Ковтун Л.Г. Технология отделки трикотажа

Подождите немного. Документ загружается.

Для получения ровной прочной окраски и уменьшения сте-

пени гидролиза красителя в красильной ванне процесс краше-

ния (при периодических способах крашения) разделяют на две

стадии.

Таблица 12. Оптимальные условия и состав красильных ванн при крашении

активными красителями

Состав красильной ванны,

Красители

г/л

с индексом X _

с индексом Т

без индекса

Электролит (NaCl)

Смачиватель

Щелочной реагент*

30—60 40—70 40—100

0,2—0,5 0,2—0,5 0,2—0,5

NaaGOg или NaHCOg NaaCOg NajCOs

5—15 10—15 12—20

* Концентрация щелочного реагента и электролита зависит от модуля красильной

ванны и от концентрации красителя. Оптимальные концентрации приводятся в соответ-

ствующих каталогах.

На первой стадии крашение проводят в нейтральной среде

в присутствии электролита. При этом краситель сорбируется

волокном, диффундирует внутрь волокна и фиксируется только

водородными связями и силами Ван-дер-Ваальса, что обеспе-

чивает его равномерное распределение на волокне.

На второй стадии в красильную ванну вводят ш,елочной реа-

гент и между красителем и волокном протекает реакция. Од-

нако сорбция красителя и его диффузия внутрь волокна не пре-

кращаются, что хорошо видно на кинетической кривой сорбции

активного красителя (рис. 38). Продолжающ,иеся сорбция и

фиксация красителя обеспечивают более полное истощение

ванны, но эти процессы осложняются гидролизом красителя,

ускоряющимся после введения щелочи в красильную ванну.

Уменьшить побочную р,еакцию, тем самым увеличив количе-

ство ковалентно фиксированного красителя, и повысить равно-

мерность окраски можно путем дозированного, постепенного

прибавления щелочного реагента и электролита. При дозиро-

ванной подаче щелочи кинетическая кривая по форме прибли-

жается к кинетической кривой крашения прямыми красителями.

При этом повышаются степень истощения ванны, скорость кра-

шения и облегчается промывка (благодаря уменьшению коли-

чества гидролиэованного красителя).

Электронное дозирующее устройство АДС-100, применяемое

для подачи щелочи, разработано фирмой «Алкон АВ» (Шве-

ция) и состоит из электронного блока управления и насоса-до-

затора. Устройство может быть установлено на любом виде

оборудования периодического действия.

Электролит. Крашение активными красителями ведут в ван-

нах, содержащих электролит — поваренную соль NaCl. Элект-

7 Заказ Л'о 2270

193

^ w

№ 20 JO 50 Т, мин

Вдедение щелт-

тго агета-

Рис. 38. Кинетическая кривая

сорбции активного красителя

хлопком

ролит, так же как при крашении

прямыми красителями, необхо-

димо вводить для снижения ве-

личины отрицательного заряда

поверхности целлюлозного во-

локна вследствие сжатия двой-

ного диффузного слоя, благодаря

чему увеличивается сорбция кра-

сителя волокном. Однако срод-

ство активных красителей к во-

локну значительно ниже срод-

ства прямых красителей, по-

этому для обеспечения доста-

точно высокой степени истоще-

ния красильной ванны концентрация электролита должна быть

значительно выше, чем при крашении прямыми красителями, и

достигать 50—100 г/л.

Концентрация электролита должна быть выбрана в зависи-

мости от сродства красителя к волокну: чем ниже сродство, тем

выше должна быть концентрация электролита. Однако необ-

ходимо учитывать, что высокая концентрация электролита

в ванне может приводить к агрегированию красителя, а это мо-

жет снизить скорость крашения и ухудшить ровноту окраски.

Для обеспечения ровной окраски электролит вводится в ванну

в несколько приемов, что особенно важно для красителей с вы-

соким сродством. При крашении красителями с низким срод-

ством к волокну электролит может вводиться в самом начале

крашения.

Модуль ванны. При уменьшении модуля ванны возрастает

экономичность процесса крашения в результате снижения рас-

хода воды, энергозатрат, химических материалов и красите-

лей, увеличения степени истощения ванны (использования кра-

сителя). Однако модуль ванны определяется прежде всего

имеющимся в наличии оборудованием.

При построении технологического процесса нужно учитывать

как тип оборудования, так и свойства красителей. При краше-

нии в оборудовании с высоким модулем необходимо использо-

вать красители с высокой субстантивностью и высокой реакци-

онной способностью, т. е. красители с индексом X. Крашение

красителями с индексом Т и особенно красителями без индекса

целесообразнее проводить в ваннах с малым модулем или не-

прерывным способом, так как только в этих случаях будет

обеспечена достаточно высокая степень использования краси-

теля.

Теперь рассмотрим технологию крашения трикотажных по-

лотен и изделий. Оно ведется главным образом периодическим

способом. Трикотажные полотна окрашивают в машинах

МКП-1 или в эжекторных машинах, а чулочно-носочные и

штучные изделия — в аппаратах барабанного типа (об этом бу-

дет рассказано в гл. 8).

После отваривания, беления и промывки полотно, штучные

изделия и пряжу сначала обрабатывают в нейтральном рас-

творе, содержащем краситель и электролит, а затем вводят

щелочной реагент (рис. 39).

Крашение активными красителями в зависимости от свойств

красителей можно проводить тремя способами. По первому спо-

собу, который пригоден для красителей всех групп, обработку

начинают в растворе красителя, потом в два приема вводят

электролит, а затем в несколько приемов — щелочной реагент.

Второй способ рекомендуется для крашения красителями

с невысоким сродством к волокну, плохо сорбирующимися из

ванны в отсутствии электролита. По этому способу электролит

вводят в начале крашения вместе с красителем.

Третий способ применяют для красителей с низким срод-

ством к волокну и низкой реакционной способностью. Электро-

лит и щелочной реагент при этом способе вводят в начале кра-

шения, а скорость сорбции регулируют медленным нагреванием

(скорость повышения температуры 1—1,5 "С/мин), что обеспе-

чивает получение ровных окрасок.

При приготовлении растворов краситель смешивают с не-

большим количеством теплой или горячей умягченной воды,

разбавляют теплой или горячей водой и перемешивают до пол-

ного растворения. Для повышения растворимости в раствор до-

бавляют мочевину. Добавление мочевины особенно важно при

непрерывных и полунепрерывных способах крашения, при ко-

торых концентрация красителя в плюсовочной ванне настолько

высока, что может привести к агрегации красителей.

При крашении активными красителями полотен из вискоз-

ного волокна концентрацию электролита в красильной ванне

уменьшают ввиду того, что сорбционная способность вискоз-

Рис. 39. Режим

крашения хлопча-

тобумажного три-

котажного полот-

на активными кра-

сителями

Активные

Se3 UHdsma

^ffrnuSffti/e

uffoe/fCSM т

гщиВше

иноемомХ

^^ 60 80 т 120

Щелотой агеш

Э/гешротт

f/i/aC^)

ПАВ, /^расг/телй

160 х,мин

ного волокна выше, чем хлопка. В качестве щелочного реагента

используют главным образом бикарбонат натрия или кальци-

нированную соду, концентрация которых на 30—40 % меньше,

чем при крашении хлопка. При крашении полотен из вискозного

волокна для предотвращения восстановления активного краси-

теля в ванну иногда добавляют 2—4 г/л лудигола, являюще-

гося слабым окислителем.

Перед крашением активными красителями мерсеризованных

хлопчатобумажных полотен для обеспечения равномерной ок-

раски необходимо проводить их тщательную промывку и нейт-

рализацию для удаления остатков щелочи.

В настоящее время наиболее широко применяется крашение

мерсеризованных полотен при пониженных температурах. Кра-

ситель и электролит вводят постепенно, так как сродство кра-

сителей к мерсеризованному волокну значительно выше, чем

к немерсеризованному. В качестве щелочного реагента исполь-

зуют соду или тринатрийфосфат. Осуществляя крашение при

повышенных температурах, температуру н}'жно повышать очень

медленно, со скоростью не выше 1 "С/мин.

Полунепрерывный способ крашения. Преобладание в трико-

тажной промышленности периодического способа крашения свя-

зано с трудностями пропитки и равномерного отжима трико-

тажных полотен, особенно неразрезанных. Однако в последние

годы в связи с созданием специального оборудования повысился

интерес к давно известному плюсовочно-роликовому способу кра-

шения, достаточно широко применяющемуся для крашения и

подготовки тканей. Схематично этот способ крашения можно

изобразить следующим образом: «плюсование — накатывание

в рулон — фиксация — раскатывание — промывка».

Фиксация красителя происходит в то время,когда полотно

выдерживают в рулоне, постоянно вращающемся. Продолжи-

тельность фиксации зависит от типа активных красителей, их

реакционной способности. Различают два способа крашения:

плюсовочно-роликовый, при котором рулон выдерживают в спе-

циальной камере при повышенной температуре, и холодный

плюсовочно-накатный, при котором рулон выдерживается при

температуре цеха. В последнем случае применяют красители

с индексом X. Чтобы предотвратить высыхание верхних слоев

рулона, его заворачивают в полиэтиленовую пленку.

Эти способы чрезвычайно просты, позволяют окрашивать

сравнительно небольшие партии полотна и быстро переходить

с одного цвета на другой, что очень важно для трикотажной

промышленности. Основная сложность заключается в обеспече-

нии правильной намотки полотна на ролик и равномерного от-

жима.

Оборудование для полунепрерывных способов крашения

трикотажных полотен выпускается рядом зарубежных фирм,

таких, как «Яватекс» (Швейцария), «Форстер Текстиль Ма-

шинри» (США) и «Кляйневеферс» (ФРГ). На оборудовании

фирмы «Кляйневеферс» полотно накатывается на перфориро-

ванный барабан, выдерживается при постоянной частоте вра-

щения необходимое время, а затем промывается на этом же

барабане благодаря прокачиванию холодной и горячей воды

через перфорацию и слой полотна.

Эта технология позволяет исключить промежуточную пере-

мотку полотна, что снижает опасность его деформации и вытя-

гивания. Ее преимуществом является также сокращение про-

изводственных площадей, так как отпадает необходимость в ус-

тановке промывной линии. Составы плюсовочных растворов для

крашения плюсовочно-накатным холодным способом приведены

в табл. 13.

Таблица 13. Составы плюсовочных растворов для крашения плюсовочно-

накатным холодным способом

Краситель

Состав плюсовочной ванны, г/л

с индексом Т

без индекса

Состав плюсовочной ванны, г/л

с индексом X с индексом Т

без индекса

Краситель

По рецепту

Мочевина

50-100 50-200 50—200

Смачиватель

1—2 1—2

1—2

Электролит (NaCl)

—

10—30

10—40

Щелочной реагент

карбонат натрия или бикарбонат на- 5-30 — —

трия

10—30 гидроксид натрия 10-20 10—30

продолжительность фиксации для красителей с индексом X

2—4 ч при использовании в качестве щелочного препарата

МагСОз и 12—24 ч при использовании в этом качестве NaHCOs;

для красителя с индексом Т— 1—5 ч и без индекса — 20—24 ч.

Во избежание гидролиза красителя плюсовочные растворы

необходимо готовить непосредственно перед их использованием.

В присутствии щелочи при температуре 20 °С они сохраняют

устойчивость в течение 1—4 ч, при повышении температуры

плюсовочного раствора всего лишь до 30 °С устойчивость умень-

шается вдвое. Для снижения гидролиза красителя используют

дозирующие устройства, подающие растворы красителя и ще-

лочи раздельно в процессе плюсования.

Непрерывный способ крашения. Крашение трикотажных

полотен непрерывным способом осуществляется довольно редко.

Непрерывное крашение можно проводить тремя способами: од-

нованным запарным (схема 1), двухванным запарным (схема2)

и термическим (схема 3).

Схема I. Однованный запарной способ крашения

Плюсование (краситель +

щелочной реагент)

Запаривание

для фиксации

Промывка

Плюсование (краситель +

щелочной реагент)

Запаривание

для фиксации

Промывка

Схема 2. Двухванный запарной способ крашения

Схема 3. Термический способ крашения

Двухванный способ наиболее продолжителен, однако при

нем можно использовать сильные щелочные реагенты, что поз-

воляет увеличить скорость фиксации, не рискуя гидролизовать

краситель, так как краситель и щелочной реагент находятся

в разных ваннах. Для однованных способов (первого и треть-

его) в качестве щелочного реагента используют бикарбонат на-

трия, который позволяет получить требуемые значения рН

в процессе запаривания или термической обработки. При тер-

мическом способе фиксации (в среде горячего воздуха) для

обеспечения диффузии красителя внутрь волокна увеличивают

концентрацию мочевины, которая при термообработке образует

расплав на поверхности и в порах волокна.

Промывка. Одной из важнейших операций при крашении

активными красителями является промывка окрашенных волок-

нистых материалов с целью удаления незафиксированного и

гидролизованного красителя. Чем выше сродство красителя

к волокну, тем сложнее удалить гидролизованный краситель

при промывке. Промывку начинают в теплой или холодной

воде, затем проводят мыльно-содовую обработку при темпера-

туре кипения и снова промывают в теплой и холодной воде.

Многочисленные исследования показали, что для успешной

десорбции незафиксированного и гидролизованного красителя

рекомендуется прежде всего как можно быстрее вымыть из

волокна электролит, который препятствует десорбции, повышая

сродство красителя к волокну. Поэтому необходимы достаточно

интенсивные обмен и циркуляция воды, особенно на первом

этапе промывки.

При крашении периодическим способом промывку проводят

в том же оборудовании, что и крашение. При крашении непре-

рывным и полунепрерывным способами целесообразнее исполь-

зовать промывные линии, например М.П-220 Т. При крашении

в аппаратах навойного типа промывку иногда рекомендуется

проводить тоже на линиях, так как промывка в самих аппара-

тах занимает много времени и не всегда эффективна.

Совершенствование процесса крашения активными красите-

лями имеет два направления. Во-первых, совершенствуется тех-

нология крашения (подбор щелочных реагентов, их дозирован-

ная подача с помощью автоматических устройств, подбор

катализаторов), а во-вторых, осуществляется синтез новых кра-

сителей, обладающих высокой реакционной способностью. Это,

например, красители «Сумификс супра» фирмы «Сумитомо»

(Япония). Они отличаются тем, что содержат в своей структуре

сразу две активные группы (винилсульфоновую и монохлортри-

азиновую), благодаря чему достигаются высокая степень фикса-

ции—80—90%, а не 50—70 %, как для красителей с одной

активной группой, хорошая устойчивость окраски к различного

рода воздействиям, хорошая ровнота.

Благодаря наличию двух различных активных групп они ме-

нее чувствительны к колебаниям температуры, концентрации

электролита и щелочного реагента. Хорошая совместимость этих

красителей позволяет получить практически любой оттенок.

Кубовые красители. Кубовые красители позволяют получить

широкую гамму ярких и сочных цветов, обладающих высокой

устойчивостью к различным воздействиям, особенно к мокрым

обработкам. Однако при крашении трикотажных полотен кра-

сителями этого класса возникает целый ряд технологических

трудностей, поэтому в трикотажной промышленности они при-

меняются главным образом для крашения пряжи и нитей, пред-

назначенных для изготовления пестровязаных изделий, и для

печати. Для крашения трикотажных полотен кубовые красители

применяются только в том случае, если предъявляются очень

высокие требования к устойчивости окраски к мокрым обра-

боткам, например при крашении полотен, предназначенных для

пошива комбинированных изделий из белых и цветных де-

талей.

По химическому строению кубовые красители делятся на

две основные группы — индигоидные и полициклокетоновые.

Особенностью строения красителей обеих групп является

наличие в их структуре карбонильных группировок =С = 0.

с=с

Индиго

Кубовый золотисто-

желтый ЖХ

В общем виде кубовые красители могут быть представлены так:

Кр =

Исходный краситель — пигмент —Кр = С = 0 нерастворим

в воде и не имеет сродства к волокну. Поэтому, для того чтобы

окрасить волокнистый материал, кубовые красители сначала

переводят в растворимую форму. Благодаря наличию карбо-

нильной группировки кубовые красители способны восстанав-

ливаться под действием восстановителей, образуя лейкокис-

лоту. Лейкокислота в воде тоже нерастворима, но в присут-

ствии щелочей образует соль лейкокислоты, растворимую

в воде. Схематично эта реакция может быть изображена сле-

дующим образом.

Крашение

Кр=С=0

Пигмент,

нерастворим

не имеет сродства

к волокну

Кр •^с-он

NaOH

Kp'^C-ONa

Соль лейкокислоты,

растворима, высо-

кое сродство

к волокну

Промывка и окисление

Соль лейкокислоты обладает высоким сродством к волокну

и быстро сорбируется им из щелочных растворов. По окончании

процесса крашения краситель возвращают в нерастворимую

исходную форму путем окисления. Ограниченность области при-

менения этих красителей объясняется необходимостью исполь-

зования щелочей для растворения лейкокислоты кубового кра-

сителя, поэтому они применяются главным образом для краше-

ния целлюлозных волокон.

Таким образом, весь процесс крашения кубовыми красите-

лями состоит из следуюш,их стадий:

1) получение восстановленной растворимой формы кубового

красителя;

2) сорбция красителя волокном и диффузия его внутрь;

3) перевод растворимой формы красителя в нерастворимую

путем его окисления;

4) обработка окрашенных материалов в кипящих растворах

ПАВ для получения яркой и прочной окраски.

Рассмотрим факторы, влияющие на процесс крашения.

Одной из важнейших стадий крашения кубовыми красите-

лями является процесс восстановления. Скорость восстановле-

ния зависит:

от строения самого красителя, которое обусловливает его

склонность к восстановлению (лейкопотенциал), от восстано-

вительной способности восстановителя (оцениваемой восстано-

вительным потенциалом) и их соотношения (восстановительный

потенциал восстановителя должен быть выше лейкопотенциала

кубового красителя);

от температуры, так как восстановительный потенциал вос-

становителя зависит от температуры и увеличивается с ее по-

вышением (табл. 14);

Таблица 14. Зависимость восстановительной способности восстановителей

от температуры

Восстановитель

Восстановительный потенциал, мВ,

при температуре, °С

Восстановитель

60 80 90

Дитионит натрия 800 985 1060 1090

Ронгалит 360

650

890 1050

Диоксид тиомочевины 1040 1180

от рН среды;

от дисперсности красителя (чем выше дисперсность исход-

ного пигмента, т. е. чем больше площадь поверхности частиц

красителя, тем быстрее протекает реакция восстановления. Это

объясняется тем, что реакция восстановления протекает на по-

верхности твердых частиц красителя, и чем больше эта пло-

щадь, тем теснее контакт с восстановителем).

В качестве восстановителей наиболее широко используют ди-

тионит натрия Na2S204, ронгалит ЫаНЗОг

•

СН2О

•

2Н2О,

а также тиомочевину (NH2)2C = S02. Все они имеют различ-

ную восстановительную способность.

Дитионит натрия и диоксид мочевины развивают достаточно

высокий восстановительный потенциал уже при комнатной тем-

пературе, а ронгалитом можно восстанавливать кубовый кра-

ситель только в условиях высокотемпературной обработки

(например, при запаривании). Поэтому выбор восстановителя

определяется способом крашения. При периодическом щелоч-

но-восстановительном способе используется главным образом

дитионит натрия, а при печати — ронгалит.

Для интенсификации процесса восстановления при крашении

и печатании и повышения эффективности использования кубо-

вых красителей было предложено использовать катализаторы

восстановления на основе комплексных соединений диоксима

кобальта, разработанные в МТИ и ИХТИ совместно с Акаде-

мией наук ССР Молдова.

Процесс крашения восстановленной формой красителя имеет

много общего с процессом крашения прямыми красителями, так

как они, так же как и прямые красители, сорбируются и фикси-

руются водородными связями и силами Ван-дер-Ваальса. Но

лейкосоли красителей имеют очень высокое сродство к волокну,

а кроме того, присутствие большого количества электролита

в красильной ванне приводит к быстрой сорбции красителя во-

локном, особенно в начале крашения, и затрудняет его перерас-

пределение в процессе крашения, что ведет к неравномерной и

кольцевой окраске. В связи с этим особенно большие сложно-

сти возникают при крашении трикотажных полотен, которые

наиболее часто окрашивают жгутом.

Выбор условий крашения и восстановления в значительной

степени определяется строением и свойствами самого красителя.

По способности восстанавливаться и по сорбционно-диффузион-

ным свойствам красители для удобства разделены на четыре

группы: холодного (I), теплого (П), горячего (П1) и специ-

ального (IV) крашения (табл. 15).

Таблица 15. Оптимальные условия крашения кубовыми красителями*

Концентрация, г/л

Группа

красителей

Сродство

Температура

крашения, ^С дитионита

натрия

32,5 %-го

раствора

щелочи

электролита

I Низкое 25—30 1,5—6 4—15 18—40

II Среднее 40—50 2—10 8—25 5—25

III Высокое 40—60 3—12 8—40 —

IV » 60 3,5—12 15—50 —

* Более точные сведения по составу красильных ванн и условиям крашения

приводятся в каталогах фирм, выпускающих эти красители.