществом по схеме «крашение — промывка — диа-

зотирование — промывка — проявление-сочетание — про-

мывка».

После крашения и промывки ванну заполняют водой, вво-

дят нитрит натрия NaN02 и кислоту (соляную или серную) и

обрабатывают полотно в этом растворе в течение 15—30 мин

при температуре 20 °С. При этом происходит реакция диазоти-

рования:

KpNHa + NaNOa +

2НС1

^ [Кр - N+ = N] CI" + NaCl +

Количество нитрита натрия 1,5—2,5 % массы волокна, а со-

ляной кислоты плотности 1,15 г/см^ —5—7%. Чтобы получить

равномерную окраску, сначала в ванну наливают раствор нит-

рита натрия, обрабатывают в нем в течение 5—10 мин, а за-

тем добавляют кислоту. По окончании реакции диазотирова-

ния полотно промывают холодной проточной водой до полного

удаления кислоты и нитрита натрия (о чем судят по отрицатель-

ной пробе иодкрахмальной бумажки и конго красного: в при-

сутствии кислоты бумажка, пропитанная конго красным, синеет;

иодкрахмальная бумажка синеет в присутствии нитрита нат-

рия). Образовавшееся диазосоединение очень неустойчиво и

разлагается при повышении температуры, в щелочной среде или

под действием прямого солнечного света.

После промывки проводят сочетание с р-нафтолом, п-фени-

лендиамином или ж-толуилендиамином. Сочетание проводят при

температуре 15—20 °С в течение 20—30 мин. р-нафтол наибо-

лее широко применяют для проявления красителей оранжевого,

алого, красного, бордо, фиолетового, синего, голубого, серого

и черного, ж-толуилендиамин и п-фенилендиамин — для корич-

невого, серого и черного.

В результате реакции азосочетания происходит образование

сложных и малорастворимых трисазо- и тетразокрасителей,

благодаря чему кроме углубления окраски повышается устой-

чивость окраски к мокрым обработкам

ONa

[Кр-

—N=N1 СГ+</

Кр —NrrN

+ NaCl

Концентрация р-нафтола в растворе 0,5—0,8 %. Для при-

готовления раствора р-нафтол растирают со щелочью в пасту

и растворяют в горячей воде. При этом образуется натриевая

187

соль. М-толуилендиамин легко растворяется в воде. Его кон-

центрация 0,4—0,8%

•

Кроме того, в ванну добавляют 0,5—

1,2 % кальцинированной соды.

После сочетания полотно промывают проточной холодной

водой, а затем обрабатывают в растворе ПАВ (1—2 г/л) при

температуре 70—90 °С и снова промывают холодной водой.

Активные красители. Активные красители — относительно

новый класс красителей. Первые активные красители были вы-

пущены фирмой ICI (Великобритания) в 1956 г. под торговым

названием «проционы». В настоящее время зарубежными фир-

мами и отечественной промыщленностью выпускается широкий

ассортимент активных красителей и объем производства про-

должает неуклонно возрастать. Ассортимент отечественных ак-

тивных красителей включает в себя более 50 марок, охваты-

вающих широкую гамму цветов и оттенков.

Эти красители дают яркие и сочные тона с высокой устойчи-

востью окраски к мокрым обработкам. Активными они назы-

ваются потому, что в своей структуре содержат атомы или

группы атомов, способные вступать в химическое взаимодей-

ствие с функциональными группами волокна (с гидроксильными

или аминогруппами) с образованием прочной ковалентной

связи.

В общем виде красители этого класса могут быть представ-

лены следующим образом:

NaSOs—Кр—Т—X,

где Кр — хромофорная часть красителя; Т, X — реакционноспособные группы

с активным атомом.

В качестве хромофорной части наиболее широко исполь-

зуют азо-, антрахиноновые и реже фталоцианиновые группи-

ровки. Строение и свойства хромофорной части во многом по-

добны строению и свойствам кислотных красителей. Синтезиро-

вано большое количество различных по химическому строению

и свойствам активных группировок, но наиболее широкое рас-

пространение получили производные галогентриазина, винил-

сульфона, пиримидина.

К триазиновым красителям (производным цианурхлорида)

относятся:

дихлортриазиновые (активные X, СССР; М-проционовые,

Великобритания; остазины С, ЧСФР)

NaSOj—Кр—NH

С1

С!

монохлортриазиновые (активные Т, СССР; Н-проционовые,

Великобритания; цибакроновые, Швейцария; ксироны Н, ГДР;

остазины Н, ЧСФР)

NaSOa—Кр—NH

винилсульфоновые (активные Т, СССР; ремазолевые, ФРГ)

NaOgS^ KP-SO2—СНг—СНз—OSOgNa,

пиримидиновые (дримареновые и реактоновые, Швейцария,

и др.).

N-

•NaSOj—Кр —NH—С N

С=:С

! I

С1 С1

Большинство активных красителей хорошо растворимо в воде

благодаря присутствию в структуре красителя сульфогруип

—SOsNa. В водных растворах молекула красителя диссоции-

рует на окрашенный анион красителя и катион натрия (анало-

гично прямым и кислотным красителям)

Х-Т-Кр—50зНа=ё±:Х —Т —Кр—SOi- + Na+.

В процессе крашения краситель адсорбируется, диффунди-

рует внутрь волокна, а затем посредством ковалентной связи

фиксируется на активных центрах волокна, которыми служат

гидроксильные группы.

Химическая реакция между гидроксильными группами во-

локна и красителем протекает только в щелочной среде. Ще-

лочь нужна для ионизации гидроксильных групп — Целл~0-

а также для нейтрализации выделяющейся в результате реак-

ции соляной кислоты.

Моно- и дихлортриазиновые, а также пиримидиновые кра-

сители взаимодействуют с функциональными группами волокна

по реакции замещения, а винилсульфоновые — по реакции при-

соединения с образованием эфиров целлюлозы:

NaO

I3—Кр

—NH —С'^ ^С—С1

ОН— Целл

NaOjS—Кр— NH—С

•Nn

•О—Целл

НС1

ИЛИ

NaOsS

—

Кр — Т-С1 + Н0 — Целл NaOgS - Кр — Т—О -

— Целл + НС1;

NaOgS—Кр —

SO2

- СН2—СН2—OSOsNa +

+ NaOH NaOgS— Кр -

SO^

-СН - СНа N33804 + НР;

NaOgS —

Кр — SO2—СН = СН2 + НО—Целл ^

-V NaOgS—Кр

—

SO2—СНз

—

СНз—О—Целл.

Наибольшей реакционной способностью обладают дихлор-

триазиновые красители. Они взаимодействуют с волокном при

температуре 20—30 °С в слабощелочной среде. Сначала в реак-

цию вступает один атом хлора. При повышении щелочности или

температуры в реакцию может вступить и второй атом хлора.

МонохлортриазиноБые красители обладают значительно

меньшей активностью, поэтому для реакции требуют более вы-

сокой температуры и более щелочной среды. Пиримидиновые

красители отличаются еще меньшей реакционной способностью,

чем монохлортриазиновые, а винилсульфоновые по активности

занимают промежуточное положение между моно- и дихлор-

триазиновыми красителями.

Параллельно с этой реакцией в водном растворе протекает

побочная реакция, реакция между красителем и водой (реак-

ция гидролиза)

NaOjS — Kp—NH—С^ "^Г

С— С1+Н0Н

NaOjS —Кр—NH—C

^С —OH + HCl

Образовавшийся гидролизованный краситель не имеет реак-

ционноспособных групп и не способен вступать в реакцию с гид-

роксильными группами волокна, образуя ковалентную связь.

Подобно прямым красителям он фиксируется на волокне водо-

родными связями и силами Ван-дер-Ваальса. По окончании

крашения гидролизованный краситель должен быть удален,

так как, имея невысокое сродство к волокну (вследствие осо-

бенностей строения молекул активного красителя), он в про-

цессе последующих стирок десорбируется с волокна и создает

впечатление низкой устойчивости окраски к мокрым обра-

боткам.

Однако сродство красителей к волокну не настолько мало,

в связи с чем возникают определенные трудности при их при-

менении: приходится проводить интенсивную и продолжитель-

ную промывку и обработку растворами ПАВ, что существенно

удлиняет процесс. Реакция гидролиза неизбежна, но скорость

ее при оптимальных условиях крашения гораздо меньше, чем

скорость реакции красителя с волокном. Поэтому условия кра-

шения должны быть такими, чтобы обеспечить максимальную

скорость реакции между красителем и волокном и минималь-

ную скорость гидролиза.

Рассмотрим факторы, влияющие на процесс крашения.

Температура. Влияние температуры на крашение активными

красителями очень сложно и неоднозначно. При повышении

температуры снижается сродство красителя к волокну и повы-

шаются скорость диффузии красителя внутрь волокна и его ре-

акционная способность. Но параллельно с увеличением скоро-

сти взаимодействия красителя с волокном возрастает скорость

реакции гидролиза, причем значительно быстрее, чем реакция

красителя с волокном.

Чем выше реакционная способность, тем большее влияние

оказывает температура на процесс крашения, поэтому опти-

мальная температура крашения определяется свойствами

красителя, и прежде всего его реакционной способностью. В со-

ответствии с этим красители, выпускаемые отечественной про-

мышленностью, делятся на три группы: с индексом X (холод-

ные), с индексом Т (теплые) и без индекса. Они отличаются

степенью сродства к волокну и реакционной способностью.

Наибольшую реакционную способность имеют жрасители

с индексом X, поэтому для их фиксации требуется низкая тем-

пература. Крашение красителями с индексом X проводят при

температуре 20—30 °С. При повышении температуры резко воз-

растает скорость их гидролиза.

Красители с индексом Т обладают меньшей реакционной

способностью, поэтому окрашивают ими при более высокой

температуре (40—60 °С). И наконец, красители без индекса

обладают еще меньшей реакционной способностью и требуют

высокой температуры для фиксации (70—80°С).

рН среды. Как уже говорилось, реакция между красителем

и волокном с образованием ковалентной связи протекает в ще-

лочной среде. Щелочь необходима для нейтрализации выделя-

ющейся в результате реакции с волокном и реакции гидролиза

соляной кислоты, для ионизации гидроксильных групп целлю-

лозы, так как в реакцию с красителем вступают только иони-

зированные гидроксильные группы, а также для перевода не-

которых активных красителей, например винилсульфоновых,

в активную форму.

С повышением щелочности среды скорость реакции с волок-

ном возрастает, но при этом резко возрастает и скорость гидро-

лиза, особенно красителей, обладающих высокой реакционной

способностью, например дихлортриазиновых (красителей с ин-

дексом X). Особенно велика опасность быстрого гидролиза при

периодических способах крашения.

Таким образом, к выбору щелочного реагента и его концен-

трации необходимо подходить очень серьезно, учитывая реак-

ционную способность красителя, степень его устойчивости

к гидролизу и способ крашения. В качестве веществ, создаю-

щих необходимую щелочную среду при крашении активными

красителями, наиболее широко используются бикарбонат натрия

ЫаНСОз, карбонат натрия ЫагСОз, тринатрийфосфат ЫазР04,

реже — гидроксид натрия NaOH.

Концентрация и тип щелочного реагента, вводимого в ванну,

зависят от свойств красителя, степени его субстантивности и

реакционной способности, а также от его концентрации в кра-

сильной ванне, модуля ванны и способа крашения. Оптималь-

ные концентрации в зависимости от этих факторов приведены

в табл. 12.