Ковтун Л.Г. Технология отделки трикотажа

Подождите немного. Документ загружается.

Несоблюдение оптимальных условий крашения (превыше-

ние концентрации восстановителя или температуры) может при-

вести и перевосстановлению красителя, его потере и ухудше-

нию качества окраски.

Стадия окисления предназначена для перевода растворимой

формы лейкосоединения в нерастворимую форму исходного пиг-

мента. Окисление лейкоформы достаточно интенсивно происхо-

дит на воздухе, особенно у красителей I и II групп. При кра-

шении окисление начинается в процессе промывки волокнистого

материала холодной водой, в которой растворено некоторое ко-

личество кислорода. Кроме того, при промывке холодной водой

происходит гидролиз соли лейкосоединения и переход его влей-

кокислоту.

Кубовые красители некоторых марок отличаются низкой

скоростью окисления. В этом случае для ускорения окисления

используют растворы окислителей дихромата калия КгСггО?,

пероксида водорода Н2О2, пербората натрия НаВОг-НгОгХ

ХЗН2О, персульфата калия K2S2O8 или перкарбоната натрия

Ма2СОз• ЬЗНгОг• Н2О и 1—2%-й уксусной кислоты. При вы-

боре окислителя необходимо учитывать, что некоторые краси-

тели могут изменять оттенок под действием некоторых окисли-

телей (например, под действием дихромата калия).

Последней, заключительной, операцией крашения волокни-

стых материалов кубовыми красителями является обработка

кипящими растворами ПАВ. Эта операция преследует цель не

только удалить незафиксировавшийся краситель и ТВВ, но и

изменить физико-химическое состояние красителя на волокне.

Как было показано Л. М. Голомбом, при кипячении в растворах

ПАВ краситель, находящийся в волокне, кристаллизуется, при

этом кристаллы ориентируются вдоль оси. Этим и объясняются

повышение устойчивости окраски и ее яркости. В таком состоя-

нии краситель прочно удерживается на волокне, несмотря на

то что он фиксируется достаточно слабыми связями — водород-

ными и силами Ван-дер-Ваальса.

Теперь рассмотрим технологию крашения кубовыми краси-

телями.

Кубовые красители выпускают в виде порошков и паст, со-

держащих 15—40 % диспергированного красителя. Доля грубо-

дисперсных порошков в общем выпуске кубовых красителей

постепенно уменьшается, а выпуск высокодисперсных порошков

и паст увеличивается. Размер частиц красителя в высокодис-

персной выпускной форме приблизительно 1 мкм.

Выпускные формы кроме красителя содержат диспергаторы,

смачиватели и другие ПАВ, а'пасты — еще и антифризы, рас-

творители, антисептики, электролиты, катализаторы, поэтому

концентрация красителя в них значительно меньше (15—35%).

В своем наименовании они содержат букву Д. Кроме отечест-

венных кубовых красителей на предприятиях хорошо известны

остантрены (ЧСФР), индантрены (фирмы BASF, «Байер»

«Хёхст», ФРГ), солантрены (фирма «Франколор», Франция)

и др.

Существует три основных способа крашения кубовыми кра-

сителями.

Щелочно-восстановительный способ. При крашении щелоч-

но-восстановительным способом сначала готовят концентриро-

ванный раствор восстановленной формы кубового красителя —

куб (отсюда и название кубовых красителей). Для этого кра-

ситель растирают с небольщим количеством глицерина или дис-

пергатора НФ в однородную пасту, разбавляют водой, вводят

раствор едкого натра, нагревают до оптимальной для данного

красителя температуры, в несколько приемов добавляют вос-

становитель и в течение 20—30 мин осуществляют восстановле-

ние и растворение красителя. О полноте восстановления судят

по отсутствию твердых частиц (в капле раствора, нанесенной

на стекло или на фильтровальную бумагу) и по изменению

цвета раствора.

Цвет восстановленного красителя в большинстве случаев

отличается от цвета исходного пигмента. Затем из этого кон-

центрированного раствора готовят рабочий раствор и в нем об-

рабатывают текстильный материал. Крашение можно проводить

периодическим и непрерывным способом. В трикотажной про-

мышленности щелочно-восстановительный способ используют

для крашения пряжи периодическим способом. По окончании

крашения волокнистые материалы подвергают промывке, окис-

лению, обработке поверхностно-активными веществами и снова

промывке.

Недостатком этого способа является то, что соль лейкосое-

динения, в растворе которой проводят крашение, обладает

очень высоким сродством к волокну, вследствие чего трудно

получить ровную окраску, особенно при крашении трикотаж-

ных полотен, так как они в большинстве своем окрашиваются

жгутом. Кроме того, растворы лейкосоединения очень неустой-

чивы и быстро окисляются кислородом воздуха, что также при-

водит к неровноте окраски.

Суспензионный способ. При крашении суспензионным спо-

собом на полотно путем плюсования наносят суспензию исход-

ной нерастворимой формы дисперсного красителя. Частички

красителя, не имея сродства к волокну, механически равномерно

распределяются на его поверхности. Затем полотно подсуши-

вают и пропитывают щелочным раствором восстановителя, а за-

тем запаривают. При запаривании краситель восстанавлива-

ется, переходит в растворимую форму и диффундирует внутрь

волокна. Далее следуют промывка холодной водой, окисление,

промывка, обработка ПАВ и вновь промывка.

Крашение суспензионным способом осуществляется главным

образом непрерывно. При условии равномерного нанесения сус-

пензии на волокнистый материал суспензионный способ позво-

ляет получить ровные, прочные окраски светлых и средних то-

нов. Одним из основных условий при реализации этого спо-

соба является использование красителей с индексом Д, т. е. вы-

сокодисперсных. Дисперсия должна быть максимально одно-

родной, размер ее частиц не должен превышать 1,5 мкм, чтобы

обеспечить быстрое и равномерное восстановление красителя

при восстановительной обработке или запаривании.

I Лейкцкислотщш спосор, Лейко,кислотный способ близок

к суспензионному способу, но при его реализации не требуется

специальной высокодисперсной выпускной формы красителя.

Может быть использован обычный грубодисперсный порошок,

а высокодисперсную форму готовят перед началом крашения.

При лейкокислотном способе на волокнистый материал на-

носят высокодисперсную суспензию лейкокислоты Кр ^ С—ОН,

которую получают путем подкисления уксусной кислотой ще-

лочных растворов кубового восстановленного красителя в при-

сутствии диспергаторов. Лейкокислота, так же как и исходный

краситель, нерастворима в воде и не обладает сродством к во-

локну, благодаря чему равномерно наносится на волокно. Да-

лее красят так же, как при суспензионном способе.

Для крашения трикотажных полотен суспензионный и лей-

кокислотный способы почти не применяются, так как они дают

хорошие результаты главным образом при непрерывных спосо-

бах обработки в расправленном состоянии. Поэтому для три-

котажной промышленности может быть рекомендован не сус-

пензионный, а полусуспензионный способ, который дает хоро-

шие результаты при крашении периодическим способом на су-

ществующем оборудовании.

При полусуспензионном способе полотно сначала пропиты-

вается суспензией красителя при температуре 20—25 Потом

в ванну в два приема наливают едкий натр, а затем постепенно

вводят восстановитель (дитионит натрия) и медленно нагре-

вают до температуры восстановления красителя.

Одним из условий получения ровной окраски является низ-

кая скорость восстановления красителей, обеспечивающая по-

степенное превращение красителя в форму, которая способна

сорбироваться и диффундировать внутрь волокна. Скорость

фиксации красителя на волокне в этом случае определяется

скоростью нагревания красильной ванны до температуры вос-

становления.

При крашении в барках необходимо следить за содержа-

нием дитионита натрия в красильной ванне, так как он быстро

разлагается под действием кислорода воздуха. Поэтому целе-

сообразно проводить крашение в аппаратах соплового типа,

которые герметично закрываются. Если аппарат заполняется

не полностью, в начале крашения в него вводят избыток вос-

становителя из расчета 1,7 кг на 1 м^ незаполненного красиль-

ной жидкостью объема и гидроксид натрия. В этом случае риск

неполного восстановления исключается. Крашение проводится

по заданной программе.

Для выравнивания окраски в ванну вводят выравниватели,

которые замедляют сорбцию красителя в результате образова-

ния комплексов с натриевыми солями лейкосоединения. Вырав-

ниватели анионного или неионогенного типа вводят в ванну

в таком количестве, чтобы их концентрация была 0,5—3 г/л.

При использовании смеси красителей необходимо подбирать

красители с одинаковой скоростью восстановления и одинако-

выми сорбционно-диффузионными свойствами.

Одной из причин возникновения неровной окраски является

неравномерное окисление. Во время промывки холодной водой

выравнивание рН на полотне происходит не сразу, поэтому

если в этот момент добавить в ванну окислитель, например пе-

роксид водорода, скорость окисления красителя на отдельных

участках полотна, обрабатываемого жгутом, будет неодинакова,

что и приведет к разнооттеночности.

Для предотвращения неравномерности окисления предлага-

ется полотно тщательно промыть, а окисление проводить веще-

ством, которое не вызовет переокисления кубовых красителей,

чувствительных к переокислению в щелочной среде. В част-

ности, для этой цели было предложено использовать лудигол

концентрации 2—3 г/л.

В СССР выпускается новая группа кубовых красителей —

кубогены. Кубогены хорошо растворимы в воде и в водных ще-

лочных растворах, характеризуются низкой субстантивностью и

высокой диффузионной способностью. Эти свойства упрощают

приготовление красильных растворов и позволяют равномерно

наносить их на волокнистый материал.

Выпускается пять марок кубогенов, три из которых (кубоген

красный 6Ж, фиолетовый 2К и синий 4К), по данным

НИОПИКа, могут успешно применяться для периодического

способа крашения. Превращение кубогенов в лейкосоединение

происходит в щелочной среде в присутствии восстановителя.

В качестве щелочного препарата используют кальциниро-

ванную соду или поташ (5—10 г/л), а восстановителя — рон-

галит (3—4 г/л). Температура крашения 95—98 °С, продолжи-

тельность с учетом 20-минутного нагревания ванны до 98 °С

50 мин. Далее ванну охлаждают до 60 °С, вводят дитионит на-

трия (2 г/л), красят еще 30 мин при температуре 60 °С, затем

следуют промывка и окисление, как и при щелочно-восстанови-

тельном способе крашения.

Кубозоли. Кубозоли и индигозоли представляют собой на-

триевые соли сернокислых эфиров лейкосоединений кубовых

красителей, которые в общем виде могут быть представлены

формулой Кр^С~0 —SOgNa.

Кубозоли растворимы в воде, поэтому процесс крашения

этими красителями значительно проще, чем кубовыми красите-

лями. Кроме того, для растворения они не требуют сильной

щелочной среды, что позволяет использовать их для крашения

белковых и некоторых синтетических волокон.

Отечественная промышленность выпускает девять марок кра-

сителей, с помощью которых можно получить достаточно широ-

кую гамму цветов. Красители этих марок выпускаются в виде

порошков. В отличие от исходного красителя они почти бес-

цветны или слабо окрашены.

Кубозоли сорбируются из нейтральных или слабощелочных

ванн, как и прямые красители. Для повышения сорбции в ванну

вводят электролиты. Затем полотна или изделия подвергают

проявлению. Сущность проявления сводится к гидролизу сер-

нокислого эфира и к последующему окислению образующегося

при гидролизе лейкосоединения кубового красителя до исход-

ного пигмента.

Первая стадия проявления — гидролиз сернокислого эфи-

ра — протекает в кислой среде в присутствии сильной минераль-

ной кислоты:

Кр^С-0-SOgNaКр ^С-ОН.

Далее присутствующий в проявительной ванне или на во-

локне окислитель окисляет образующуюся лейкокислоту до ис-

ходного пигмента:

кр^с - ОНКр=С=О.

в качестве окислителей при крашении кубозолями и ин-

дигозолями могут быть использованы нитрит натрия NaN02 и

дихромат калия КгСггО?. В соответствии с этим различают нит-

ритный и хроматный способы крашения. Наиболее широко ис-

пользуют нитритный способ, так как он обеспечивает получе-

ние наиболее ярких тонов.

Кубозоли и индигозоли позволяют получить окраски, отли-

чающиеся высокой устойчивостью к различным воздействиям,

так же как и кубовые красители. Сродство этих красителей

к волокну невелико, поэтому в красильную ванну приходится

вводить большое количество электролитов. Для получения ин-

тенсивных окрасок требуется довольно высокая концентрация

красителя в красильной ванне. Применяют их главным образом

для получения светлых окрасок и при крашении в ваннах

с малым модулем.

Непроявленная окраска, а также красители в порошке не-

устойчивы к действию солнечного света, поэтому красители не- ,

обходимо хранить в защищенных от солнечного света местах, I

а волокнистые материалы, пропитанные кубозолями, защищать

от попадания прямых солнечных лучей. В то же время способ- •{

ность к фотогидролизу используется в принципиально новой ^

технологии крашения при получении узорчатой расцветки тек- ^

стильных материалов, при которой проявление окраски осуще-

ствляют путем облучения пропитанных кубозолем изделий уль-

трафиолетовыми лучами через негатив или шаблон.

В СССР в трикотажной промышленности кубозоли не полу-

чили широкого распространения. Крашение хлопчатобумажных d

и вискозных трикотажных полотен можно проводить периоди- Щ

ческим способом в жгутовых барках или эжекторных ма- |

шинах. I

После отваривания и беления трикотажное полотно тща- "

тельно промывают, в течение 10 мин обрабатывают раствором J

дитионита натрия при температуре 30 °С для удаления остатков >

окислителя во избежание преждевременного окисления кубо-

золя. Далее ванну заполняют водой и в течение 10 мин в три-

четыре приема вводят раствор кубозоля, обрабатывают в этом

растворе при температуре 30 °С в течение 10 мин. Приливают

раствор нитрита натрия и соды, обрабатывают еще 10 мин,

затем вводят необходимое количество электролита и проводят •

крашение в течение 20—30 мин при температуре 30—60 °С в за-

висимости от марки кубозоля.

Состав ванны: кубозоль (по рецепту), нитрит натрия (0,5—

1 г/л), сода (0,5—1 г/л), поваренная или глауберова соль (5—

50 г/л). Сода улучшает растворимость кубозоля и предотвра-

щает его преждевременное окисление нитритом натрия, так как

окислительные свойства нитрита натрия проявляются только

в кислой среде. Затем половину раствора сливают, добавляют

холодную воду и серную кислоту (d=I,84 г/см®) из расчета

10—20 мл/л.

Температура проявительного раствора 60 °С, продолжитель-

ность обработки 20 мин с учетом 10-минутного нагревания до

60 °С. Далее раствор сливают в канализацию, полотно тща-

тельно промывают проточной водой, проводят нейтрализацию

остатков кислоты раствором кальцинированной соды (1—3 г/л)

и снова промывают. Иногда по окончании процесса проводят

обработку ПАВ.

Сернистые красители. Сернистые красители, как и кубовые, '

нерастворимы в воде. Их применяют аналогично кубовым кра-

сителям, т. е. сначала путем восстановления переводят в рас-

творимую форму, а затем на волокне окисляют до исходной

нерастворимой формы.

Сернистые красители применяют главным образом для кра-

шения изделий из целлюлозных волокон. Окраски, полученные

сернистыми красителями, имеют ограниченную гамму цветов

(синие, зеленые, коричневые, черные), тусклые оттенки, но хо-

рошую устойчивость к мокрым обработкам и удовлетворитель-

ную к трению. Это самые дешевые красители.

Сернистые красители представляют собой сложные органи-

ческие соединения с большой молекулярной массой. Их струк-

тура до сих пор не изучена, поэтому сернистые красители

' /S

обычно представляют общей формулой Кр( 1 •

На текстильные предприятия они поступают в виде порош-

ков или пасты, содержание красящего вещества в которых

около 25%. Поэтому расход красителей, особенно с учетом

того, что они используются для крашения только в темные тона,

довольно высок: 15—20 % массы окрашиваемого материала.

Как уже говорилось, технология крашения сернистыми кра-

сителями имеет много общего с технологией крашения кубо-

выми красителями. Сначала их переводят в растворимую

форму путем восстановления, а затем, после крашения, окис-

ляют до исходной нерастворимой формы.

Способность восстанавливаться и переходить в растворимую

форму обусловлена наличием в структуре сернистого красителя

дисульфидной группировки:

^ S ^SH ySNa

Кр i +2Н->Кр +NaOH->Kp

\ S \SH \sNa

Нерастворимая Нерастворимая Растворимая

форма форма форма

В качестве восстановителя обычно используют сернистый

натрий Na2S, который в щелочной среде проявляет восстано-

вительные свойства:

NaaS

+ -> NaHS + NaOH;

2NaHS + ЗН^О 8Н + Na^S А-

Соотношение красителя с сернистым натрием обычно 1 : 1.

При крашении периодическим способом, при котором текстиль-

ный материал продолжительное время находится на воздухе

(крашение полотен в машинах МКП-1 или крашение пряжи

в мотках) и потери восстановителя увеличиваются, концентра-

цию сернистого натрия повышают. Крашение происходит в

щелочной среде, получающейся в результате гидролиза серни-

стого натрия.

При периодическом крашении для улучшения растворения

лейкосоединения можно добавить небольшое количество ед-

кого натра, особенно при приготовлении концентрированного

раствора. Однако увеличение концентрации едкого натра мо-

жет привести к увеличению степени агрегации красителя. Для

увеличения сорбции красителя волокном в ванну вводят элек-

тролит.

Приготовляя красильные растворы, следует использовать

умягченную воду. Температура крашения зависит от марки кра-

сителя и колеблется от 60 до 85 °С, продолжительность кра-

шения 30—60 мин. В красильный раствор также вводят сма-

чиватели— ПАВ для повышения смачиваемости, так как сер-

нистые красители чаще всего используют для крашения полотен

и пряжи, прошедших только замачивание, без предвари-

тельного отваривания и тем более беления.

По окончании крашения текстильный материал промывают

в холодной проточной воде для окисления лейкоформы до ис-

ходного пигмента. В некоторых случаях приходится вводить

дополнительную операцию —окисление растворами, содержа-

щими дихромат калия КгСггО? и ускусную кислоту. Светопроч-

ность окраски и устойчивость к атмосферным воздействиям

можно повысить путем обработки окрашенных материалов

ДЦМ или растворами сернокислой меди CuSO^.

В трикотажной промышленности сернистые красители при-

меняются очень редко, в основном для крашения пряжи, пред-

назначенной для изготовления пестровязаных изделий (напри-

мер, тельняшек). Они могут быть использованы также для кра-

шения хлопчатобумажных трикотажных полотен для пошива

дешевых спортивных изделий. Интерес к сернистым красителям

в последнее время возрос, что объясняется, с одной стороны, их

высокой экономичностью и устойчивостью окраски (например,

сернистый черный является самым экономичным и самым проч-

ным красителем среди черных красителей всех классов, ис-

пользуемых для крашения целлюлозных волокон), а с дру-

гой— тем, что они стали выпускаться в удобной для примене-

ния жидкой форме (берзоли — СССР; кассульфоны — фирма

«Хёхст», ФРГ; дирезулы — фирма «Сандоз», Швейцария). В от-

личие от порошков жидкие формы сернистых красителей го-

товы к употреблению и не требуют предварительного восста-

новления.

§ 6. КРАШЕНИЕ ШЕРСТИ

В трикотажной промышленности крашению подвергают глав-

ным образом волокно и гребенную ленту, из которых изготов-

ляют пряжу и вяжут изделия, и очень редко — полотна, пред-

назначенные для изготовления верхних и бельевых изделий,

а также штучные, чулочно-носочные и перчаточные изделия.

Объясняется это тем, что в процессе крашения может проис-

ходить подвалка изделий, в результате которой теряется рель-

ефность структуры трикотажного переплетения. Кроме того,

окраска шерстяной пряжи, полученной из окрашенной ленты

или волокна, более равномерная.

Для крашения шерсти применяют главным образом анион-

ные красители: кислотные, кислотно-хромовые, металлокомп-

лексные и активные, но в отдельных случаях могут приме-

няться и кубовые, и кубозоли.

Основными свойствами шерсти, оказываюш,ими влияние на

ее способность окрашиваться, являются:

наличие большого числа функциональных аминогрупп

—NH2, обеспечивающих фиксацию анионных красителей (содер-

жание которых 0,08 г-экв. в 100 г волокна) благодаря их спо-

собности к ионизации в кислой среде (в кислой среде они пере-

ходят в группы — NH3+);

наличие развитой системы субмикроскопических пор, обра-

зующих внутренний объем, доступный для диффузии и сорбции

красителей. Площадь внутренней поверхности шерстяного во-

локна достигает 200—206 м^/г, однако при этом необходимо

учитывать, что высокая пористость и рыхлость характерны для

коркового слоя волокна, поверхностный же, чешуйчатый, слой

обладает высокой плотностью и гидрофобностью;

высокая степень химической и физической неоднородности

волокна, осложняющая процесс крашения и затрудняющая по-

лучение ровных окрасок;

высокая гидрофильность волокна. При погружении в воду

волокна сильно набухают, увеличивается размер пор.

Кислотные красители. Кислотные красители, так же как и

прямые, являются натриевыми солями органических сульфо-

кислот. Они просты в применении, позволяют получить окраски

удовлетворительной и хорошей устойчивости к мокрым обра-

боткам, к свету и светопогоде, имеют невысокую стоимость.

Красители этого класса имеют широкий цветовой диапазон,

хорошо смешиваются друг с другом, что позволяет получить

целую гамму цветов и оттенков.

В отличие от молекул прямых красителей у молекул кис-

лотных красителей значительно меньший размер, они не имеют

плоскостного строения. Поэтому кислотные красители хорошо

растворимы в воде, склонность к агрегации у них значительно

меньше, чем у прямых красителей, и резко падает с повыше-

нием температуры красильного раствора. При температуре

крашения шерсти красители практически полностью диссоци-

ированы:

Кр—SOsNa Кр - SOr + Na^

Кислотные красители могут применяться для крашения во-

локнистых материалов, в структуре которых имеются положи-

тельно заряженные группы. В частности, к таким волокнам от-

носятся белковые и полиамидные волокна, содержащие в своей

структуре аминогруппу, и некоторые синтетические волокна,

полученные на основе сополимеров с катионными группиров-

ками. Название «кислотные» эти красители получили за то,

что окрашивают волокна из кислых ванн (ванн, содержащих

кислоту).

Красители фиксируются на волокне преимущественно бла-

годаря образованию ионной (солевой) связи между положи-

тельно заряженными группами волокна и отрицательно заря-

женным анионом красителя. Это взаимодействие можно пред-

ставить в виде двух этапов.

1. Взаимодействие белкового волокна с кислотой

-ООС-Ш—НООС—Ш—ЫНз- -HSO4.

В результате этого взаимодействия в волокне образуются

положительно заряженные активные центры, способные сор-

бировать и фиксировать краситель.

2. Взаимодействие аниона красителя с положительно заря-

женной аминогруппой

кр—50з + Н^Ы-Ш—СООН -> Kp-SOr-HsN—CQOH.

Результатом этой реакции является образование малодис-

социирующей соли. Чем выше энергия взаимодействия, тем

прочнее связь, тем меньше склонность образовавшейся соли

к диссоциации в воде, тем устойчивее окраска к мокрым обра-

боткам. Кроме ионной связи между красителем и волокном

образуются также водородные связи и возникают силы Ван-

дер-Ваальса.

Большое влияние на скорость сорбции красителя волокном

и прочность связи оказывает сродство красителя к волокну.

Чем больше сродство красителя к волокну, тем быстрее он

взаимодействует с волокном и тем труднее получить ровную

окраску. На основании степени сродства к волокну и диффу-

зионных свойств кислотные красители делятся на три группы:

хорошо-, средне- и плоховыравнивающиеся. Под выравниваю-

щей способностью понимают способность красителя к мигра-

ции, т. е. способность легко и быстро перераспределяться с ин-

тенсивно окрашенных на малоокрашенные участки.

Хорошовыравнивающиеся красители имеют низкое срод-

ство, медленно выбираются из красильной ванны и, следова-

тельно, позволяют получить ровные окраски, однако эти окра-

ски имеют низкую устойчивость к мокрым обработкам. По-