Де R — ароматичне ядро.

N-ОН

Недоліком окислювального способу є зниження механіч­ної міцності тканини при дії сильного окислювача хлорату калію і за рахунок виділення вільної соляної кислоти при сушінні і запарюванні. З метою зниження втрати міцності волокна можна частково замінити соляну кислоту на органі­чну кислоту, а хлорат на більш м'які окислювачі (хлорамін); однак такі заміни не знайшли практичного використання.

При запарному способі як окислювач використовують бертолетову сіль КСlO₃, роль каталізатора виконує залізосинеродистий калій К₄[Fе(СNS)₆], який одночасно бере участь в утворенні барвника. В умовах запарювання ця сіль пере­ходить в барвник — берлінську лазур — мінеральний піг­мент, який поглиблює чорний колір чорного аніліну.

Недоліком запарного способу є невисока стійкість за­барвлення до світла і лугів. Крім того, при взаємодії роданістої солі з соляною кислотою в запарному апараті виділя­ється токсична синильна кислота.

Таким чином, багато проблем отримання чорного анілі­ну ще не вирішені, тому основні завдання в даній сфері такі: 1) визначення механізму реакцій утворення пігменту і складу утворених продуктів, отримання інтенсивного забарвлення з максимальним корисним виходом продукту і високими по­казниками стійкості до тертя і мокрих обробок; 2) забезпечен­ня нешкідливої для навколишнього середовища технології, мінімальне пошкодження волокнистого матеріалу.

2.4.7. Використання дисперсних барвників

Мета: вивчити використання дисперсних барвників, основні терміни.

План:

1. Використання дисперсних барвників.

2. Технологія фарбування тканин.

Дисперсні барвники — це барвники відносно нового кла­су. Перші їх представники з'явились у 20-х роках XX сто­ліття. Виникнення і формування нового класу барвників було пов'язано з прогресом в галузі хімії і виробництва хі­мічних волокон.

Дисперсні барвники призначені для фарбування гідрофоб­них штучних і синтетичних волокнистих матеріалів: ацета­тних, триацетатних, поліамідних, поліефірних, поліакрилонітрильних. При синтезі цих барвників були враховані особливості будови і властивостей даних волокнистих мате­ріалів, які відрізняють їх від природних і гідратцелюлозних волокон: високий ступінь кристалічності і компактність структури, гідрофобність, занижена хімічна активність.

За хімічною будовою дисперсні барвники відносяться до барвників різних класів. Більшість їх складають азо- і антра­хінонові барвники. Азобарвники забезпечують гаму відтінків від жовтого до червоного, фіолетового, темно-синього і корич­невого кольорів. Більш високої вартості антрахінонові барв­ники використовуються для отримання яскравих і світлостій­ких рожевих, блакитних, синіх і фіолетових кольорів.

Загальним для всіх дисперсних барвників є: 1) відсутність в їх структурі сульфо-, карбокси- та інших іоногенних груп, які надають барвникам розчинність у воді; 2) невелика моле­кулярна маса і відносна простота будови молекул; 3) у проце­сі фарбування з барвниками не відбувається ніяких хіміч­них змін.

Дисперсні барвники погано розчиняються у воді і вод­них розчинах: від часток міліграма до декількох міліграм в 1 л при кімнатній температурі і до 50-350 мг/л при 80°С.

Водночас вони досить добре розчинні в багатьох органіч­них розчинниках: в ацетоні, спирті, етилцелозольві, диметилформаміді, фурфуролі. Досить мала розчинність дисперсних барвників у воді зумовлює необхідність використання їх у процесах фарбування лише у вигляді водних суспензій, з розмірами часточок від 0,2 до 2 мкм. У зв'язку з цим осо­бливе значення набуває ступінь дисперсності, однорідність і стійкість дисперсійного складу цих барвників у випускних формах.

Вітчизняні дисперсні барвники випускаються у вигляді тонкодисперсних порошків і паст. Порошки містять 15-50 % забарвлюючої речовини, диспергатори і змочувачі. Основна маса часточок має розміри до 2 мкм, але окремі часточки можуть мати розмір до 15 мкм. Від дисперсності барвника залежить ступінь його використання при фарбуванні. Наяв­ність грубодисперсних часточок може бути причиною нерів­номірного забарвлення, крапу та інших дефектів фарбування.

Пасти дисперсних барвників містять у 2-3 рази менше забарвлюючої речовини, ніж відповідні порошки. Крім ба­рвника до складу пасти входять диспергатор, змочувач, вода і антифриз. Температура замерзання паст — 10÷—12°С.

Вітчизняний асортимент налічує понад 40 дисперсних барвників, більшість з яких використовується для фарбу­вання ацетатних волокон. Однак деякі барвники рекомен­дуються тільки для фарбування поліефірних волокон (в їх назву вводиться слово "поліефірний") або тільки для фар­бування поліамідних волокон (їх відзначають словом "по­ліамідний").

Забарвлення одними і тими ж дисперсними барвниками на різних волокнах може мати різні відтінки і відрізнятись за стійкістю. Причиною цього можуть бути різні фактори: 1) природа волокнистого матеріалу, 2) агрегація молекул барвни­ка у волокні, яка залежить від щільності і пористості во­локна; 3) полярність барвника. Так, більшість дисперсних барвників утворює на поліамідних волокнах забарвлення, менш стійке до дії світла, ніж на ацетатних. Світлостійкість забарвлення на поліефірних волокнах близька до світло­стійкості забарвлення на ацетатних волокнах і значною мі­рою залежить від будови барвника. Низьку світлостійкість має забарвлення антрахіноновими барвниками синіх кольо­рів. Стійкість забарвлення дисперсними барвниками до мокрих обробок на поліефірному волокні досить висока і в декілька разів перевищує аналогічні показники на інших волокнах.

Важливе практичне значення має стійкість дисперсних барвників до сублімації, так як у процесі фарбування і опоряд­ження хімічні волокна часто піддають високотемпературним обробкам (>180°С). Більшість дисперсних барвників відзначається незадовільною стійкістю до сублімації; деякі барвники починають сублімувати уже при 130-150°С. Стій­кість барвника до сублімації підвищують шляхом збіль­шення його молекулярної маси або введенням в його молекулу певних груп (-SO₂NН₂, -СОNН₂, -СN, -ОН, -Сl).

Фарбування ацетатних і синтетичних волокон дисперс­ними барвниками здійснюють із високодисперсних водних суспензій, які містять ПАР і диспергатори. При цьому лише невелика частина барвника утворює істиний розчин. Між істино- і колоїдною розчинністю існує рухома рівновага. В міру переходу молекул барвника у волокно розчинена фрак­ція поповнюється за рахунок диспергованої фракції барв­ника. Таким чином, процес фарбування здійснюється зав­жди із розчину барвника, начебто насиченого при певній температурі.

Від розчинності барвника у воді значною мірою зале­жить швидкість фарбування. Ступінь дисперсності і роз­чинність барвника можна збільшити шляхом підвищення температури розчину, введення в фарбувальну ванну ТДР, деяких органічних розчинників, гідротропних речовин.

Існує дві точки зору на механізм фарбування хімічних волокон дисперсними барвниками. Згідно з однією із них барвник у процесі фарбування розчиняється у волокноутворюючому полімері як у твердому розчиннику; згідно з другою, — процес фарбування слід розглядати як адсорбцію і дифузію барвника в порах волокна і закріплення його на специфічних ділянках доступної внутрішньої поверхні полімера.

Дисперсний барвник закріплюється в гідрофобному во­локні за допомогою сил Ван-дер-Ваальса і шляхом утворен­ня водневих зв'язків.

При фарбуванні синтетичних волокон дисперсними барв­никами виникають значні труднощі, зумовлені будовою і властивостями цих волокон. Найбільшою мірою ці труднощі проявляються при фарбуванні поліефірного волокна, яке характеризується значною упорядкованістю і щільністю упакування макромолекул, виключно високою гідрофобністю. Швидкість дифузії дисперсних барвників у поліефірні волокна приблизно в 10-50 разів нижче, ніж у поліамідні і ацетатні. В зв'язку з цим виникла необхідність створення спеціальних способів фарбування, які дозволяють полегши­ти проникнення барвника в синтетичні волокна. Основни­ми напрямками вирішення цієї проблеми є: використання високотемпературних способів фарбування і застосування при фарбуванні спеціальних хімічних речовин-інтенсифікаторів. На практиці частіше використовується інтенсифіка­ція технологічного процесу шляхом підвищення темпера­тури фарбування (>100 °С). Як уже відзначалось, при підвищенні температури в середині волокна виникає віль­ний об'єм, необхідний для проникнення і розміщення моле­кул барвника. Крім того, збільшуються розчинність і вміст мономолекулярної форми барвника в фарбувальній ванні. Все це сприяє різкому підвищенню швидкості дифузії дис­персних барвників у гідрофобне волокно. Поряд з приско­ренням дифузії збільшується глибина профарбовування елементарних волокон, а відповідно і стійкість забарвлення.

Введенням у фарбувальну ванну інтенсифікаторів також можна досягти прискорення фарбування і підвищення інтен­сивності забарвлення. Швидкість дифузії молекул барвни­ка під впливом різних інтенсифікаторів зростає в 10—100 разів. Використання цих речовин дозволяє проводити фар­бування при температурах до 100°С. Як інтенсифікатори використовують різні хімічні сполуки: феноли, ароматичні кислоти і їх похідні, ароматичні кетони, альдегіди, первинні аміни, ароматичні вуглеводні і їх похідні і деякі інші сполуки. Всі ці продукти або зовсім нерозчинні, або дуже мало розчинні у воді, тому їх використовують у вигляді водних дисперсій або емульсій.

Ефективність дії інтенсифікаторів залежить від їх хіміч­ної природи, концентрації, від будови барвника. Проника­ючи всередину волокна, інтенсифікатори послаблюють між­молекулярну взаємодію у волокноутворюючому полімері, при цьому підвищується рухомість сегментів полімерних ланцюгів, отже, і швидкість дифузії барвника у волокно. Відома також властивість інтенсифікаторів підвищувати розчинність дисперсних барвників. Тому вони можуть утво­рювати у волокні висококонцентровані фарбувальні мікро-ванни, із яких барвник швидше дифундує вглиб волокна.

Використання вищенаведених органічних сполук як ін­тенсифікаторів процесу фарбування пов'язано з рядом труд­нощів. Більшість інтенсифікаторів відноситься до летючих токсичних сполук, що сприяє забрудненню робочої атмосфе­ри фарбувальних цехів, ускладнює очищення стічних вод і вимагає дуже ретельного відмивання забарвлених матеріа­лів від залишків цих речовин. Присутність деяких з них у матеріалі знижує світлостійкість забарвлення. Тому правиль­ний вибір препарату, його концентрації, дотримання правил безпеки є обов'язковими для успішного використання інтен­сифікаторів у практиці фарбування.

Для забарвлення хімічних волокон дисперсними барвни­ками частіше використовують періодичні способи, однак не виключено використання безперервних поточних способів фарбування.

Фарбування поліамідних і ацетатних волокон періодич­ним способом здійснюють без інтенсифікаторів, при темпе­ратурі 100°С. Барвник диспергують у теплій воді і вводять у фарбувальну ванну, яка містить неіоногенний диспергатор (1—2 г/л). Фарбування починають при 30—40°С, поступово ванну нагрівають до 80—90°С, фарбують при цій температу­рі не менше 1—1,5 год. і ще 15 хв. в охолоджуючій ванні. Далі забарвлене волокно промивають у розчині миючого засобу, теплою і холодною водою.

Для фарбування поліефірних волокон найчастіше вико­ристовують високотемпературний процес, який здійснюється в апаратах автоклавного типу, працюючих під надлишко­вим тиском. Фарбування під тиском при 120—130°С забез­печує отримання забарвлення будь-якої інтенсивності. До складу фарбувальної ванни, крім барвника, вводять диспер­гатор НФ і оцтову кислоту (до рН 5—5,5). Фарбування по­чинають при 40°С, за 30—45хв. ванну нагрівають до 130°С і фарбують при цій температурі 45-60 хв. Після фарбування волокно промивають і обробляють лужним розчином відновника, наприклад дітіоніту і гідроксиду натрію. Обробка відновником з подальшим промиванням забарвленого ма­теріалу забезпечують найбільш повне видалення з поверхні волокна незафіксованого барвника і підвищення стійкості забарвлення до тертя.

Фарбування поліефірного волокна з використанням інтенсифікаторів звичайно здійснюють при температурі кипіння. Процес триває 1,5-2 год. Як інтенсифікатори час­тіше використовують хлорбензол, саліцилову і бензойну кислоти.

При здійсненні безперервних способів фарбування виро­бів із гідрофобних синтетичних волокон дисперсними барв­никами особливого значення набуває швидке розпушення структури волокна під дією високих температур або органіч­них розчинників.

Серед безперервно-поточних способів фарбування найбіль­ше поширення дістав спосіб термозоль, в основу якого по­кладена термічна дія на структуру волокна (нагрівання до 180—220°С). В цих умовах збільшується частота і амплі­туда теплових коливань відрізків ланцюгів макромолекул, що викликає збільшення числа і об'єму пор у структурі во­локна. Одночасно значно зростає кінетична енергія молекул барвника, що також сприяє їх переходу з поверхні вглиб во­локна.

Тканину просочують при 80°С складом, що містить дис­персний барвник (20-25 г/л), згущувач (альгінат натрію, карбоксиметилцелюлоза) і диспергатор, рівномірно висушу­ють з метою виключення міграції барвника і піддають тер­мообробці в середовищі гарячого повітря при 180-220°С протягом 30—90 сек., промивають і сушать.

Згущувач вводять у ванну для збільшення кількості на­несеного на тканину фарбувального розчину і попереджен­ня міграції барвника в процесі сушки забарвленого матері­алу. Даний спосіб придатний для фарбування текстильних матеріалів із поліамідних і поліефірних волокон в основно­му в світлі і середні тони. Для фарбування слід використо­вувати дисперсні барвники, стійкі до сублімації при 180— 220°С.

На сьогодні розроблені способи фарбування синтетичних волокон дисперсними барвниками в середовищі органічних розчинників. Створення таких способів викликане необхід­ністю економії води для технологічних цілей, а також під­вищенням вимог до очищення стічних вод виробництва. Використання органічних розчинників забезпечує: 1) високу швидкість фарбування; 2) швидке і рівномірне змочування волокна; 3) можливість суміщення технологічних операцій підготовки, фарбування і заключної обробки волокнистих матеріалів; 4) скорочення витрат барвника при роботі в за­мкнутих системах, в яких передбачена регенерація органіч­них розчинників; 5) економію електроенергії.

Розвиток таких способів фарбування дозволить впрова­дити в текстильну промисловість нові синтетичні волокна, для яких забарвлення у водному середовищі не завжди дає позитивні результати.

Незважаючи на те, що теоретичні основи фарбування із органічних розчинників розроблені досить повно, промислове впровадження технології фарбування із неводного середо­вища стримується рядом об'єктивних факторів: 1) необхідні­стю створення безперервно діючого обладнання з високим ступенем герметизації і досконалого регенераційного облад­нання, 2) розробкою спеціального асортименту барвників для фарбування текстильних матеріалів у середовищі розчинни­ків та ін.

2.4.8. Використання катіонних барвників

Мета: вивчити використання катіонних барвників, основні терміни.

План:

1. Використання катіонних барвників.

Основні і катіонні барвники — це водорозчинні барвни­ки, які дисоціюють у воді на органічний забарвлений каті­он і неорганічний аніон: БрСl ↔ Бр⁺+С1.

Основні барвники відносяться до одних із перших синте­тичних барвників, які раніше широко використовувались в текстильній промисловості. Вони мають широку гаму кольорів, відзначаються виключною яскравістю і чистотою відтінків, високою фарбуючою здатністю, проявляють спорідненість до волокон амфотерного і кислотного характеру (білкових, по­ліамідних і поліакрилонітрильних) і забарвлюють їх безпосередньо із водних розчинів. До целюлозних волокон не проявляють спорідненість, але можуть забарвлювати їх піс­ля обробки волокнистого матеріалу таніновою протравою, яка надає волокну слабо кислий характер. Незважаючи на ряд позитивних властивостей, основні барвники на сьогодні втратили значення для текстильної промисловості через низьку стійкість отриманого забарвлення до фізико-хімічних дій, особливо до світла, їх використовують при виготов­ленні чорнила, паст кулькових ручок, у паперовій і полігра­фічній промисловості, в медицині.

У результаті пошуку більш світлостійких барвників бу­ли створені спеціальні барвники для фарбування поліакри­лонітрильних волокон, які дістали назву катіонних. Вони відзначаються яскравістю і чистотою кольору, достатньою фарбуючою здатністю, високою світлостійкістю забарвлення.

Більшість катіонних барвників — це солі четвертинних амонієвих основ. Загальну формулу їх можна показати та­ким чином: БрN Н₃Сl, де Бр — хромофорна система.

У водних розчинах катіонні барвники легко дисоціюють і утворюють забарвлений катіон і безбарвний аніон:

БрNН₃Сl^- ↔ БрNН₃ + Сl^-

Для них характерна невисока розчинність у водних роз­чинах — від 30 до 70 г/л.

З підвищенням температури ступінь дисоціації катіон­них барвників зростає і при температурах 80-85°С спосте­рігається швидкий перехід їх на волокно; пониження рН фарбувального розчину пригнічує дисоціацію барвників і цим самим сповільнює вибирання їх волокном.

У початковий період фарбування при занурюванні поліакрилонітрильних волокон у розчин катіонного барвника від­бувається адсорбція катіонів барвника, обумовлена в основному електростатичним притягуванням до негативно зарядженої поверхні волокна. Утворення адсорбованого шару створює зна­чний концентраційний градієнт, який сприяє дифузії барвника у волокно. Однак перерозподіл катіонів барвника із поверхне­вого шару всередину волокнистого матеріалу відбувається дуже повільно, так як поліакрилонітрильне волокно гідрофоб­не і практично не набрякає у воді. Вільний об'єм всередині во­локна, необхідний для дифузії і фіксації молекул барвника, ви­никає в результаті теплових коливань ділянок макромолекул полімеру. У поліакрилонітрильних волокнах така рухомість молекул починає проявлятись при 75-80°С; при досягненні цієї температури і починається процес фарбування.

Взаємодія катіонних барвників з поліакрилонітрильним волокном, яке містить кислотні групи, основана на утворен­ні іонних зв'язків між функціональними групами волокна і забарвленим катіоном:

БрNН₃Сl^- + НООС-Вол ↔ Вол-СОО^- NН₃-Бр+НСl

При високій концентрації барвника у ванні кількість ад­сорбованого барвника перевищує межу насичення волокни­стого полімеру. В цьому випадку фіксація барвника волок­ном здійснюється як шляхом утворення іонних зв'язків, так і за рахунок дії сил Ван-дер-Ваальса або дипольної взаємодії. При цьому зростає спорідненість барвника до волокна.

Висока світлостійкість забарвлення катіонними барвни­ками значною мірою обумовлена гідрофобним характером поліакрилонітрильного волокна, що обмежує участь у фото-деструкції молекул води, необхідної для здійснення цього процесу.

Міцний зв'язок катіонних барвників з волокном і, як наслідок, їх низька міграційна здатність, неоднорідність структури поліакрилонітрильного волокна ускладнюють отримання рівномірного забарвлення. Для усунення цього недоліку необхідно створити умови для повільного виби­рання барвника в процесі фарбування. З цією метою реко­мендують повільне підвищення температури фарбування в інтервалі 85—100°С, використання вирівнюючих речовин катіоно- і аніоноактивного характеру, введення в ванну ней­трального електроліту, підтримання значення рН ванни на оптимальному рівні.

Дія вирівнювачів катіонного типу ґрунтується на взає­модії з активними центрами волокна, "блокуванні" їх, що приводить до сповільнення швидкості фарбування. Анало­гічний вплив і нейтрального електроліту.

Аніоноактивні вирівнювачі утворюють з катіонами барв­ника лабільні комплексні сполуки, понижуючи тим самим концентрацію вільного барвника, здатного адсорбуватись волокном. Утворені комплекси електронейтральні і не ма­ють спорідненості до волокна; при підвищенні температури вони поступово розпадаються, звільняючи катіони барвника. Слід враховувати, що деякі катіонні барвники несуміс­ні з аніоноактивними вирівнювачами внаслідок можливос­ті утворення нерозчинних солей і випадіння їх в осад.

Зниження рН фарбувальної ванни також сприяє вирів­нюванню забарвлення. Тому фарбування повільновибираючими катіонними барвниками проводять в присутності оцтової кислоти при рН 4,5-5; фарбування швидковибираючими — при рН 3-4, додаючи у ванну, крім оцтової, сірча­ну кислоту.

Поліакрилонітрильні волокна фарбують катіонними барвниками найчастіше періодичним способом. Барвник замішують в пасту з 30 % -ною оцтовою кислотою і розво­дять гарячою водою (90°С). Волокно обробляють у ванні з водним розчином кислоти і вирівнювача при 50°С протя­гом 10 хв. Далі вводять розчин барвника, встановлюють не­обхідне значення рН і потім повільно нагрівають ванну до 85°С, далі ще повільніше продовжують нагрівати фарбува­льний розчин до температури кипіння і фарбують при цій температурі протягом 45-60 хв. Після фарбування ванну повільно (для збереження еластичних властивостей волокна) охолоджують до 70°С і потім промивають волокно водою.

Використовуються і безперервні способи фарбування поліакрилонітрильних волокон — це способи, що ґрунтують­ся на використанні інтенсифікаторів процесу, наприклад, резорцину, етиленкарбонату. Волокно просочують при 90-95°С в розчині, що містить барвник, оцтову кислоту (до рН 4,5), інтенсифікатор. Після віджимання волокно запарюють при 100-105°С протягом 1-2 хв., промивають гарячою водою (70-80°С), потім — розчином миючого засобу (70-75°С) і знову промивають гарячою (50-60°С), теплою і холодною водою.

2.4.9. Використання пігментів при фарбуванні

Мета: вивчити використання пігментів при фарбуванні, основні терміни.

План:

1. Використання пігментів при фарбуванні.

2. Технологічні прийоми сповільнення міграції.

Пігменти — це нерозчинні у воді високодисперсні за­барвлені речовини.

На відміну від барвників інших класів пігменти не ма­ють спорідненості до волокнистих матеріалів і можуть бути закріплені лише за допомогою спеціальних сполучних речо­вин. Хімічна і фізична природа текстильного матеріалу в даному випадку не має суттєвого значення, тому пігменти можуть бути використані для фарбування текстильних ма­теріалів як із натуральних, так і хімічних волокон. Най­більш доцільне використання пігментів для забарвлення матеріалів із суміші природних і синтетичних волокон, так як при фарбуванні використовують суміші барвників різ­них класів, для яких необхідні різні умови фіксації і про­мивання.

В основу механізму фіксації пігментних барвників по­кладений принцип універсальності. Пігментні барвники не проникають у внутрішню структуру волокна, а фіксуються за рахунок приклеювання до зовнішньої поверхні елемен­тарних волокон за допомогою сполучних речовин, які утворюють міцну забарвлену (пігментами) плівку на стадії термофіксації (130—140°С). Оскільки ступінь фіксації піг­ментних барвників близький до 100 %, після термообробки виключається промивання, що суттєво спрощує весь техно­логічний цикл фарбування.

У зв'язку із специфікою механізму фіксації пігментів плівкоутворюючий препарат визначає якість забарвлення і в першу чергу його стійкість в умовах експлуатації. Барв­никами служать нерозчинні органічні і неорганічні пігмен­ти (діоксид титану, порошки металів).

За допомогою пігментів можна отримувати яскраве заба­рвлення на всіх видах текстильних матеріалів, до того ж барвники цього класу дозволяють отримати унікальні коло­ристичні ефекти, які імітують забарвлення під золото, сріб­ло, платину (тонкодисперсні порошки оксидів металу).

Недоліком пігментних барвників є не дуже висока стій­кість забарвлення до сухого і мокрого тертя, особливо в темних кольорах. Цей недолік зумовлений самим принци­пом фіксації барвника на зовнішній поверхні елементар­них волокон. Тому пігментні барвники використовуються передусім у колоруванні декоративних матеріалів, які не піддаються жорсткому і багаторазовому пранню.

Другим недоліком фарбування пігментами є деяка жорст­кість матеріалу, зумовлена присутністю на волокні полімерного сполучного. У зв'язку з цим пігменти не знаходять ви­користання для колорування вовни і натурального шовку.

Основною вимогою, яка пред'являється до пігментів, є ви­сока дисперсність. Дисперсність пігментів, які є наповнювача­ми плівки сполучного, визначає дві характеристики забарв­лення: спектральну (яскравість і інтенсивність) і стійкість до тертя. Яскравість і інтенсивність забарвлення досягають оп­тимуму при середньому розмірі часточок пігменту 0,6—2 мкм. Якщо розмір часточок більший ніж 2 мкм, то стійкість забарвлення до тертя знижується.

До сполучного в пігментному фарбуванні ставиться ряд вимог. Сполучні в умовах теплової обробки повинні утво­рювати на поверхні елементарних волокон плівку, яка від­значається такими властивостями: високою адгезійною міцністю, тобто здатністю міцно утримуватись на волокнах різної хімічної і фізичної природи і міцно утримувати піг­менти в своїй структурі; прозорістю, еластичністю, механіч­ною міцністю, світлопогодостійкістю, нетоксичністю.

Підібрати індивідуальний полімер, який би відповідав усьому комплексу вимог, надзвичайно важко, тому на прак­тиці використовують композиції із мономерів і передконденсатів, утворюючих в умовах теплової обробки плівки. Одні із складових такої композиції формують еластичну прозо­ру плівку, інші сприяють створенню жорсткої просторової сітки, яка утримує часточки пігменту і підвищує адгезійне зчеплення з волокнами.

Як плівкоутворюючі речовини найбільш широко вико­ристовують похідні акрилової кислоти. Вони утворюють полімерні плівки з достатніми фізико-механічними власти­востями і прозорістю, яка забезпечує максимальну яскра­вість пігменту на тканині. Крім того, сполуки на основі ак­рилової кислоти здатні не тільки до полімеризації, але й до взаємодії з активними групами волокна, тобто в них суміща­ються властивості плівкоутворюючого і сіткоутворюючого компонентів. Серед похідних акрилової кислоти на підпри­ємствах як плівкоутворюючі речовини найчастіше викори­стовують латекс СКС-65ГП, емукрили.

Сіткоутворюючими компонентами служать похідні сечо­вини і триазину (метазин, гліказин).

Ці сполуки утворюють ковалентні зв'язки не тільки з макромолекулами целюлози, а й з плівкоутворюючими ком­понентами, забезпечуючи міцний зв'язок волокнистого ма­теріалу з плівкою, в якій розподілені часточки пігменту.

Фарбування пігментними барвниками економічно вигід­ніше, ніж фарбування барвниками інших класів, так як може бути суміщено із заключною обробкою, оскільки спо­лучне може одночасно виконувати роль апретуючого препа­рату.

Пігментне фарбування здійснюють за безперервною тех­нологією, яка включає: 1) просочування, 2) висушування і 3) термо­фіксацію.

На стадії просочування і висушування при пігментному фарбуванні важливо отримати рівномірний розподіл ком­позиції по всій площі і глибині тканини, що надзвичайно ускладнюється явищем міграції.

Оскільки пігмент і сполучне не мають спорідненості до волокна, рівномірний їх розподіл, досягнутий на стадії про­сочування і віджимання, може бути суттєво порушений на стадії висушування. Часточки барвника і сполучного разом з потоком випаровуючої води будуть мігрувати із внутрішніх ділянок тканини до периферії. Нерівномірність розпо­ділу підсилиться у випадку нерівномірного температурного поля сушильної камери і нерівномірності віджимання.

Сповільнення міграції може бути досягнуто такими технологічними прийомами: 1) зниженням загальної вологос­ті тканини за рахунок більш інтенсивного віджимання; 2) введенням речовин, що сприяють набряканню волокна; 3) введенням у композицію полімерів, що підвищують в'яз­кість композиції. Найчастіше як інгібітор міграції вико­ристовують альгінати.

Тканину обробляють композицією, яка містить пігмент, альгінат натрію і сполучне, віджимають. Далі тканину су­шать при температурі 70-80°С і термофіксують при темпе­ратурі 130-140°С протягом 3-5 хв.

Контрольні запитання:

1. Що таке фарбування?

2. Що називають барвниками?

3. Що таке гладке фарбування?

4. Що називають узорчастим забарвленням?

5. Класифікація барвників.

6. Що таке колір?

7. З чого складається міжфазне перенесення барвника?

8. Що називається спорідненістю?

9. Що відноситься до властивостей волокон?

10. Хімічна будова волокна.

11. Фізичні властивості волокон.

12. Що таке електрокінетичні властивості волокон?

13. Що впливає на величину електрокінетичного потенціалу?

14. „Об‘ємні” властивості волокон.

15. Загальні властивості текстильних барвників.

16. Групи барвників.

17. Дія зовнішніх факторів на зміщення рівноваги забарвлених часточок у розчині.

18. Стадії процесу фарбування.

19. Причини зниження швидкості дифузії у волокні.

20. Іонні зв‘язки між атомами.

21. Ковалентні зв‘язки між атомами.

22. Водневий зв‘язок між атомами.

23. Координаційний зв‘язок між атомами.

24. Полярні сили Ван-дер-Ваальса.

25. Неполярні сили Ван-дер-Ваальса.

26. Методи здійснення фарбування.

27. Періодичний спосіб фарбування.

28. Параметри, за допомогою яких управляють процесом фарбування.

29. Що таке модуль ванни?

30. Групи апаратів періодичної дії.

31. Схема фарбувальної барки.

32. Напівбезперервний спосіб фарбування.

33. Безперервні способи фарбування.

34. Методи здійснення теплової обробки текстильних матеріалів.

35. Переваги безперервного способу фарбування.

36. Фактори фарбування безперервним способом.

37. Недоліки безперервного способу фарбування.

38. Схема фарбувальної лінії.

39. Що називають прямими барвниками?

40. Що сприяє прояву спорідненості прямого барвника до целюлози?

41. На які підгрупи поділяються прямі барвники за поглинанням їх целюлозними волокнами?

42. Від чого залежить оптимальна концентрація електроліту в фарбувальній ванні прямих барвників?

43. Варіанти фарбування натурального шовку прямими барвниками.

44. Що називають активними барвниками?

45. Достоїнства активних барвників.

46. Групи активних барвників.

47. Групи активних барвників для целюлозних волокон за властивостями і способами фарбування.

48. Фактори, які впливають на забарвлення текстильного матеріалу активними барвниками.

49. Стадії періодичного способу фарбування целюлозних матеріалів активними барвниками.

50. Стадії періодичного фарбування білкових і поліамідних волокон активними барвниками.

51. Безперервні способи фарбування тканин із целюлозних волокон активними барвниками.

52. Однований запарний спосіб фарбування активними барвниками.

53. Двований запарний спосіб фарбування активними барвниками.

54. Термофіксаційний спосіб фарбування активними барвниками.

55. Що таке кислотні барвники?

56. Недоліки кислотних барвників.

57. Регулювання процесу фарбування білкових волокон кислотними барвниками.

58. Фарбування з попереднім хромуванням.

59. Спосіб з наступним хромуванням.

60. Фарбування з одночасним хромуванням.

61. Недоліки хромових барвників.

62. Металокомплексні барвники типу 1:1.

63. Кислотні металовмісні барвники складу 1:2.

64. Що таке кубові барвники?

65. Що таке лейкоформа?

66. Стадії процесу фарбування кубовими барвниками.

67. Визначення гетерогенної реакції відновленні і розчинення при кубовому фарбуванні.

68. Що таке лейкопотенціал?

69. Лужно-відновний спосіб фарбування кубовими барвниками.

70. Суспензійний спосіб фарбування кубовими барвниками.

71. Лейкокислотний спосіб фарбування кубовими барвниками.

72. Періодичний спосіб фарбування сірчистими барвниками.

73. Операції процесу періодичного фарбування сірчистими барвниками.

74. Фарбування текстильних матеріалів шляхом синтезу пігментів на волокні.

75. Суть методу утворення нерозчинних азобарвників на волокні.

76. Що таке азоскладові?

77. Гарячий спосіб отримання азоскладового розчину.

78. Холодний спосіб отримання азоскладового розчину.

79. Що таке діазоскладові?

80. Технологічний процес фарбування азобарвниками.

81. Що таке чорний анілін?

82. Основні способи отримання чорного аніліну.

83. Технологія окислювального способу безперервного фарбування чорним аніліном.

84. Недоліки окислювального способу фарбування чорним аніліном.

85. Запарний спосіб фарбування чорним аніліном.

86. Недоліки запарного способу фарбування чорним аніліном.

87. Основні завдання вирішення проблем отримання чорного аніліну.

88. Що є загальним для всіх дисперсних барвників?

89. Фактори забарвлення дисперсними барвниками.

90. Дія інтенсифікаторів в фарбувальній ванні дисперсних барвників.

91. Спосіб термозолю при фарбуванні дисперсними барвниками.

92. Використання органічних розчинників при фарбуванні дисперсними барвниками.

93. Фактори стримання технології фарбування дисперсними барвниками.

94. Що таке основні барвники?

95. Що таке катіонні барвники?

96. Періодичний спосіб фарбування катіонними барвниками.

97. Безперервні способи фарбування катіонними барвниками.

98. Що таке пігменти?

99. Принцип універсальності механізму фіксації пігментних барвників.

100. Недоліки пігментних барвників.

101. Які вимоги ставлять до сполучного в пігментному фарбуванні?

102. Безперервна технологія пігментного фарбування.

103. Технологічні прийоми сповільнення міграції пігменту при фарбуванні.

2.5. ДРУКУВАННЯ ТЕКСТИЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Мета: розвинути у студентів навики самостійної роботи з технічною літературою, вміння вибирати головне, узагальнити і систематизувати знання.

Завдання:

1.Прочитати текст.

2.Скласти конспект.

3.Відповісти на запитання для самоперевірки.

План:

1. Короткі відомості про способи друкування тканини.

2. Класифікація і властивості загущувачів друкувальних фарб.

3. Види друкування.

4. Пряме друкування текстильних матеріалів.

5. Отримання білих і кольорових візерунків шляхом витравного і резервного друкування.

Витравне друкування.

5.2. Резервне друкування.

Друкування — це процес нанесення барвників на поверх­ню волокнистого матеріалу у вигляді рисунка і кольорових сполучень (візерунка) з наступною фіксацією барвників. У процесі друкування відбувається локальне забарвлення пев­них ділянок тканини із мікрованни з відносно високою концентрацією барвників при наявності високого концентраційного градієнта. Специфічні умови друкування зміню­ють величини спорідненості і коефіцієнти дифузії порівня­но із значеннями, які спостерігаються при фарбуванні.

У друкуванні прийоми механічної і хімічної технології сполучаються з елементами прикладного мистецтва. Друку­вання — це вища і найбільш складна стадія облагородження волокнистих матеріалів, яка дозволяє створювати широ­кий асортимент виробів.

Процес друкування має багато спільного з фарбуванням, однак його здійснення вимагає більш складного обладнання і додаткової обробки тканини.

Короткі відомості про способи друкування тканини

Друкування текстильних матеріалів можна здійснювати: 1) способом аерографії, 2) сітчастими шаблонами, 3) циліндричними тканедрукувальними машинами, 4) способом перевідного термодрукування.

Аерографічний спосіб використовують лише для отри­мання візерунка на тканині із натурального шовку. Рису­нок отримують розпилюванням розчину барвника через трафарет-шаблон з вирізаним візерунком. Користуючись декількома шаблонами, на тканині отримують художні ефекти, які не можливо досягнути іншими способами.

Аерографічний спосіб малопродуктивний і не використо­вується для текстильних матеріалів масового асортименту. Він дає гарний ефект при виготовленні штучних виробів і виконанні індивідуальних високохудожніх робіт.

При перевідному друкуванні рисунок, попередньо нанесе­ний на папір, переводиться на тканину або трикотажний виріб способом термообробки; використовується для друку­вання тканин із синтетичних волокон. Основну масу тек­стильних і трикотажних матеріалів друкують за допомогою циліндричних валів або сітчастих шаблонів на спеціальних машинах.

При друкуванні сітчастими шаблонами рисунок нано­ситься на тканину шляхом протирання фарби через сітча­стий шаблон. Шаблон — це прямокутна рама, розмір якої визначається характером рисунка і шириною тканини. На раму натягують шовкову або капронову ситову тканину, або густу мідну сітку, її покривають тонкою непроникливою для забарвлення лаковою плівкою таким чином, щоб ділян­ки, не закриті плівкою, утворювали рисунок. У цих місцях друкувальна фарба при протиранні її через сито спеціальною резиновою теркою — раклею вільно проходить на тканину.

На сьогодні широко використовуються машини для дру­кування сітчастими шаблонами, що дозволяє механізувати процес друкування тканин. Ці машини забезпечують висо­ку продуктивність і займають невеликі виробничі площі.

На друкувальний стіл машини тканина періодично по­ступає через направляючі ролики заправочного пристрою і наклеюється на нескінченне полотно транспортера. Транс­портер також періодично просуває тканину по друкувальному столу під шаблони.

Шаблони опускаються на тканину за допомогою спеціа­льного механізму і після одного або декількох рухів раклі по ситу піднімаються. Друкувальна фарба заливається на шаблони із бачків по шлангах і розподіляється по всій до­вжині шаблону.

Одноразовий або багаторазовий рух раклею в напрямку утка або основи забезпечує одночасне нанесення рисунка всіма шаблонами, розташованими послідовно.

Основним способом отримання візерунку на бавовняних тканинах, а також нерозтягуючих трикотажних полотнах є нанесення на тканину рисунків за допомогою тканедрукувальних машин з гравійованими валами. Нанесення друкувальної фарби на тканину здійснюють на друкувальній машині (рис. 2.6), за допомогою мідних валів з вигравійованим на них рисунком.

Рис. 2.6. Схема тканедрукувальної машини з мідними гравійованими валами:

1 — тканедрукувальний грузовик; 2 — друкувальні вали;

3 — раклі; 4 — обертаючі щітки; 5 — ємність для фарби;

6 — контрраклі; 7 — тканина; 8 — чохол; 9 — кирза;

Заправочний ролик

Друкувальні вали розташовуються навколо грузовика, покритого шаром спеціальної тканини — лапінга і притис­каються до нього за допомогою спеціального пристрою. Фарба наноситься на друкувальний вал обертаючою щіткою, встановленою в кориті із загущеним розчином барвника. До друкувального валу в напрямку обертання притискаєть­ся рівна, добре загострена пластина (ніж) із високоякісної сталі, яка називається раклею; вона очищає вал від надлиш­ків фарби, залишаючи її лише в заглибинах гравюри. З про­тилежного боку вала встановлюють другу пластину, яка на­зивається контрраклею і очищає вал від пуху. Тканина, що друкується, заправляється в машину і накладається на чо­хол, під яким знаходиться шар кирзи. Лапінг, кирза і чохол утворюють на поверхні грузовика пружний прошарок, який можна розглядати як своєрідний друкувальний стіл. Чохол захищає лапінг і кирзу від забруднення надлишком друкувальної фарби, яка проникає через тканину.

Завдяки великим швидкостям такі друкувальні маши­ни мають високу продуктивність. До недоліків цих машин слід віднести: 1) можливість витягування тканин при друку­ванні і 2) наявність тиску в друкувальних парах, що створює труднощі при обробці легкодеформуючих тканин. Друку­вання таких тканин краще проводити на друкувальних ма­шинах з циліндричними сітчастими шаблонами, де натяг тканини практично відсутній, а тиск на фарбу при друку­ванні малий (рис. 2.7).

Вони більш досконалі за конструкцією і забезпечують отримання на тканині рисунків дуже високої якості. Однак при друкуванні важких товстих і щільних тканин для за­безпечення достатнього друкування необхідний певний тиск на друкувальну фарбу, і в цьому випадку використову­ють машини з гравійованими валами.

Слід зазначити, що витрати друкувальної фарби на ма­шинах з сітчастими шаблонами в 1,5 разу більші, ніж на машинах з гравійованими валами.

Рис. 2.7. Схема тканедрукувальної машини з циліндричними шаблонами:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: