Барвники і фарбування, енциклопедія Навколосвіт
Барвники та фарбування
Барвники та фарбування. Барвники - хімічні сполуки, що використовуються для надання забарвлення різних матеріалів, наприклад текстилю, паперу, хутра, волоссю, шкірі і деревині. Фарбування - процес надання забарвлення таких матеріалів. Щорічне світове споживання барвників становить близько півмільйона тонн; понад дві третини цієї кількості йде на забарвлення текстильних матеріалів. У цій статті описуються барвники для текстильних волокон і фарбування текстильних матеріалів.
Якість фарбування.
Забарвлення - найперша міркування, що виникає у споживача при виборі тканини або іншого виробу. Око людини здатний виявити малі відмінності в забарвленні тканини, тому виробник тканини повинен забезпечити рівномірність (ровноту) її забарвлення. Як правило, властивість рівномірності набагато важливіше для забарвлення, ніж для будь-якого іншого виду хімічної обробки. Наприклад, якщо розподіл мягчителя в тканини нерівномірно, то споживач цього не помітить, оскільки така нерівномірність не позначається на властивостях тканини, важливих для споживача. З іншого боку, навіть недосвідчений спостерігач помітить нерівномірність забарвлення. Крім того, важливим є контроль сталості забарвлення при переході від однієї партії барвника до іншої або в межах одного шматка тканини, оскільки відмінності в забарвленні сусідніх елементів швейного вироби виявляться майже неминуче. Відсутність метамеризма, тобто властивості двох колірних відтінків збігатися при висвітленні одним джерелом світла і відрізнятися при висвітленні іншим джерелом, також має враховуватися при фарбуванні матеріалів.
Стійкість забарвлення визначає, наскільки охоче буде користуватися даними текстильним виробом споживач. Забарвлення тканини повинна зберігатися протягом терміну служби виробу, але в деяких випадках вона може бліднути, залишаючись приємною на вигляд. Важлива також стійкість забарвлення матеріалу при мокрих обробках, пранню, хімічній чистці, терті, вплив світла, поту, атмосферних забруднювачів, погодних умов та інших несприятливих чинників. Призначення конкретного текстильного виробу визначає необхідні ступінь, характер і стійкість його забарвлення. Наприклад, для оббивки автомобільних сидінь стійкість забарвлення до хімічного чищення не так важлива, як стійкість до світлового впливу, яка має для неї першорядне значення.
Ровнота забарвлення і її стійкість - головні чинники у виборі барвників і методів фарбування для текстильних матеріалів. Для досягнення прийнятних ровноти і стійкості забарвлення треба враховувати такі змінні, як температура, тиск, кількості барвників і текстильно-допоміжних речовин, а також властивості волокон.
КЛАСИФІКАЦІЯ БАРВНИКІВ
Засоби для фарбування текстильних матеріалів можна класифікувати на барвники і пігменти. Терміни «барвник» і «пігмент», хоча їх часто використовують як рівнозначні, позначають чітко розрізняються функції при фарбуванні текстильних матеріалів. Барвник - це речовина, яка - принаймні на якійсь стадії обробки - володіє внутрішнім спорідненістю до фарбується матеріалу (тяжінням до нього). Барвники розчиняються в фарбувальної середовищі на деякій стадії процесу фарбування. Вони проникають всередину матеріалу і утворюють більш-менш міцний зв'язок з волокнами. Всі текстильні барвники - органічні речовини.
Пігмент - це речовина, що застосовується для додання забарвлення поверхні тканини. Пігменти не володіють внутрішнім спорідненістю з текстильними матеріалами і утримуються на них за допомогою спеціальних хімічних препаратів. Пігменти можуть бути як органічними, так і неорганічними речовинами.
Барвники можна класифікувати як за способом застосування, так і за хімічною структурою. Технологи, які займаються фарбуванням, класифікують барвники за способом застосування. Фахівці-хіміки, які займаються синтезом барвників і вивчають взаємозв'язки між структурою і властивостями речовин, класифікують барвники за хімічною структурою.
Класифікація за способом застосування.
У текстильній промисловості зазвичай використовуються барвники восьми основних класів. Перші п'ять класів барвників (прямі, сірчисті, азоідние, реактивні і кубові) використовуються в основному для фарбування целюлозних волокон, наприклад бавовняних і віскозних. Останні три класи барвників (кислотні, основні та дисперсні) застосовуються для фарбування інших натуральних і синтетичних волокон.
Прямі барвники.
Ці аніонні водорозчинні барвники називаються так тому, що мають високу спорідненість до целюлозним волокнам і можуть застосовуватися без допоміжних хімічних засобів. Однак на практиці швидкість фарбування і інтенсивність забарвлення можуть бути збільшені добавками неорганічних солей, наприклад хлориду або сульфату натрію. Прямі барвники широко використовуються для фарбування бавовняних і віскозних тканин. Їх найбільше гідність - простота застосування, а недолік в тому, що в ряді випадків вони нестійкі до мокрих обробок. Стійкість прямих барвників до мокрих обробок підвищують введенням закріплювачів і за допомогою різних технологічних прийомів.
Сірчисті барвники.
Сірчисті барвники - це органічні сполуки, одержувані нагріванням сполук з групи амінів або фенолів в присутності сірки. Сірчисті барвники існують у формі пігментів, що не володіють спорідненістю до целюлози. В процесі обробки сірчистими барвниками використовуються хімічні реакції відновлення і окислення. Шляхом відновлення сірчисті барвники переводяться в водорастворимую форму, що володіє спорідненістю до целюлози. Після їх поглинання волокнами сірчисті барвники треба окислити для зворотного перетворення в пігментну форму. Найбільше гідність сірчистих барвників - низька вартість. До недоліків відносяться невисока яскравість і, в деяких застосуваннях, низька стійкість до мокрих обробок і впливу світла.
Азоідние барвники.
Ці барвники синтезуються всередині волокон в ході реакції двох компонентів, жоден з яких не є барвником. Оскільки один з компонентів - нафтол, азоідние барвники іноді називають нафтоловий. Речовина, що утворюється при азоідном фарбуванні, є пігментом. Однак азогени класифікуються як барвники, тому що окремі їх компоненти діють як такі перед тим, як вони відреагують всередині волокна з утворенням пігменту. Важливе значення азоідних барвників полягає в тому, що вони забезпечують дешевий спосіб отримання відтінків деяких квітів, особливо червоного. Їх недолік - не завжди достатня стійкість до тертя.
Реактивні барвники.
Реактивні барвники, іноді звані активними або волоконно-реактивними, розроблені в 1950-х роках. Реактивні барвники утворюють хімічну сполуку з волокном і стають його частиною. Оскільки зв'язок між барвником і волокном міцна, реактивні барвники дуже стійкі до мокрих обробок, що є їх основною перевагою. Реактивні барвники, як правило, дорожче прямих, сірчистих і азоідних. Стійкість реактивних барвників до впливу хлору та інших відбілювачів іноді буває невисокою.
Кубові барвники.
Ці барвники схожі на сірчисті в тому відношенні, що вони є пігментами, тобто в процесі обробки спочатку повинні бути відновлені, а потім окислені. На цьому, однак, їх схожість закінчується. Кубові барвники володіють, як правило, дуже високою стійкістю до мокрих обробок і впливу світла; виняток становить індиго. Великий недолік кубових барвників - висока вартість.