Ковтун Л.Г. Технология отделки трикотажа

Подождите немного. Документ загружается.

аминО", но и амидные группы, ко-

торые также начинают связывать

кислотные красители:

н+

—СО—NH —-СО

-NH-

О г ч

ЮрН

Рис. 43. Влияние рН среды на

сорбцию кислотного красителя

полиамидным волокном

Однако окрашивать полиамид-

ное волокно в сильнокислой среде

нельзя, так как может произойти

его деструкция вследствие кислот-

ного гидролиза. Некоторая часть

красителя фиксируется благодаря

водородным связям и силам Ван-

дер-Ваальса после того как заняты все функциональные

группы.

Одной из серьезных проблем, возникающих при крашении

полиамидного волокна кислотными и другими водораствори-

мыми красителями, является сложность получения ровной ок-

раски. Неравномерность окраски, проявляющаяся в виде поло-

сатости, или зебристости, объясняется физической и химической

неоднородностью волокна, возникающей в процессе производ-

ства, формования и вытягивания.

Химическая неоднородность обусловлена полидисперсностью

полимера и разным содержанием низкомолекулярных фракций

в различных партиях полимера, приводящим к различному со-

держанию аминогрупп в волокне и различной сорбции краси-

теля.

Физическая неоднородность связана с особенностями фор-

мования и неравномерностью вытягивания. При неравномерном

вытягивании в волокне образуются участки с различной сте-

пенью ориентации и кристалличности. В нити на участках, об-

ладающих более высокой степенью ориентации и кристаллич-

ности, доступность активных центров волокна меньше, краси-

тель туда проникает с большим трудом и эти участки

оказываются окрашенными менее интенсивно.

Разнооттеночность возникает также при неравномерной тер-

мостабилизации вследствие неравномерного нагревания при не-

равномерном обдуве полотна горячим воздухом и при неодина-

ковом натяжении и продолжительности обработки.

Уменьшить неравномерность, являющуюся следствием нерав-

номерного вытягивания, можно обработкой волокна растворами

веществ, вызывающих его сильное набухание, например фено-

лом, бензиловым спиртом, бензойной или салициловой кисло-

той. Лучшие результаты получают при обработке растворами

бензилового спирта (30—35 мл/л). Полотно в течение 20 мин

обрабатывают в этом растворе, а затем вводят выравниватели

и краситель и далее окрашивают по обычному режиму.

В качестве выравнивателей применяют анионоактивные, ка-

тионоактивные и неионогенные ПАВ. Механизм их действия раз-

личен. Катионоактивные и неионогенные оксиэтилированные

ПАВ, обладающие слабокатионными свойствами (например,

синтегал V-7), образуют нестойкие комплексы с красителем.

Анионоактивные ПАВ блокируют положительно заряженные

центры волокна —NH3+. И в том и другом случае скорость

сорбции уменьшается и происходит выравнивание окраски.

В ряде случаев рекомендуется совместно с интенсификато-

рами (органическими соединениями) вводить и выравниватели,

что обеспечивает получение ровных окрасок на изделиях с ярко

выраженной полосатостью. Но нужно учитывать, что большин-

ство органических соединений токсично и загрязняет сточные

воды.

В трикотажной промышленности кислотные красители приме-

няют главным образом для крашения трикотажных полотен из

капроновых нитей, из полиамидных текстурированных нитей

эластик, предназначенных для изготовления изделий спортив-

ного ассортимента; для крашения пряжи и очень редко — для

крашения чулочно-носочных изделий при необходимости полу-

чения ярких цветов.

Крашение полотен проводят периодическим способом в жгу-

товых машинах (барках и эжекторных машинах) или машинах

навойного типа. На рис. 44 приведен режим крашения полиа-

мидного полотна в аппарате навойного типа АК-220 Т. Крашение

начинают при температуре 30—40 °С. Красильная ванна содер-

жит смачиватель, краситель, выравниватель и кислоту (при кра-

шении хорошовыравнивающимися красителями используют сер-

ную или муравьиную кислоту в количестве 2—4 % массы

волокна, средневыравнивающимися — уксусную, а плоховырав-

нивающимися — сульфат или ацетат аммония — 2—5 % массы

волокна). В качестве выравнивателей используют синтегал V-7,

выравниватель А, словаген СМК, ОС-20 и др.

По окончании процесса крашения полотно промывают. При

необходимости повысить устойчивость окраски к мокрым обра-

боткам окрашенные волокнистые материалы можно обрабаты-

вать растворами танина и рвотного камня или специальных

фиксаторов, например раствором эффектана НС (1—2 %

массы волокна) и уксусной кислоты (1,5 % массы волокна).

Наряду с обычными кислотными красителями ряд зарубеж-

ных фирм выпускает кислотные красители специально для кра-

шения полиамидных волокон: найломины (фирма ICI, Велико-

британия), найлозаны (фирма «Сандоз», Швейцария) и др., ко-

торые позволяют получить насыщенные окраски с хорошей

устойчивостью.

Рис. 44. Режим

крашения полотна

из полиамидного

волокна

т т по

\Пра'

Mb/SKd ^

^0!,,

СС

ООН, ВырабниШШть

WO Ш г00 220 2W 260т,мин

\ПромыЗка

Здуре/^ель,

C/isCOOH

Крашение хромовыми красителями. Хромовые красители для

крашения полиамидного волокна в трикотажной промышленно-

сти применяют редко, только в том случае, если по условиям

эксплуатации требуется очень высокая устойчивость окраски

к мокрым обработкам и к свету. Механизм фиксации и условия

крашения полиамидных волокон такие же, как при использова-

нии этих красителей при крашении шерсти.

При хромировании в красильную ванну вводят дихромат ка-

лия, серную кислоту, а также восстановители (для перевода

хрома из шестивалентного в трехвалентный) — муравьиную кис-

лоту (3—4 %) или тиосульфат натрия (0,5 %) и др., которые

не только восстанавливают хром, но и предотвращают разру-

шение волокна под действием дихромата калия в процессе кра-

шения при высокой температуре и в сильнокислой среде.

Для крашения капрона можно использовать все кислотно-

хромовые красители, применяемые для крашения шерсти, но

многие из них дают менее глубокие и менее прочные окраски,

чем на шерсти. Кроме того, так же как и кислотные красители,

они подчеркивают полосатость, для уменьшения которой ис-

пользуют те же способы, что и при крашении кислотными кра-

сителями.

Крашение металлсодержащими красителями. Для крашения

полотен и изделий из полиамидных волокон могут применяться

металлсодержащие красители комплексов 1:1 и 1:2. Послед-

ние представляют большой интерес, так как они в меньшей

степени подчеркивают сырьевую неоднородность волокна.

Крашение красителями комплекса

: 1 проводят в присутст-

вии серной или муравьиной кислоты (3—6 % массы волокна)

и выравнивателей для снижения скорости сорбции. Крашение

начинают при температуре 40—45 °С, затем раствор медленно,

в течение 35—45 мин, нагревают до кипения и окрашивают при

кипении 60—90 мин. После крашения полотно промывают. Для

нейтрализации избытка кислоты в ванну вводят ацетат натрия.

Крашение металлсодержащими красителями комплекса

:2 про-

водят в нейтральной или слабокислой среде. В кислой среде они

выбираются быстрее и более полно истощают красильную ванну,

поэтому при крашении в темные тона крашение проводят при

рН 5,5—6 в присутствии уксуснокислого аммония или уксусной

кислоты. Крашение в светлые тона ведут в нейтральной или

в слабощелочной среде в присутствии тринатрийфосфата (1 г/л).

Режимы крашения аналогичны режимам, применяемым для кра-

шения шерсти.

Крашение активными красителями. Активные красители при-

меняют для крашения трикотажных полотен и пряжи. Так же

как все водорастворимые красители, они подчеркивают сырье-

вую неоднородность. Процессы, происходящие при крашении

активными красителями полотен и изделий из полиамидных во-

локон, аналогичны тем, что происходят при крашении белко-

вых волокон.

Крашение проводят в две стадии. Сначала красят в кислой

среде, при этом краситель сорбируется, диффундирует и фик-

сируется благодаря солевой связи, как и кислотные красители:

НООС -П - NHs +

-O3S

- Кр—Т -

С1

НООС—П — N Нз

•

OsS— Кр - Т -С1.

Затем осуществляют щелочную обработку, в процессе кото-

рой солевые связи разрываются вследствие уменьшения иони-

зации аминогруппы и образуется ковалентная связь между

неионизированными аминогруппами волокна и активным кра-

сителем:

НООС-П—NHt НООС—П—NH2 +

+H20+Na0зS—Кр—т—С1->

НООС—П—NH — Т—Кр — SOsNa + НС1.

На первой стадии крашения рН должен быть 3,5—4; необ-

ходимо присутствие щавелевой или уксусной кислоты, сульфата

аммония или ацетата аммония. Для обеспечения ровной ок-

раски в ванну вводят катионоактивные выравниватели (алка-

мон ОС-2, выравниватель А) или неионогенные ПАВ. Темпе-

ратура крашения 75—85 °С в зависимости от вида красителя.

Крашение начинают при температуре 30 °С с обработки

в растворе выравнивателя. Потом вводят раствор красителя,

а затем в два-три приема — кислоту. Ванну нагревают до опти-

мальной температуры и окрашивают в течение 30—40 мин.

После этого полотно промывают и обрабатывают в течение

30 мин в растворе, содержащем 2 г/л кальцинированной соды

и 1 % ПАВ при температуре 95—98 °С. Далее следует про-

мывка.

применение красителей других классов для крашения по-

лиамидных волокон. Для крашения полиамидных волокон

можно применять некоторые прямые красители. Крашение про-

водят в нейтральной или слабощелочной среде в присутствии

соды или тринатрийфосфата и электролитов — поваренной или

глауберовой соли. В этом случае прямые красители фиксиру-

ются благодаря водородным связям или силам Ван-дер-Ва-

альса.

При крашении в кислой среде между красителем и во-

локном образуются солевые связи.

Сорбция красителя в кислой среде значительно выше, чем

в нейтральной, но при этом возрастает неровнота окраски.

Сродство красителей к волокну невелико и определяется струк-

турой красителя. В частности, с увеличением числа сульфо-

групп сорбция их в кислой среде уменьшается в результате бло-

кировки активных центров.

В зависимости от степени сродства красителей к волокну их

подразделяют на четыре группы. К первой группе относятся

красители, имеющие высокое сродство к волокну. Крашение

ими в светлые тона проводят в нейтральных ваннах, а в сред-

ние и темные — в слабокислой в присутствии уксуснокислого

аммония.

Красители второй группы имеют среднее сродство, поэтому

при крашении ими в средние и темные тона требуется более

кислая среда, для чего в красильную ванну вводят уксусную

или муравьиную кислоту.

Красители третьей группы имеют низкое сродство, поэтому

крашение ими также проводится в кислой среде (в присут-

ствии 85 %-го раствора муравьиной кислоты, взятой в количе-

стве 3 % массы волокна).

Красители четвертой группы почти не обладают сродством

к волокну, поэтому их практически не применяют.

Прямые красители применяют для крашения полиамидных

волокон очень редко, главным образом для получения черного

цвета, так как дисперсные красители не позволяют получить

глубокий черный цвет. При крашении в черный цвет полотно

обрабатывают смачивателями, затем в ванну в несколько прие-

мов вводят раствор красителя, нагревают ванну до темпера-

туры 95—98 °С и окрашивают в течение 40 мин. За 20 мин до

окончания крашения в ванну вводят электролит. Окрашенное

полотно промывают и аппретируют.

Полиамидные волокна можно также окрашивать кубовыми

и сернистыми красителями некоторых марок. Однако процесс

крашения довольно сложен и не всегда обеспечивает яркость

и устойчивость окраски к различным воздействиям.

Окраски с высокой устойчивостью можно получить при ис-

пользовании нерастворимых азокрасителей.

Полиэфирные волокна. Большая плотность упаковки макро-

молекул в полиэфирном волокне, высокая степень кристаллич-

ности и ориентации в сочетании с гидрофобностью и отсутст-

вием функциональных групп затрудняют крашение полиэфир-

ных волокон. Площадь внутренней поверхности полиэфирного

волокна составляет всего 29,6 м^/г (по сорбции воды), а сум-

марный объем пор —0,06 м^/г (у капрона 0,125). Гс для поли-

эфира 69—100 °С, влагопоглощение составляет всего 0,4%,

поверхностный заряд волокна 65 мВ.

Все это приводит к тому, что даже дисперсные красители

при температуре до 100 °С плохо окрашивают полиэфирные

волокна. Ещ,е большие трудности возникают при крашении по-

лотен после термофиксации, так как в ее процессе еще больше

возрастает степень кристалличности волокна, что отрицательно

сказывается на диффузионной способности красителей.

Для крашения полиэфирных волокон применяют главным

образом дисперсные красители и значительно реже — кубовые

и нерастворимые азокрасители. Приблизительно 30 % поли-

эфирных нитей и волокон, поступающих в трикотажную про-

мышленность, окрашивают в массе. Как уже говорилось, кра-

шение в массе обладает рядом достоинств, но и рядом недо-

статков, одним из которых является ограниченная гамма цветов.

Обычно это глубокие насыщенные тона, получить которые

традиционными способами крашения довольно трудно: черный,

темно-синий, темно-коричневый, серый.

Крашение дисперсными красителями. Основную массу поло-

тен и изделий из полиэфирных волокон окрашивают дисперс-

ными красителями. Крашение можно выполнять на разных

стадиях переработки (в волокне, жгуте, пряже); можно окра-

шивать готовые полотна и изделия. Хотя для крашения поли-

эфирных волокон пригодны дисперсные красители практически

всех марок, многие фирмы выпускают специальные дисперсные

красители для крашения полиэфирного волокна, обладающие

повышенной устойчивостью окраски к сублимации. В СССР

они выпускаются с маркой «Полиэфирный» и имеют вид вы-

сокодисперсных порошков или паст.

Вследствие высокой гидрофобности и плотности структуры

полиэфирных волокон достичь приемлемой скорости крашения

при температуре ниже 100 °С не удается, поэтому при обычной

продолжительности крашения их можно окрасить только в свет-

лые тона. Крашение в средние и темные тона проводят при

температуре выше 100 °С или при 100 °С, применяя специаль-

ные интенсификаторы (переносчики).

Дисперсные красители на полиэфирном волокне, так же как

и на других синтетических волокнах, фиксируются водородными

связями, образующимися между полярными эфирными груп-

пировками волокна и полярными группами красителей,

HN-

Vn = N-/ V -К(СИз)2

и силам Ван-дер-Ваальса. Устойчивость окраски к мокрым об-

работкам на полиэфирном волокне выше, чем на полиамидном

или ацетатном. Выше устойчивость и к дымовым газам. Устой-

чивость окраски к свету определяется прежде всего строением

самих красителей.

Для крашения полиэфирных волокон применяют три основ-

ных способа:

крашение при атмосферном давлении и температуре кипе-

ния в присутствии интенсификаторов (переносчиков);

крашение в водной среде под давлением при температуре

до 130 °С;

термозольный способ крашения при температуре 190—

200 °С.

При первом способе крашения в качестве интенсификаторов

применяют сильнополярные органические соединения: аромати-

ческие углеводороды (дифенил, метилнафталин, нафталиндифе-

нил), фенолы, ароматические эфиры карбоновых кислот (эфиры

бензойной и салициловой кислот) и галогенсодержащие арома-

тические углеводороды. Выпускаются они под различными тор-

говыми названиями: атексал CA-DP (ускоритель дифенилового

типа); атексал CA-MN (на основе метилнафталина), споло-

прен X (|на основе нафталиндифенила) и др.

Так как большинство из них малорастворимо в воде, вы-

пускные формы интенсификаторов кроме смеси двух или не-

скольких интенсификаторов, как правило, содержат эмульга-

торы, обеспечивающие получение устойчивых эмульсий или сус-

пензий интенсификаторов и повышающие их растворимость.

Действие их как ускорителей процесса крашения основано

на том, что маленькие сильнополярные молекулы интенсифика-

тора быстро проникают внутрь волокна, разрывают межмоле-

кулярные связи, способствуют его набуханию, снижают темпе-

ратуру стеклования, благодаря чему облегчается проникновение

красителей внутрь волокна.

При этом необходимо учитывать, что многие интенсифика-

торы хорошо растворяют красители. Заполняя образовавшиеся

поры волокна, они создают как бы микрованну на поверхности

волокна, концентрация мономолекулярного красителя в кото-

рой выше, чем в красильной ванне. Действие интенсификаторов

очень специфично: некоторые из них влияют преимущественно

на волокно, другие в большей степени — на состояние диспер-

сного красителя. Поэтому для каждого из них существуют оп-

тимальная концентрация и условия применения.

Достоинством этого способа крашения является то, что не

требуется специального оборудования, крашение полотен мо-

жно проводить в обычных жгутовых барках.

К недостаткам следует отнести следующее:

большинство интенсификаторов токсично, имеют неприятный

запах, трудно удаляются из сточных вод в процессе их очистки,

что приводит к загрязнению окружающей среды;

после крашения, при промывке, интенсификаторы с-трудом,

вымываются из волокна, вследствие чего снижается устойчи-

вость окраски к мокрым обработкам и к свету, а в процессе

носки может возникнуть раздражение кожи;

некоторые интенсификаторы отличаются высокой летучестью.

Улетучиваясь вместе с паром при кипении красильной ванны,

они конденсируются на холодных частях машины. Образовав-

шиеся капли, попадая на полотно или изделия, обра-

зуют трудноудаляемые пятна.

Все это в значительной степени ограничивает применение

интенсификаторов. Режим крашения при их использовании по

сравнению с обычным режимом изменяется незначительно. Сна-

чала в красильную ванну вводят ПАВ и интенсификаторы

(1—5 г/л), постепенно нагревают до температуры 60 °С и в тече-

ние 20 мин обрабатывают полотно или изделия в этой ванне.

Затем в два-три приема в ванну вводят суспензию красителя,

нагревают до кипения и окрашивают при кипении в течение 1—

1,5 ч.

По окончании крашения следует тщательная промывка для

удаления незафиксировавшегося красителя и интенсификатора.

В заключение процесса проводят восстановление, состоящее

в обработке волокнистого материала дитионитом натрия (2 г/л)

в присутствии диспергатора и щелочи (2—3 г/л) при темпера-

туре 60—70 ®С в течение 15—20 мин. Восстановительная обра-

ботка обеспечивает удаление красителя, отложившегося на по-

верхности волокна, и получение высокой устойчивости

к трению.

После восстановления снова следует промывка.

Второй способ крашения — под давлением — получил в три-

котажной промышленности наиболее широкое распространение.

Оборудованием, позволяющим работать при повышенном дав-

лении, являются эжекторные машины и аппараты навойного

типа. Крашение проводят при температуре 126—132 °С.

При температуре выше 100 °С скорость диффузии увеличи-

вается в десятки раз вследствие возрастания колебательного

Рис. 45. Режим краше-

ния полотна из поли-

эфирных нитей дисперс-

ными красителями в

эжекторной машине

краситет

Смагиватем

движения сегментов цепей полимера и кинетической энергии

молекул красителя. Этот способ позволяет получить ровные ин-

тенсивные окраски (рис. 45).

В состав красильной ванны входят: смачиватель (0,5 г/л),

диспергатор (1—1,5 г/л), суспензия красителя и уксусная кис-

лота (до рН 5,5—6). При выборе диспергаторов, смачивателей

и солюбилизаторов необходимо учитывать их устойчивость в ус-

ловиях высокотемпературных способов крашения.

По окончании крашения полотно промывают, проводят вос-

становительную обработку и снова промывают. Получаемые

окраски имеют более высокую устойчивость к свету, чем при

крашении в присутствии интенсификаторов.

И наконец, о третьем, термозольном, способе крашения

можно сказать, что суш,ность его заключается в следующем. На

полотно путем плюсования в плюсовке наносится суспензия кра-

сителя. Затем полотно подсушивают и подвергают термозолиро-

ванию (термофиксационной обработке в среде горячего воз-

духа) при температуре 180—200 °С в течение 30—90 с.

В плюсовочном растворе кроме красителя содержатся сма-

чиватель, диспергатор, обеспечивающий устойчивость плюсовоч-

ной ванны и предотвращающий оседание дисперсии красителя,

и загуститель. Загуститель вводят для уменьшения миграции

красителя в процессе сушки и термозолирования. (Миграция —

это процесс перераспределения красителя с более сухих участ-

ков полотна на более влажные вследствие неравномерного вы-

сыхания при неравномерном обдуве горячим воздухом.)

В качестве ингибиторов миграции применяют альгинат нат-

рия, акрилаты, КМЦ, сольвитозу. Загуститель повышает вяз-

кость плюсовочного раствора и образует на поверхности во-

локна пленку, препятствующую миграции красителя в процессе

высушивания. Концентрация загустителя зависит от загущаю-

щей способности и колеблется от 20 до 50 г/л.

Однако не всегда удается решить проблему ровноты окраски

только введением ингибиторов миграции. Большое влияние на

ровноту оказывают условия высушивания. Чаще перед термо-

зольной камерой устанавливают сушилку не конвективного

типа, а с инфракрасным обогревом. Инфракрасные излучатели

обеспечивают равномерную теплопередачу по всему полотну.

При высушивании горячим воздухом температура должна

быть 70—90 °С.

Термозолирование можно проводить в сушильно-ширильно-

стабилизационной машине. Температура плюсовочного раствора

30—40 °С, отжим до влажности 60—70 %. Температура термо-

золирования 180—200 °С. Продолжительность термозолирова-

ния определяется структурой полотна, в частности его поверх-

ностной плотностью: чем больше поверхностная плотность

(масса 1 м^ полотна), тем больше времени требуется для его

прогрева.

Большое значение при термозольном способе крашения

имеет дисперсность красителя. При наличии в выпускной

форме грубодисперсных частиц на полотне появляется дефект,

называемый крапом, поэтому рекомендуется использовать

только высокодисперсные порошки, а еще лучше — пасты, кото-

рые не только обеспечивают равномерную фиксацию, но и по-

зволяют получить глубокие и яркие окраски. Концентрация дис-

пергатора в плюсовочной ванне колеблется от 2 до 5 г/л, но

нужно учитывать, что концентрация ПАВ выше 5 г/л может

снизить фиксацию красителя.

После крашения полотна промывают и проводят обработку

ПАВ, а при крашении в темные тона — восстановительную об-

работку.

Термозольный способ крашения пока не получил широкого

распространения для крашения трикотажных полотен и при-

меняется главным образом для крашения гардинно-тюлевых

полотен. Этот способ можно применять и для крашения кубо-

выми красителями. Особенно широко в текстильной промыш-

ленности он применяется для крашения тканей из смеси хлопка

с лавсаном.

Крашение кубовыми красителями. Для крашения полиэфир-

ных волокон могут применяться кубовые красители и лейко-

эфиры кубовых красителей (кубозоли). И те и другие позво-

ляют получить только светлые цвета. Для получения окраски

более высокой интенсивности крашение можно проводить при

температуре 125 °С в аппаратах для крашения при повышенном

давлении, скорость диффузии может быть также повышена

применением интенсификаторов.

Крашение кубовыми красителями можно проводить периоди-