Ковтун Л.Г. Технология отделки трикотажа

Подождите немного. Документ загружается.

ческим способом или непрерывным термозольным способом кра-

сителями специально подобранных марок.

При крашении кубозолями полотно обрабатывают в ванне,

содержащей 1—2 г/л смачивателя, кубозоль, 2 г/л ронгалита,

1—2 г/л 85%-го раствора муравьиной кислоты, медленно на-

гревают до температуры 125 °С и обрабатывают при этой тем-

пературе в течение 20—25 мин. Ронгалит вводят в красиль-

ную ванну для предотвращения преждевременного гидролиза

кубозоля.

Затем ванну охлаждают и для проявления вводят 5 мл/л

серной кислоты плотностью 1,84 г/см® и 1,2 г/л нитрита натрия.

Обрабатывают полотно в течение 15—20 мин при темпера-

туре 20 °С. По окончании процесса проявления полотно про-

мывают, нейтрализуют раствором соды, обрабатывают мыльно-

содовым раствором при температуре 80 °С в течение 20 мин

для удаления незафиксировавшегося красителя и снова промы-

вают.

Крашение нерастворимыми азокрасителями. Из всех суще-

ствующих способов крашения нерастворимыми азокрасителями

наибольший интерес для крашения полиэфирных трикотажных

полотен и изделий представляет применение азоацетов. Азоаце-

тами можно красить полотна в присутствии интенсификаторов

или в аппаратах под давлением. С экологической точки зрения

второй способ представляет больший интерес.

Крашение начинают с обработки полотна в растворе сма-

чивателя при температуре 40—50 °С. Затем в красильную

ванну вводят дисперсию азоацета и обрабатывают в течение

10 мин. Далее ванну медленно нагревают до температуры 120—

130 °С и окрашивают при этой температуре в течение 45—

60 мин. По окончании крашения сбрасывают давление, рас-

твор охлаждают и полотно промывают.

Затем следует операция проявления. Для ее осуществления

в ванну вводят раствор серной кислоты и нитрита натрия и об-

рабатывают окрашенные полотна в течение 10—15 мин на хо-

лоду, а затем 20—30 мин при температуре 80—85 °С. При

этом происходит диазотирование амина, входящего в азоацет,

и его сочетание с азотолом. После проявления полотно промы-

вают, обрабатывают раствором кальцинированной соды для

нейтрализации кислоты, проводят обработку ПАВ при темпера-

туре 80—85 °С и снова промывают теплой и холодной водой.

Азоацеты позволяют получить на полиэфирных волокнах

устойчивые окраски, но очень ограниченной гаммы цветов: не-

сколько оттенков красного, синий и черный.

Полотна и изделия из полиакрилонитрильиых волокон. Во-

локна из полиакрилонитрила (гомополимера) почти не выпу-

скаются. Они вытеснены волокнами из различных сополимеров,

которые в отличие от гомополимера обладают более высокой

гигроскопичностью, содержат функциональные группы, имеют

большую площадь внутренней поверхности, доступной для сорб-

ции красителя (19,7 м^/г у гомополимера и 31,4 м^/г — у нит-

рона), большей пористостью, меньшей упорядоченностью струк-

туры. Все это значительно облегчает их крашение.

Введение ионных функциональных групп позволяет исполь-

зовать для крашения не только дисперсные, но и растворимые

красители: анионные, например кислотные, и катионные.

В СССР наиболее широко используется волокно нитрон, пред-

ставляющее. собой сополимер полиакрилонитрила, метилакри-

лата и итаконовой кислоты. Волокно нитрон вследствие присут-

ствия итаконовой кислоты содержит карбоксильные группы, ко-

торые служат активными центрами для сорбции катионных

красителей. Поверхность волокна имеет довольно высокий от-

рицательный заряд (—41 мВ),

Гс

= 80 °С.

Нитрон частично выпускается окрашенным в массе. ПАН

волокна могут быть окрашены красителями катионными, дис-

персными, кислотными, кубовыми и кубозолями. На практике

применяют в основном катионные, иногда — дисперсные краси-

тели, так как красители других классов позволяют получать

только очень светлые окраски, причем в большинстве своем

недостаточно устойчивые к различным воздействиям.

Крашение катионными красителями. После появления на

мировом рынке полиакрилонитрильных волокон, содержащих

в своей структуре кислотные группы, резко возрос интерес к ос-

новным красителям. Однако основные красители, производные

трифенилметана, хотя и обладают высокой яркостью, недоста-

точно устойчивы к свету. Синтезированные специально для кра-

шения ПАН волокон катионные красители дают яркие окраски,

устойчивые к различным воздействиям, в том числе к свету.

По химическому строению они представляют собой соли

четвертичных аммониевых соединений

НзС —

N— с— N=: N-^^-N (C2Hs)2

НС N

СНз

сг

_ +

или в общемХвиде Kp = NCl".

Катионные красители по строению можно разделить на две

группы: с делокализованным зарядом, в которых заряд нахо-

дится в самом хромофоре и распределен по нему, и красители

с зарядом, локализованным в боковой цепи

(СНз)аМ

Шз

СГ

По интенсивности и яркости получаемой с их помощью ок-

раски красители с зарядом, локализованным в боковой цепи,

уступают красителям с делокализованным зарядом, но зато ок-

раска ими обладает более высокой устойчивостью.

Катионные красители хорошо растворимы в воде (30—

70 г/л) и в растворах диссоциируют на окрашенный катион и

анион:

Kp = NCl-^Kp=N + Cl-.

Они обладают хорошими резервирующими свойствами по от-

ношению к другим волокнам, что облегчает крашение изделий

из смеси ПАН волокон с другими волокнами (хлопком, шер-

стью, полиэфирным и др.).

К недостаткам катионных красителей следует отнести их

низкую термостойкость, приводящую к частичному разрушению

красителя и изменению оттенка при термообработке и даже при

запаривании. Это несколько осложняет применение катионных

красителей для непрерывных способов крашения.

В основе взаимодействия катионных красителей с ПАН во-

локном лежит образование ионной (солевой) связи между иони-

зированной карбоксильной группой (или сульфогруппой) и ка-

тионом красителя:

Вол-СООН ^ Вол—СОО- +

Вол—СОО- + + Кр =!n -f CI- ->[Вол—COO-

•

+N = Кр + HCI.

Таким образом, чем больше отрицательно заряженных цен-

тров, тем быстрее происходит сорбция красителя волокном.

Краситель фиксируется благодаря не только ионным связям,

но и водородным связям и силам Ван-дер-Ваальса, которые

образуются в результате присутствия в волокне большого числа

электроотрицательных полярных нитрильных групп —CN.

Имеющиеся в волокне в ограниченном количестве кислот-

ные группы обусловливают некоторую предельную степень

насыщения волокна. Выше этого предела дальнейшая сорбция

становится невозможной, так как все кислотные группы уже

заняты красителем. Эту величину, называемую S-фактором, не-

обходимо учитывать при составлении рецептуры крашения, осо-

бенно при крашении смесью красителей.

S-фактор характеризует различные типы волокон и равен

для нитрона 2,8—3, для акрилана 1,6—1,8, для различных ви-

дов орлона 1,5—9. Иначе говоря, волокно нитрон может погло-

тить красителя в количестве 2,8—3 % массы волокна без

появления блокирующего эффекта. При этом необходимо учиты-

вать, что красители, в свою очередь, обладая различным строе-

нием и свойствами, имеют свою характеристику, обозначаемую

f-фактор. Эти два фактора связаны между собой равенством

S = fC, где С—концентрация красителя, %• Зная эти два фак-

тора, можно рассчитать предельную концентрацию красителя

в ванне. Выше этой концентрации краситель практически не по-

глощается:

^ _ S-фактор волокна

f-фактор красителя*

Характеристика красителей (f-фактор) приводится в ката-

логах фирм, выпускающих эти красители.

Чтобы не было эффекта блокирования и ухудшения устой-

чивости окраски к мокрым обработкам и трению (так как избы-

точный краситель будет фиксироваться только водородными

связями и силами Ван-дер-Ваальса) при крашении смесью кра-

сителей, сумма произведений Cf всех использованных в рецепте

красителей не должна превышать S-фактора волокна.

При подборе красителей (в случае крашения смесью) необ-

ходимо учитывать еще один показатель: к-фактор, или индекс

сочетаемости (совместимости). (Совместимыми называют кра-

сители, которые в смеси друг с другом одинаково сорбируются

волокном в процессе крашения.)

Индекс сочетаемости (к-фактор) изменяется от 1 до 5. При

подборе красителей для крашения смесью выбирают красители,

к-факторы которых отличаются друг от друга не более чем на

0,5—1.

Обычно предприятия, выпускающие красители, выдают соот-

ветствующие рекомендации по подбору красителей. Например,

НИОПИКом рекомендована следующая триада катионных кра-

сителей: катионный синий О, катионный красный Ж и катион-

ный желтый 43.

* Многие фирмы выпускают красители, у которых предел насыщения (f-фак-

тор) настолько высок, что при использовании их в смеси приведенный выше

расчет становится ненужным.

Катионные красители имеют высокое сродство к ПАН во-

локну, поэтому очень быстро сорбируются, а так как энергия

образующейся солевой связи достаточно высока, они не миг^)и-

руют, вследствие чего может возникнуть неровнота окраски. По

скорости выбирания они делятся на три группы: быстро-,

средне- и медленно выбирающиеся. Основными факторами, ока-

зывающими влияние на скорость крашения и позволяющими уп-

равлять ею, являются температура, рН среды и наличие (или

отсутствие) вспомогательных веществ.

При температуре ниже Т^ катионные красители ПАН волок-

ном почти не выбираются. Это объясняется очень низкой ско-

ростью диффузии в волокне, находящемся в застеклованном

состоянии, из-за которой краситель адсорбируется только на

поверхности.

При температуре выше Тс (80 °С) скорость диффузии резко

возрастает, особенно в интервале 90—100 °С. Это приводит

к неравномерности окраски. Для предотвращения подобного яв-

ления скорость повышения температуры регулируют. До тем-

пературы 80 °С скорость нагрева может быть достаточно вы-

сокая, 1 °С/мин, а в интервале 80—100 °С красильный раствор

нагревают очень медленно (на 1 °С за 4—5 мин) и ступенчато,

давая возможность красителю равномерно распределиться на

волокне.

При введении в красильный раствор кислоты скорость кра-

шения замедляется, особенно в том случае, если волокно содер-

жит карбоксильные, а не сульфогруппы. Это объясняется тем,

что в кислой среде подавляется ионизация карбоксильных групп

и таким образом уменьшается число активных центров для

сорбции красителей. Оптимальная величина рН 4—4,5. Вводи-

мая в красильный раствор кислота замедляет сорбцию краси-

теля и способствует выравниванию окраски.

Скорость сорбции красителей можно также регулировать

введением в красильную ванну электролита и выравнивателей.

Введение в красильную ванну нейтральных солей замедляет

крашение и способствует выравниванию окраски в результате

снижения диссоциации красителя в растворе и блокирования

активных центров. В качестве выравнивателей применяют по-

верхностно-активные вещества анионного и катионного типа.

Анионоактивные вещества образуют с катионом красителя

комплексы. Комплексы электронейтральны и не имеют срод-

ства к волокну. При повышенной температуре они распадаются,

катион красителя вновь становится свободным и вступает во

взаимодействие с волокном. Однако при выборе анионоактив-

ных препаратов нужно учитывать, что некоторые из них могут

вызвать ассоциацию красителя и его выпадение в осадок.

Действие катионоактивных препаратов состоит в том, что

они блокируют отрицательно заряженные активные центры

волокна. При этом они проникают внутрь волокна быстрее кра-

сителя, между катионоактивным препаратом и молекулой кра-

сителя возникает конкуренция за обладание активным центром

и процесс крашения замедляется.

Из выравнивателей катионного типа наиболее широко ис-

пользуют выравниватель А (СССР), ретардер А (фирма «Циба-

Гейги», Швейцария), примазол PAN (фирма BASF, ФРГ)

и др.

в трикотажной промышленности катионные красители при-

меняют главным образом для крашения волокна, жгута и

пряжи и значительно реже — трикотажных полотен или готовых

изделий. Это объясняется трудностью получения ровных окра-

сок. Крашение полотен, штучных изделий, пряжи проводят

в основном периодическим способом, а крашение жгута — не-

прерывным (оборудование для крашения волокна, жгута и

пряжи описано в гл. 7). Полотна красят в жгутовых барках

МКП-1 или аппаратах соплового типа, а штучные изделия —

в аппаратах барабанного типа.

Полотна и изделия красят в ванне, содержащей смачиватель

(1 —1,5 г/л), краситель (0,5—3% массы волокна), 30 %-й рас-

твор уксусной кислоты (4—5%, до рН 4—4,5), глауберову соль

(5—10%) и выравниватель А (2%). При крашении быстровы-

бираюшимися красителями концентрацию электролита увели-

чивают до 10—15 % и в ванну вводят небольшое количество

серной кислоты (до рН 3—3,5). Количество выравнивателя за-

висит от свойств красителей и требуемой интенсивности ок-

раски: при крашении в светлые тона 3—6%, в средние 2—4 и

темные 0—2 %.

Режим крашения приведен на рис. 46. Сначала волокно или

изделия обрабатывают в растворе, содержащем смачиватель,

уксусную кислоту, глауберову соль и выравниватель, при тем-

пературе 40—50 °С в течение 10—15 мин, затем в несколько

приемов вводят раствор красителя (его готовят, смешивая кра-

ситель с равным количеством уксусной кислоты и разбавляя ки-

пящей водой) и нагревают раствор до температуры 85 °С со

скоростью 1—2 °С/мин. Затем скорость нагрева снижают до

0,2 °С/мин и нагревают раствор до кипения. Продолжительность

крашения при кипении 45—60 мин.

При невозможности регулирования скорости нагревания при-

меняют ступенчатый нагрев, т. е. повышают температуру на

3—5 °С, отключают пар и обрабатывают волокнистый материал

несколько минут для выравнивания окраски при этой темпера-

туре, затем снова нагревают и снова отключают пар и так не-

сколько раз. Постепенно раствор доводят до кипения.

По окончании крашения раствор медленно охлаждают,

чтобы предотвратить образование заломов и сохранить высокие

упругоэластические свойства волокна, промывают теплой, затем

Рис. 46. Режим кра-

шения ПАН волокон

катионными красите-

лями

го if о 60 80 то т ш т т

гоо 220т,мин

Нраситемь

сам,!/Асрсш тсмта

холодной водой, при необходимости проводят обработку ПАВ

(0,5—1 г/л) в течение 15—20 мин, полотно или изделия снова

промывают и аппретируют.

При крашении непрерывным плюсовочно-запарным спосо-

бом, при котором фиксация красителя происходит в основном

при кратковременном запаривании, в красильный раствор при-

ходится вводить интенсификаторы. Исследовано и предлагается

большое количество разнообразных интенсификаторов. Среди

них бензиловый спирт, этилен- и пропиленкарбонат, р-нафтол,

резорцин, карбамид и многие другие.

Так же как и в случае дисперсных красителей, механизм дей-

ствия этих интенсификаторов различен: некоторые из них спо-

собствуют набуханию волокна и увеличению скорости диффузии

красителя в волокне, другие повышают растворимость краси-

теля или образуют на поверхности волокна слой с повышенной

концентрацией красителя (микрованну), из которого диффузия

внутрь волокна происходит более активно, и т. д.

Основными требованиями, предъявляемыми к интенсифика-

торам, являются:

максимальное увеличение скорости диффузии красителя;

отсутствие изменения оттенка и ухудшения устойчивости

окраски;

способность легко удаляться из волокна при промывке;

отсутствие возможности загрязнять окружающую среду.

По данным ЛИТЛПа, хорошие результаты могут быть полу-

чены при использовании этилен- или пропиленкарбоната.

Ниже приводится пример рецепта плюсовочного раствора

для крашения жгута ПАН волокон плюсовочно-запарным спо-

собом, г/л:

Краситель 5—30

30 %-й раствор уксусной кислоты 15

Этиловый или изобутиловый спирт 10

Выравниватель А 5—10

Загуститель (индалка РА-3 или соль- 5—15

витоза С-5)

Этилен- или пропиленкарбонат 10—30

Спирты, вводимые в плюсовочную ванну, повышают рас-

творимость красителей, загуститель предотвращает миграцию

красителя в процессе запаривания. Кроме того, в ванну реко-

мендуется вводить слабый окислитель для предотвращения раз-

рушения красителя вследствие его восстановления в процессе

запаривания.

Крашение дисперсными красителями. Хотя дисперсные кра-

сители позволяют получить на ПАН волокнах равномерные

окраски, их применяют довольно редко, так как с их помощью

можно получить только светлые тона. Степень насыщения ПАН

волокон при крашении дисперсными красителями значительно

ниже, чем полиэфирных волокон, даже при крашении под дав-

лением или с интенсификаторами. Значительно лучше окраши-

ваются модакриловые волокна (волокна, содержащие менее

85% полиакрилонитрила). Другим недостатком окраски ПАН

волокон дисперсными красителями является ее недостаточно

высокая устойчивость к термообработкам.

Дисперсные красители на ПАН волокнах фиксируются так

же, как и на других синтетических волокнах, водородными свя-

зями и силами Ван-дер-Ваальса. Крашение проводят из вод-

ных дисперсий в присутствии диспергаторов и смачивателей.

Полотна окрашивают в барках или эжекторных машинах жгу-

том. После предварительного отваривания и промывки полотна

ванну наполняют водой, вводят смачиватель и суспензию краси-

теля, обрабатывают при температуре 30—40 °С, затем нагре-

вают до кипения и окрашивают в течение 60—90 мин.

Окрашенное полотно промывают теплой и холодной водой и

аппретируют. При крашении в аппаратах под давлением при

температуре 125—132 °С скорость процесса возрастает, но ин-

тенсивность окраски остается невысокой. Высокотемпературные

способы крашения для ПАН волокон применяются сравнительно

редко из-за опасности пожелтения волокна.

Дисперсные красители дают окраски высокой устойчивости

к мокрым обработкам, к трению и удовлетворительной устойчи-

вости к свету.

Поливинилхлоридные волокна. Поливинилхлоридные волокна

обладают плотной структурой, высокой гидрофобностью, не со-

держат в своей структуре достаточно активных группировок,

обеспечивающих фиксацию красителей. Их низкая термостой-

кость не позволяет использовать высокотемпературные способы

крашения. Все это осложняет колорирование текстильных мате-

риалов из поливинилхлоридных волокон.

Для крашения поливинилхлоридных волокон могут быть

использованы дисперсные, дисперсные диазотируемые, металл-

содержащие комплекса 1 :2, нерастворимые азокрасители и ку-

бозоли. Однако практически применяются только дисперсные

красители и кубозоли, а для крашения в черный цвет — дис-

персные диазотируемые.

При крашении дисперсными красителями после отваривания

в ванну вводят диспергатор и суспензию красителя. Крашение

осуществляют при температуре 50—55 °С в течение 60—90 мин.

По окончании крашения полотно промывают. При таком кра-

шении окрашиваются только поверхностные слои волокна и ок-

раски получаются только светлых тонов. В том случае, когда

полотна из поливинилхлоридных волокон используют для по-

шива белья и окрашивают в светлые тона, крашение не вы-

зывает особых осложнений. Если необходимо получить более

интенсивные окраски, в ванну вводят 1—3 г/л интенсификатора.

При крашении кубозолями полотно или изделия после про-

мывки обрабатывают в растворе, содержащем 1 г/л смачива-

теля, 3—4 % массы волокна красителя, 1 г/л нитрита натрия,

30 г/л электролита, 0,5—1 г/л карбоната натрия. Раствор нагре-

вают до температуры 40—50 °С и обрабатывают полотно в те-

чение 30—40 мин. Затем раствор сливают и ванну заполняют

проявляющим раствором, содержащим 2 г/л серной кислоты

плотностью 1,84 г/см®. Раствор нагревают до температуры 40 °С

и обрабатывают в течение 15—20 мин. По окончании обра-

ботки полотно промывают, обрабатывают раствором кальци-

нированной соды для нейтрализации остатков кислоты и еще

раз промывают,

Поливинилспиртовые волокна. Присутствие в структуре по-

ливинилспиртовых волокон гидроксильных групп позволяет ис-

пользовать для их крашения не только дисперсные, но и актив-

ные красители, которые фиксируются на этих волокнах, так

же как и на целлюлозных, в результате образования ковалент-

ной связи между гидроксилом и активными группами краси-

теля.

Активные красители позволяют получить на поливинилспир-

говом волокне яркие окраски, обладающие высокой устойчи-

востью к мокрым обработкам. Но некоторые из них дают ок-

раски, недостаточно устойчивые к трению и к свету.

Крашение волокна проводят в кислой среде, так как в ще-

лочной среде активные красители почти не выбираются волок-

ном. Крашение проводят при рН 3—4 при температуре 80—

90 X.

Дисперсные красители позволяют получить на поливинил-

спиртовом волокне яркие интенсивные окраски, отличающиеся

удовлетворительной устойчивостью к большинству основных фи-

зико-механических воздействий, причем устойчивость окраски

к мокрым обработкам на поливинилспиртовых волокнах в не-

которых случаях даже выше, чем на полиамидных и ацетатных.

Температура крашения 80—85 °С, продолжительность 60—

70 мин, в состав ванны входят смачиватель, краситель и дис-

пергатор.

Для крашения поливинилспиртовых волокон могут быть при-

менены также кислотные металлсодержащие красители комп-

лекса 1 :2, которые дают окраски, устойчивые к мокрым обра-

боткам и к свету, но недостаточно яркие. Крашение проводят

в нейтральной среде при температуре 70—80 °С, для увеличе-

ния сорбции красителя рекомендуется вводить в красильную

ванну хлористый магний (30—60 % массы волокна).

Эластомерные волокна. Эластомерные волокна благодаря их

эластичности применяют для изготовления корсетных и чу-

лочно-носочных изделий, а также изделий спортивного ассор-

тимента, в частности купальников. В большинстве своем они

применяются в смеси с другими видами волокон, но при изго-

товлении спортивных изделий — иногда и в чистом виде. Окра-

шивают их главным образом дисперсными, дисперсными ме-

таллсодержащими красителями комплекса 1 :2, которые позво-

ляют получить более высокую устойчивость окраски, чем при

крашении дисперсными красителями, а также кубозолями и не-

растворимыми азокрасителями. Оптимальные условия крашения

и рецептуры аналогичны условиям и рецептуре, применяемым

при крашении синтетических волокон, в частности полиамид-

ных. Температура крашения 85—90 °С, продолжительность

30—60 мин.

Полотна и изделия из смеси волокон. Использование для

изготовления трикотажных изделий смеси волокон и сочетания

различных нитей позволяет расширить их ассортимент и улуч-

шить потребительные свойства, в частности прочность, формо-

устойчивость, комфортность, шелковистость, драпируемость

и т. д. Но одновременно с этим возникают большие трудности

при колорировании таких полотен и изделий, которые связаны,

во-первых, с подбором красителей, позволяющих окрасить во-

локна, входящие в смесь, а во-вторых, с подбором оптимальных

условий крашения, так как эти условия далеко не всегда оди-

наковы.

Как мы уже видели, различные волокна окрашиваются кра-

сителями различных классов. Но даже в том случае, если

можно использовать красители одного и того же класса (на-

пример, при крашении смеси целлюлозных и гидратцеллюлоз-

ных или шерсти и полиамидных волокон), часто бывает трудно

получить одинаковую насыщенность или одинаковый тон ок-

раски различных волокон.

Но в то же время при крашении изделий из смеси волокон

можно получить двух- и многоцветные эффекты, которых не

всегда можно добиться другими путями.