Современное состояние и перспективы развития процесса крашения материалов

          К новым разработкам Textilcolor также  относится анионактивное выравнивающее, диспергирующее и комплексообразующее средство Alviron FLD на основе специальных полимеров, используемое при реактивном крашении целлюлозы. Оно обеспечивает тонкое распределение и лучшую растворимость красителей при их высокой концентрации или при небольшом количестве жидкости, препятствует образованию агломератов красителей и повышает равномерность крашения и воспроизводимость. Продукт образует комплексы с ионами кальция и магния и диспергирует сопутствующие хлопку вещества. Он не обладает замедляющим действием и поэтому без проблем может быть включен в имеющиеся рецептуры крашения. Alviron FLD можно применять при методах выбирания и непрерывных способах. Он мало пенится и поэтому может использоваться в любом оборудовании [8].

          Новые красители Dianix Marineblau XF-AR, Dianix Schwarz XF-AR, Dianix Goldgelb SF и Dianix Blau SF, предназначенные для крашения материалов для спортивной одежды, отвечающей высоким требованиям в отношении стойкости и экологичности, выпускает компания DyStar. Высокая стабильность этих красителей в красящем растворе обеспечивает особенно хорошую воспроизводимость крашения [8].

          К новым разработкам этой компании  также относится краситель Realan Brilliantrot EHF для крашения шерсти  в яркий красный цвет. Также для крашения шерсти предназначен реактивный краситель Realan Brilliantblau EHF, используемый для трехцветной печати. Красители серии Realan EHF отличаются высокой интенсивностью окраски, низким содержанием абсорбируемых органических соединений галогенов, не содержат металлов и соответствуют требованиям экологического стандарта Öko-Tex Standard 100, включая изделия для маленьких детей [8].

          Фирма DyStar также предлагает новый,  не содержащий металлов и абсорбируемых  органических соединений галогенов, реактивный краситель LevafixBrillantrot CA для светлых и средних тонов с очень хорошей светостойкостью даже в присутствии щелочных или оксидативных остатков [8].

Фирма Textilcolor предлагает препарат AlvironFMA, представляющий собой специальную комбинацию эгализатора, диспергатора и буферной системы для щелочного крашения полиэфира определенными красителями при высокой температуре и значении рН 9,0-9,5 [8].

         Другой новой разработкой фирмы  является Lavan WE-SO – непенящееся, содержащее растворитель средство для мойки, эмульгирования и растворения масел, жиров и препаратов при температуре 50-70ºС. Оно хорошо биологически разлагается и может применяться во всех аппаратах и машинах [8].

          В производственную программу  фирмы с недавних пор включен высококонцентрированный восстановитель Tecoredukt SRM 235% для дополнительной очистки после крашения дисперсионными красителями полиэфирных волокон и чистки машин и аппаратов. Он применяется после крашения в щелочной среде в отдельной ванне для восстановительной чистки. Кроме того, возможно его использование для восстановительной очистки при дисперсионном крашении в кислом или щелочном охлажденном растворе при температуре 70-80ºС. Tecoredukt SRM 235% очень хорошо комбинируется с Tecoclean FTK для выпарки аппаратов и чистки машин и их деталей [8].

          Фирма представила на рынок  диспергатор Olistop OGD на основе модифицированных наночастичек, предназначенный специально для олигомеров. Благодаря своей химической структуре он препятствует неконтролируемому росту кристаллов и, таким образом, существенно уменьшает их отложение на материале и машинах. Это малопенящийся продукт не оказывает влияние на нюансы и глубину цвета и устойчивость окраски [8].

          Компания Cenencor стала выпускать препарат PrimaGreenEcoFadeLT100, представляющий собой комбинацию из лакказы и медиатора для отбеливания джинсовой ткани при нейтральном значении рН и низкой температуре.

2.2 Новые виды крашения и отделки текстильных материалов

Улучшение качества текстильных изделий в значительной степени зависит от качества крашения и отделки.

Цель крашения - придать  объекту определенный цвет, улучшить окраску, облагородить окраску менее  ценных видов сырья путем их имитации под более ценные виды, устранить  недостатки природной окраски (красноватость и желтизну) [1].

Современные технологии окрашивания текстильных материалов позволяют получить практически любое цветовое решение [1].

Кроме погружного крашения и тонирования, которое является традиционным, используется множество так называемых многослойных крашений - например, крашение "Сноу топ" ( белый верх ) - это сочетание окрашивания и отбеливания - светлые цвета красят с резервированием верхушки, в результате чего получаются так называемые "снежные вершинки" или "сноу топ", то есть основания и кончики ворса получаются разной окраски.

Также используется резервирование кончиков и на других цветах сырья. Это так называемый "Фрост - эффект" - кончики сохраняют  свой оригинальный цвет после крашения [1].

В цвете кончиков и основания достигается яркое, бросающееся в глаза при применении люминисцентных красителей - это "Эффект бриза". Благодаря варьированию интенсивности распыления используемой краски и контролю над скоростью движения пульверизатора достигается необходимая динамика изменения цветового решения от центра к краям и получение нужной ширины и конфигурации окрашиваемой полосы.

Наряду с вышеописанным  окрашиванием существует также окрашивание  хребта с использованием отбеливания - нанесением светлого хребта (здесь  возможно варьирование оттенка). Данный метод часто применяется на практике для устранения дефектов цвета [1].

Использование трафарета  позволяет нанести на текстильные материалы любой нужный рисунок. При нанесении рисунка чаще всего применяются бумажные трафареты. Но с распространением двусторонних изделий в промышленности стали широко использоваться шелкография и химические трафареты.

Чаще всего выбирается краситель, который является темнее исходного материала, но можно также  использовать и сырье, имеющее темную цветовую гамму - для этого вместо красителя применяют отбеливатель.

Существует также хаотичное (или фантазийное) окрашивание - это  одновременное окрашивание материала  в несколько цветов. Наиболее удачный  результат достигается при использовании  светлого материала.

Крашение текстильных материалов  -  трудоемкий процесс, требующий тщательного контроля. Перед крашением текстильных  материалов проводят подготовительные операции: нейтрализацию и  протравление [1].

Целью нейтрализации является придание определенного значения рН для регулирования поглощения протравляющих реагентов и создания благоприятных условий для окисления полупродуктов при крашении.  Одновременно нейтрализация (уморение) повышает смачиваемость волокна и способствует удалению с него механических загрязнений.

Сущность нейтрализации  заключается в обработке полуфабриката  водным раствором щелочных реагентов (карбонатом и тиосульфатом натрия, раствором аммиака) в присутствии  ПАВ.

Протравление. Цель этой операции  -  повысить сродство волокна к красителю. Усилить прочность окраски к действию  света, влаги, трения, получить нужный и насыщенный тон окраски волокна [1].

В качестве протрав используют бихромат натрия или калия, железный купорос и медный купорос.

После выделки, крашения и  отделки текстильные материалы становятся пригодными для изготовления из них текстильых изделий и называются полуфабрикатом. Полуфабрикаты, пригодные для изготовления текстильных изделий, должны обладать свойствами, которые позволяли бы сравнительно легко изготовлять из них изделия с сохранением приданных им формы и размеров, обеспечивали бы высокую. Кроме того, полуфабрикаты должны иметь красивый внешний вид, не должны изменять своих свойств во время эксплуатации или при хранении изделий из них, не должны оказывать вредного воздействия на кожу человека [1].

 

2.3 Новые красители и способы крашения для целлюлозосодержащих волокон

Крашение льна. До 1990 г. в ассортименте применяемых для льна красителей на первом месте (до 80 %) стояли кубовые и кубозолевые отечественные красители. На втором месте в льняноотделочном производстве были активные красители, образующие химические связи с целлюлозой льна [7].

Однако активные красители  отечественного производства плохо  «выбираются» в аппаратах периодического действия и при промывке после печати наблюдается «захаживание» белого фона. За десятилетие (1990–2000 гг.) производство всех отечественных красителей резко сократилось, а выпускающие кубовые красители предприятия оказались за пределами России. В связи с этим возникла необходимость частичной замены кубовых и активных красителей в льняноотделочном производстве прямыми красителями [7].

Прямые красители —  соли сульфокислот — обладают сродством  к целлюлозным материалам и окрашивают их в водной среде в присутствии  электролитов без протравы; удерживаются на волокне силами Ван-дер-Ваальса и водородными связями. Производство этих красителей развивается сейчас наиболее динамично. Совершенствуется ассортимент и выпускные формы прямых красителей на АО «Колорос» (Россия). Одновременно появились новые бесформальдегидные закрепители, позволяющие улучшить прочность окрашенных ими тканей к стиркам[7].

Прямые красители просты в применении, хорошо выбираются при  маломодульном крашении (на красильно-роликовых машинах и аппаратах для крашения пряжи типа АКД), дешевы (в сравнении с кубовыми и активными). Основные их недостатки — невысокая устойчивость к мокрой обработке, что можно устранить, и невозможность применения в прямой печати.

Повысить устойчивость окраски можно при обработке окрашенного материала специальными закрепителями, например, текстильными вспомогательными веществами (ТВВ) катионного типа. Действие этих закрепителей основано на способности взаимодействовать с анионом красителя

(Кр) с образованием  малорастворимого в воде соединения по схеме:

КрSO⁻³ Na⁺ + CH3COOK = KpSO⁻³ K⁺ + CH3COONa

Для крашения применяли красители  ЗАО «Колорос» Для крашения использовали чистольняную ткань арт. 80-61, льнохлопкосиблоновую пряжу 50 Ч 2 текс, содержащую 22% льна, 35% сиблона и 43% хлопка и полульняную пряжу 73 текс.  Закрепляли окраску после крашения бесформальдегидными препаратами нового поколения: Бикол (НПФ «Траверс», Россия) и Сандофикс FFN (фирма Клариант, Австрия). По данным фирмы Сандофикс FFN — производное алифатического полиамида катионного типа. Бикол —катионноактивный закрепитель, рекомендуемый для закрепления окраски на целлюлозных материалах. Крашение льняной ткани осуществляли по периодическому способу в ванне, содержащей (при модуле 1: 45) [7].

Закрепление Биколом проводили  в ванне, содержащей 4,5% закрепителя от массы ткани и 40% -ю уксуную кислоту до рН = 5,5 ч 6,0, при 50 ± 2 ◦C в течение 30 мин с окончательной промывкой в горячей воде. Закрепление Сандофиксом FFN проводили в 3,5 %-м растворе при 30–40 ◦C в течение 5 мин, затем повышали рН до 7–8, введением 2 мл раствора кальцинированной соды (5 г/л) и обрабатывали в течение 15–20 мин при тойже температуре. Определяли устойчивость окраски к стирке при 40 и 60 ◦C (ГОСТ 9734-83), а также к поту (ГОСТ 9733-6-83) и к сухому и мокрому трению (ГОСТ 9733-24-83) [7].

Обработка окрашенной льняной ткани закрепителями позволяет повысить устойчивость окраски к мокрой обработке, на 2–3 балла, в результате чего окраска соответствует нормам ГОСТ 15908-87 (4/5/5 для особо прочной окраски и 4/4/4 для прочной окраски). Бикол оказался более эффективным закрепителем по сравнению с Сандофиксом FFN. Устойчивость окраски после обработки Биколом выше (в среднем) на 1,0–0,5 балла. Особенно эффективно применение Бикола для следующих марок прямых красителей: желтый К, алый, синий светопрочный, голубой светопрочный, оливковый светопрочный, черный22 [7].

Подтвердив возможность  устранения основного недостатка прямых красителей (неустойчивость к стирке) и убедившись в пригодности их для крашения льняносодержащих материалов, определили оптимальные режимы подготовки к крашению прямыми красителями котонина (резаное льноволокно), льнохлопкосиблоновой и льнохлопковой пряж.

Крашение волокна (котонина) и пряжи проводили тремя способами:

I — крашение после  предварительной отварки;

II — крашение после  предварительного беления;

III — крашение с одновременным  отбеливанием.

У образцов льняносодержащих материалов, окрашенных различными способами, определяли интенсивность окраски по коэффициентам отражения R. Больший коэффициент отражения для всех красителей, кроме желтого, соответствует меньшей интенсивности окраски.

Анализируя полученные данные с учетом визуальной оценки,  установили зависимость колористических характеристик  от способа крашения и субстрата.

При окрашивании прямым желтым К на всех видах текстильного материала (включая котонин) лучший результат — при крашении после предварительного беления; при одновременном белении и крашении окраска более тусклая с грязноватым оттенком, что отражено в меньших коэффициентах отражения; хуже всего окрашивается льнохлопкосиблоновая пряжа.

Прямой оранжевый К одинаково хорошо окрашивает все три льносодержащих материала и с ним меньше разница между способами крашения II и III. Аналогичные результаты для способов II и III получены при крашении прямым алым. При крашении с ним по способу I окраска получается более темная, но с грязноватым оттенком. При крашении прямым синим светопрочным хорошие результаты получены для I способа (т. е. с предварительной отваркой) для всех видов образцов, но особенно на котонине и льнохлопковой пряже [7].

Лучшие результаты крашения с голубым светопрочным получены для II способа (с предварительным белением) на льнохлопковой пряже и котонине. Для оливкового светопрочного одинаковая интенсивность окраски получается при обоих (I и II) способах крашения на всех видах текстильных материалов. Коричневым и черным красителями можно окрашивать материалы по III способу (одновременное беление и крашение); особенно хорошо окрашивается льняно-хлопко-сиблоновая пряжа и котонин. Применение закрепителей нового поколения (Бикол, НПФ «Траверс») обеспечивает получение окрасок, устойчивых к мокрым обработкам в соответствии с ГОСТом 15968-87 «Ткани чистольняные, льняные и полульняные» [7].

Лучший колористический  эффект получается при крашении с предварительной подготовкой материала (отбеливание и частично отварка для оливкового, синего красителей). Одновременное беление и крашение приемлемо для черного и коричневого красителей.