Крашение

придание текстилю, коже, бумаге, пластмассам и др. Материалам окраски, обладающей достаточной для практических целей устойчивостью к действию света, водным и мыльным обработкам, трению и т. П. В отличие от К., нанесение на специально подготовленную поверхность слоя жидкого лакокрасочного материала, образующего после высыхания сплошную твёрдую плёнку, называют окраской (см. Лакокрасочные покрытия). К. Известно с глубокой древности, особенно широкое распространение получило в связи с развитием крупного мануфактурного производства. Большое значение для развития К. Имел синтез (во 2-й половине 19 в.) органических красителей (См. Красители), почти полностью вытеснивших дорогостоящие и менее прочные природные. Методы К.

Определяются свойствами красителей и окрашиваемого материала. Для К. Бумаги (подцветки бумажной массы и К. Готовой бумаги) применяют минеральные Пигменты (ультрамарин, охра и др.) и красители (основные, кислотные, прямые, сернистые, кубовые). О способах К. Этими красителями см. Ниже. Для К. Готовой бумаги её погружают в раствор красителя (чаще кислотного) или наносят на её поверхность тонкий слой минеральных веществ (бланфикса и др.) с клеящими и красящими веществами. Глубинное К. Кожи (краснодублёной, хромовой, лайки, замши) осуществляют протравными, кислотными, основными, прямыми красителями и специальными красителями для кожи. Для покрывного К. Кожи пользуются главным образом пигментами в сочетании со связующими и плёнкообразователями (казеином, нитроцеллюлозой и др.).

Для К. Меха применяют окислительные, кубовые, кислотные, протравные красители и специальные красители для меха. Методы К. Пластмасс определяются технологией получения и свойствами этих материалов. Для К. Полимеризационных термопластов красители вводят в мономер до полимеризации или же в готовый полимер перед литьём и прессованием. Для получения прозрачных окрашенных продуктов применяют термостойкие жирорастворимые и основные красители. Окрашивание происходит в результате растворения этих красителей в массе полимера. Непрозрачные окрашенные продукты получаются при использовании красителей с наполнителями или нерастворимых в пластмассе пигментов. Для окрашивания конденсационных термореактивных пластмасс (фенопластов, аминопластов) красители с наполнителями и пигменты вводят при изготовлении пресс-порошков.

Для К. Волокнистых материалов готовят т. Н. Красильную ванну, в состав которой входят краситель, вспомогательные вещества и вода. Процесс К. Заключается в самопроизвольном переходе красителя из красильной ванны в волокно до установления равновесия. Скорость достижения равновесия, а значит, и скорость К. В целом определяются коэффициент диффузии красителя в волокне. Этот коэффициент в тысячи и сотни тысяч раз меньше, чем коэффициент диффузии в водной среде. Увеличить скорость диффузии красителей в волокне, а следовательно, и скорость К. Можно тремя путями. Повышением температуры, введением в красильную ванну некоторых типов гидрофильных органических растворителей, созданием условий, способствующих набуханию волокна.

Все эти направления широко используются для интенсификации К. Волокна и изделия из них красят в аппаратах периодического и непрерывного действия. Наибольшее распространение получили последние, т. К. Они обеспечивают высокую производительность труда и оборудования. К. Называют гладким, если материал красят сплошь в один цвет, и узорчатым или печатным, если он окрашен в несколько цветов. Крашение прямыми красителями. Прямые красители хорошо растворимы в воде, причём в растворах наряду с анионами красящих веществ присутствуют и их агрегаты большей или меньшей величины. К красителям этого типа относятся Азокрасители. Их используют главным образом для К. Целлюлозных волокон, а также шёлка, шерсти и полиамидных волокон. Красящее вещество на волокне удерживается ван-дер-ваальсовыми силами и, по-видимому, благодаря образованию водородных связей.

В зависимости от желаемой интенсивности окраски расход красителей составляет 1—4% от массы волокна. В красильную ванну вводят до 20% (от массы материала) поваренной соли или сульфата натрия для увеличения выбираемости красителя из ванны и повышения интенсивности окраски. Оптимальная температура в случае применения периодического К. 70—90 °С. По непрерывному способу К. Окрашиваемый материал пропитывают при температуре 90—95°С раствором красителя с концентрацией 1—20 г/л, запаривают в запарной камере при 102°С в течение 60—90 сек (для интенсификации проникновения красителя в волокно) и промывают. Для лучшего прокрашивания волокон и повышения равномерности окраски в красильную ванну необходимо добавлять органические растворители типа этаноламинов, т.

Н. Выравниватели (10 г/л). Окраска прямыми красителями не обладает достаточно высокой прочностью, поэтому её упрочняют с помощью специальных препаратов. Крашение активными (реактивными) красителями. Активные красители используют для К. Целлюлозных, белковых и полиамидных волокон. К. Состоит из двух стадий. Пропитки волокнистого материала раствором красителя и фиксации его в щелочной среде. На этой последней стадии краситель реагирует с волокном и образует с ним новое окрашенное соединение, например. Часть красителя (до 30% ) взаимодействует с водой. Гидролизованный водой краситель необходимо полностью удалить из волокна при промывке, иначе резко снизятся показатели прочности окраски к мокрым обработкам. К. Активными красителями проводят периодическим, полунепрерывным и непрерывным способами.

Наиболее распространён однованный плюсовочно-запарной способ, при котором после пропитки окрашиваемого материала раствором красителя в присутствии бикарбоната натрия проводят (с промежуточной сушкой или без неё) запаривание волокна при температуре 100—103 °С, после чего окрашенное волокно промывают и высушивают. Крашение кубовыми и сернистыми красителями. Кубовые красители нерастворимы в воде и поэтому для К. Их предварительно восстанавливают в щелочной среде гидросульфитом натрия, в результате чего получаются растворимые натриевые соли лейкосоединений (См. Лейкосоединения), поглощаемые целлюлозными волокнами из водных растворов. Окислением кислородом воздуха или др. Окислителями лейкосоединения переводят в исходные нерастворимые красители, которые прочно удерживаются в порах волокна.

К кубовым красителям относятся Полициклические красители и Индигоидные красители. В зависимости от типа применяемого красителя К. Ведут при температурах от 30 до 80°С. Аналогичным образом применяют нерастворимые Сернистые красители. Отличие состоит в том, что в качестве восстановителя используют не гидросульфит, а сульфид натрия. Красящая способность сернистых красителей невелика, поэтому при К. В тёмные цвета берут до 20% красителя от массы волокна. К. Ведут при температуре, близкой к 100 °С. Существуют и растворимые в воде препараты сернистых красителей. При их использовании текстильный материал пропитывают водным раствором красителя, высушивают горячим воздухом и обрабатывают в растворе, содержащем сульфид натрия и едкий натр.

В этом растворе при 80—90°С в течение 30 сек происходит проявление красителя, т. Е. Переход его в исходную нерастворимую в воде форму. Помимо восстановительного способа К. Кубовыми красителями, широко применяется т. Н. Суспензионный метод. В этом случае волокнистый материал пропитывают высокодисперсной суспензией кубового красителя, высушивают, а затем обрабатывают щелочным гидросульфитным раствором. Нерастворимый краситель непосредственно на волокне переходит в растворимую натриевую соль лейкосоединения, которая сорбируется волокном и диффундирует внутрь его при последующем запаривании. Окисление лейкосоединения в исходный краситель и фиксация его на волокне происходят при обработке растворами окислителей, например K2Cr2O7 или H2O2, после чего материал тщательно промывают.

Особую группу кубовых красителей составляют растворимые в воде препараты — Кубозоли. Их водными растворами пропитывают волокнистые материалы и затем различными способами (нитритным, бихроматным, запарным и т. Д.) в кислой среде проводят гидролиз и окисление кубозолей. В результате на волокне фиксируется первоначальный кубовый краситель, из которого был получен соответствующий кубозоль. Крашение нерастворимыми азокрасителями, образующимися в волокне (холодное К.). В ходе такого К. Красители синтезируются непосредственно на волокне в результате сочетания азосоставляющих (азотолов (См. Азотолы)) с диазония солями (См. Диазония соли). При К. Волокно пропитывают щелочным раствором азотола, высушивают и обрабатывают на холоде при pH 7—9 водным раствором соли диазония.

На волокне происходит реакция азосочетания, и оно окрашивается. Т. О. Окрашивают целлюлозные волокна, но при известной модификации метода нерастворимые азокрасители можно синтезировать и в полиамидных, полиэфирных и полиакрилонитрильных волокнах. Кроме нерастворимых азокрасителей, на волокне можно синтезировать и др. Пигменты, в частности чёрный анилин, являющийся наиболее распространённым окислительным красителем. Его получают путём окислительной конденсации анилина в среде минеральной кислоты. В качестве окислителя применяют хлорат натрия и бихромат натрия или калия. Катализаторами окислительного процесса являются медный купорос, железисто- и железосинеродистый калий и др. Для К. Волокон используют и готовые органические пигменты, для их фиксирования — различные синтетические связующие вещества, например предконденсаты мочевино- и меламиноформальдегидных смол.

Крашение катионными красителями. Катионные красители — обычно моноазокрасители (см. Азокрасители) и Полиметиновые красители. Окрашивают полиакрилонитрильные волокна в яркие насыщенные цвета, окраски обладают довольно высокой прочностью. Краситель фиксируется на волокне межмолекулярными силами и благодаря образованию ионных связей. , где А— — анион, например CH3SO4—. К. Производят в уксуснокислой среде в присутствии глауберовой соли и выравнивающих веществ. Температура ванны 95—100°С, продолжительность К. 60—90 мин. Расход красителя 2—5%, уксусной кислоты 1—5%, глауберовой соли 5—15% и выравнивателя 2—6% от массы окрашиваемого материала. Существуют и непрерывно-поточные методы К. Полиакрилонитрильных волокон катионными красителями.

В этом случае для ускорения проникновения красителя в волокно используют резорцин, этиленкарбонат и др. Вещества. Волокнистую массу пропитывают раствором красителя (5—10 г/л), содержащим названные ускорители (10—50 г/л), запаривают при 103°С в течение 60— 90 сек и тщательно промывают. Крашение кислотными и протравными красителями. Кислотные красители растворимы в воде благодаря наличию групп SO3M (реже COOM, где М — Na, К или NH4), SO2NH2, SO2CH3 и др., к ним относятся Антрахиноновые красители и Азокрасители. Применяются в основном для К. Белковых и полиамидных волокон, а также кожи, меха, бумаги, древесины и др. Материалов. В процессе К. Краситель взаимодействует с волокном по схеме. В закреплении красителя на волокне участвуют также ван-дер-ваальсовы силы.

К. Осуществляют при pH 3—5 в присутствии глауберовой соли и выравнивателя. Температура К. 85—90°С, длительность 45— 60 мин. Так же красят белковые и полиамидные волокна протравными красителями, окрашивающими волокно и закрепляющимися на нём при последующей обработке некоторыми химическими веществами, называемые протравами. Важнейшие протравные красители — хромовые, которые после пропитки волокна обрабатывают раствором бихромата натрия, причём хром восстанавливается из шести- в трёхвалентное состояние с образованием на волокне нерастворимых комплексных соединений красителей. (рис.). Такие комплексы могут удерживаться на волокне и ван-дер-ваальсовыми силами. Хромовые красители дают окраску большой прочности к действию света и мокрых обработок.

В зависимости от строения красителей К. Проводят в кислой или нейтральной среде с добавкой выравнивателей. Наибольшее применение в качестве хромовых получили азо- и антрахиноновые красители. Крашение дисперсными красителями. По химическому строению дисперсные красители относятся к азокрасителям (См. Азокрасители) или антрахиноновым красителям. Обычно их применяют для К. Полиамидных, полиэфирных, полиакрилонитрильных и ацетатных волокон. Молекулы дисперсных красителей имеют малые размеры и легко проникают в плотные синтетические волокна. Кроме того, у них отсутствуют анионные группы, препятствующие взаимодействию красителя с волокном, имеющим в воде отрицательный заряд. Дисперсные красители плохо растворимы в горячей воде, поэтому их измельчают (диспергируют) до размера частиц меньше 2 мкм.

Полиамидные и диацетатные волокна окрашивают в ванне, содержащей диспергатор. К. Начинают при температуре 40—50°С и затем ведут в течение 1 часа при 80°С. Полиэфирные и полиакрилонитрильные волокна, отличающиеся повышенной плотностью, в этих условиях практически совсем не окрашиваются. Поэтому для К. Таких волокон необходимо повысить температуру до 130—140°С или применить переносчики — вещества, разрыхляющие структуру полимера. В качестве переносчиков применяют о-оксидифенил, моно- и дихлорбензолы, бензойную и салициловую кислоты, бетанафтол, крезолы и т. Д. Их оптимальная концентрация в красильной ванне 3—8 г/л. Очень эффективными для полиэфирных волокон являются непрерывно-поточные методы К. — термозольный и вапокол-процессы.

По обоим этим способам волокно сначала пропитывают слегка загущенной высокодисперсной суспензией красителя и затем после сушки прогревают в течение 60—90 сек при температуре 200—210°С (термозольный процесс) или подвергают воздействию паров трихлорэтилена (вапокол-процесс). После таких обработок волокно промывают и высушивают. Лит. Виккерстафф Т., Физическая химия крашения, пер. С англ., М , 1956. Мельников Б. Н., Морыганов П. В., Теория и практика интенсификации процессов крашения, М., 1969. Садов Ф. И., Корчагин М. В., Матецкий А. И., Химическая технология волокнистых материалов, 3 изд., М., 1968. Применение кубовых красителей, пер. С англ. Под ред. В. Якоби, М., 1957, с. 113—24. Андросов В. Ф., Фель В. С., Крашение синтетических волокон, М., 1965.

Б. Н. Мельников.