Активний центр волокна;

2 — зворотно сорбована молекула (іон) барвника;

З — мобільна молекула (іон) барвника

Закріплення, чи фіксація барвника усередині волокна (четверта стадія процесу фарбування) не повинна розгляда­тися у відриві від фізико-хімічних властивостей барвників і волокон. Тут вирішальну роль виконують сили зв'язку між барвником і волокном. Характер цих міжмолекулярних зв'язків ще недостатньо з'ясований. Вважають, що усі відомі види зв'язків між атомами, молекулами й окремими частинами молекул можуть реалізуватися в процесах фар­бування і виступати як сили, що утримують барвник на волокні. Іонні (гетерополярні) зв'язки утворюються між різнойменними іонами (солеутворення); ковалентні (гомеополярні) зв'язки забезпечуються загальною парою електро­нів між двома зв'язаними атомами і діють на відстанях 0,07-0,2 нм, вони характерні для органічних сполук; водневий зв'язок - своєрідний вид іонного зв'язку, утворюєть­ся між електронодонорними атомами й атомом водню, з яких хоча б один має вільну електронну пару, енергія вод­невого зв'язку мала і складає 21-42 кдж/моль; координаційний (семиполярний, донорно-акцепторний) зв'язок утво­рюється за рахунок електронної пари лише одного з взаємодіючих атомів; полярні сили Ван-дер-Ваальса — це електричні сили взаємодії між молекулами, обумовлені вза­ємодією постійних і індукованих диполів, вони діють на відстані 0,3-0,4 нм, а за величиною ці сили значно менші іон­них і ковалентних сил (8,4 кдж/моль); неполярні сили Ван-дер-Ваальса, що є результатом квантово-механічної вза­ємодії коливних електронів (дисперсійний ефект Лондона), така взаємодія виникає між неполярними молекулами, у яких дипольний момент дорівнює нулю, в результаті взаєм­ної поляризації за рахунок безупинного внутрішньоатомно­го руху електронів.

Дослідження процесів фарбування свідчать, що між пря­мими барвниками і целюлозою можуть виникати в основно­му сили міжмолекулярних зв'язків типу Ван-дер-Ваальса, водневих зв'язків; утворення ковалентних зв'язків характер­не для активних барвників, що взаємодіють з целюлозними, білковими і поліамідними волокнами.

Функціональні групи полімерних ланцюгів волокон (-СООН, —NН₂, NН, —СN і ін.) відіграють важливу роль у фарбуванні, беручи участь в утворенні зв'язків, що утри­мують барвник на волокні. За відносною інтенсивністю дії цих міжмолекулярних сил їх можна умовно підрозділити на дві групи. До першої відносяться ковалентні й іонні сили зв'язку, що проявляються на відстані 0,07—0,3 нм і характеризуються енергією до 800-1000 кдж/моль. До дру­гої можна віднести водневий зв'язок, полярні і неполярні Ван-дер-Ваальсові й аналогічні їм сили, що діють на відста­ні 0,3-0,4 нм і характеризуються значно меншою енергією. Перевага тих чи інших сил зв'язків визначається структу­рою барвників і характером функціональних груп поліме­ру, а також стадією процесу взаємодії.

2.4.3. Характеристика технічних способів фарбування

Мета: вивчити характеристику технічних способів фарбування; періодичний спосіб фарбування; основні терміни.

План:

1. Характеристика технічних способів фарбування.

2. Періодичний спосіб фарбування.

3. Схема фарбувальної барки.

Фарбування може здійснюватися: 1) безпосередньо оброб­кою тканини в розчині барвника (прямі, активні), 2) обробкою тканини в розчині барвника після його відновлення (кубо­ві, сірчисті), 3) у розчині барвника після попередньої обробки тканини протравленням (протравні, основні барвники), 4) обро­бкою тканини в розчинах вихідних речовин, що утворюють барвник безпосередньо на волокні (нерозчинні азобарвники у вигляді їхніх вихідних компонентів), 5) обробкою тканини роз­чинами деяких ароматичних амінів з подальшим окислю­ванням їх (аніліновий і дифеніловий чорний), 6) обробкою тканини в розчинах фталогенів з подальшим висушуван­ням і запарюванням тканини (фталоціанінові барвники) і 7) забарвленням тканини за допомогою полімеризуючих сполучних (пігменти).

За способом обробки тканини фарбування поділяють на періодичне, напівбезперервне і безперервне, а волокон і пря­жі — на періодичне і безперервне.

При періодичному і безперервному способах тканина може забарвлюватися у вигляді розправленого полотна й у вигляді джгута.

Періодичний спосіб фарбування полягає в тому, що фар­буванню піддають окремі партії тканини, цикл фарбування, а іноді фарбування і промивання закінчуються в одній ван­ні і повторюються періодично. Цей спосіб відрізняється тривалістю обробки, що іноді досягає декількох годин, не­економічністю, великою витратою води, електроенергії, пари та інших витрат.

До параметрів, за допомогою яких можна управляти про­цесом фарбування відносяться: 1) концентрація барвника, електроліту, текстильно-допоміжних речовин (ТДР); 2) рН фарбувальної ванни; 3) модуль ванни; 4) тривалість проце­су і його температурний режим; 5) механічні дії (циркуля­ція, розмішування, тиск, вакуум).

Об'єм фарбувального розчину при періодичному способі розраховують залежно від маси матеріалу, що забарвлюєть­ся. Відношення об'єму фарбувального розчину до маси ма­теріалу називають модулем ванни. Останній показує, який об'єм фарбувального розчину припадає на одиницю маси волокнистого матеріалу.

Модуль ванни впливає на рівномірність забарвлення і ступінь вибирання барвника волокном із розчину. За ін­ших рівних умов фарбування із ванни з малим модулем (5—10) визначає більш високе вибирання барвника, ніж фа­рбування із ванни з великим модулем (30-40); однак при великому модулі ванни отримане забарвлення більш рівно­мірне. Оптимальне значення модуля фарбувальної ванни визначається типом обладнання і встановлюється експери­ментальне, залежно від властивостей барвника: його роз­чинності, спорідненості з волокном і дифузійної рухомості.

Необхідну концентрацію барвника та інших допоміжних речовин у фарбувальному розчині встановлюють згідно з потрібною інтенсивністю забарвлення і фарбувальною здат­ністю барвника. Звичайно кількість барвника, необхідна для досягнення потрібної інтенсивності забарвлення, визна­чається в відсотках від маси матеріалу (3-5 %), для фарбу­вання в світлі тони — не більше 1 %.

Тривалість процесу фарбування і його температурний режим регулюють таким чином, щоб за менший час досяг­ти найбільшого вибирання барвника з фарбувальної ванни і отримати при цьому рівномірне і стійке забарвлення.

За принципом дії апарати періодичної дії поділяються на дві групи: 1) матеріал нерухомий, фарбувальний розчин циркулює через нього; 2) фарбувальна ванна нерухома, матері­ал, що забарвлюється, у процесі фарбування рухається.

В апаратах першої групи забарвлюють волокно, пряжу, рівницю; в апаратах другої групи — тканини, трикотажні полотнища й ін.

Періодичне фарбування зазвичай проводиться в фарбува­льних барках (рис. 2.4). Джгути тканини у вигляді нескін­ченних петель приводяться в рух обертальним еліптичним барабаном і занурюються в ванну, в якій обробляються фа­рбувальним розчином. Після завершення фарбування розчин із барки спускають і тканину промивають.

За якістю фарбування періодичний спосіб звичайно дає кращі результати, ніж безперервний. Однак при його вико­ристанні досить важко зафарбувати кілька партій в однако­вий за інтенсивністю і відтінком колір.

Рис. 2.4. Схема фарбувальної барки:

1 — вибірковий барабан; 2 — заправочно-вибірковий пристрій;

З — направляюче кільце; 4 — вибірковий ролик;

5 — приймальний ролик; 6 — джгуторозподільний барабан;

7 — ведучий барабан; 8 — ванна; 9 — циркуляційний насос

Напівбезперервний спосіб фарбування

Мета: вивчити напівбезперервний спосіб фарбування; безперервні способи фарбування; основні терміни.

План:

1. Напівбезперервний спосіб фарбування.

2. Безперервні способи фарбування.

Напівбезперервний спосіб фарбування сполучає елемен­ти періодичного і безперервного способів. Суть його заключається в обробці тканини безперервним способом розчи­ном барвника, змотуванні забарвленої тканини в рулон і витримуванні її в рулоні при відповідній температурі для завершення дифузії і фіксації барвника, іноді протягом 4-6 та більше годин. Потім проводять промивання тканини на апараті безперервної чи періодичної дії.

Безперервними називають такі способи фарбування, при яких забарвлюваний матеріал безперервним потоком про­ходить через фарбувальну ванну, знаходячись в розчині барвника дуже обмежений час.

При практичному здійсненні безперервних процесів фа­рбування стадії нанесення фарбувального розчину на текс­тильний матеріал і фіксацію барвника в волокні найчасті­ше розділяють. На першій стадії текстильний матеріал просочують протягом 1—3 с. концентрованим розчином барвника при максимально високій температурі.

Короткочасність процесу просочування і малий модуль ванни обумовлюють необхідність підвищення концентрації барвників і хімічних матеріалів у робочих ваннах і викори­стання різних додаткових засобів для інтенсифікації проце­су (запарювання, термообробка, застосування ТДР та ін.).

Для фіксації барвника в волокні текстильний матеріал після просочування фарбувальним розчином і віджимання піддають короткочасній (30—90 с.) але дуже інтенсивній теп­ловій обробці, яку здійснюють такими методами: 1) насиче­ною водяною парою при ≈ 100 °С; 2) перегрітою водяною па­рою при ≈ 150—180 °С; 3) гарячим повітрям при ≈ 180—220 °С; 4) сумішшю парів води і органічних розчинників при 100 °С; 5) ІЧ-променями або з використанням інших видів високих енергій.

Таким чином, єдиний цикл фізико-хімічних явищ, які обумовлюють доставку в волокно молекул барвника і фік­сацію їх активними групами волокноутворюючого полімеру, при фарбуванні за безперервними схемами порушується. На стадії просочування волокнистого матеріалу в основному відбувається примусове переміщення молекул або іонів ба­рвника із ванни в розчин, який заповнює міжволоконний простір і лише в дуже незначному ступені починається при­зупинена адсорбцією дифузія барвника в субмікроскопіч­них порах волокна. В основному дифузійні процеси і фік­сація барвника в волокні відбуваються на стадії теплової обробки після просочування і віджимання текстильного ма­теріалу. Незафіксований у процесі теплової обробки барв­ник видаляють із забарвленого матеріалу при його подаль­шому промиванні.

Безперервне фарбування запарним способом здійснюють на фарбувальних лініях (рис. 2.5). Фіксація барвника в во­локні відбувається в середовищі насиченої пари. Якщо фар­бування проводять за схемою термічної фіксації барвника волокном, то замість запарної камери в поточну лінію включають сушильну камеру і камеру термічної обробки або опромінення ІЧ-променями. При фіксації барвників у суміші парів органічних розчинників і води використову­ють герметизовану запарну камеру, заповнену цими парами.

У безперервних процесах всі операції, що входять у тех­нологічний цикл обробки, здійснюються послідовно.

Для одержання рівномірного забарвлення всієї партії тканини ванни під час роботи повинні безперервно поповню­ватися свіжим розчином барвника, щоб концентрація його протягом усього часу фарбування залишалася постійною.

До переваг способу варто віднести: 1) короткочасний вплив робочого розчину на тканину; 2) високу швидкість обробки; 3) малий модуль ванни; 4) можливість обробки великих партій тканини в тому самому технологічному режимі; 5) постійне підживленя ванни свіжим розчином і забезпечення заданої концентрації речовини в робочій ванні протягом усьо­го процесу обробки.

Безперервні способи фарбування забезпечують досягнен­ня високої продуктивності праці й устаткування, а також раціональну побудову технологічного процесу й одержання результатів фарбування більш високої якості.

Безперервні способи фарбування тканин можуть бути одно-, дво- і тристадійними. Ефективність фарбування без­перервним способом визначається дією температури, тиску, концентрації хімічних матеріалів і ТДР у розчині й ін. Сту­пінь використання складових фарбувальної ванни, ступінь фіксації їх волокнистим матеріалом при фарбуванні безпе­рервним способом за умови сталості зазначених вище па­раметрів залежать від ряду факторів: 1) взаємодії волокнисто­го матеріалу з реактивами, тобто вибіркового їх поглинання (сорбції), включаючи протікання хімічних реакцій; 2) вмісту хімічних матеріалів у розчині, що залишається на тканині після віджимання; 3) стійкості реактивів у робочих розчинах.

Недоліком безперервного способу фарбування є більш високі витрати барвника, ніж при періодичному способі, тому що після віджимання разом із тканиною з ванни ви­носиться розчин з відносно високим умістом барвника, а також труднощі одержання глибоких темних відтінків.

Застосування безперервно діючих ванн висуває особливі вимоги до їх підживлення в процесі роботи, при цьому не­обхідно підтримувати сталість складу робочої ванни, чим досягається сталість режиму обробки протягом тривалого часу. При неправильному підживленні неминуче відбува­ється постійна зміна складу робочої ванни, що приводить до зміни відтінку й інтенсивності фарбування.

Рис. 2.5. Схема фарбувальної лінії:

1 — заправочний пристрій; 2 — просочувальна ванна;

3 — запарна камера; 4 — промивні ванни; 5 — віджимні вали;

6 — висушувальна камера; 7 — накатний пристрій

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: