Фарбування тканин і трикотажу
Фарбування - процес нанесення барвника на текстильний матеріал, в результаті чого матеріал змінює свій колір.
Відповідно до сучасної теорії процес фарбування складається з декількох фаз: 1) адсорбції, 2) дифузії, 3) фіксації барвника на волокні. У перший момент після занурення текстильного матеріалу в розчин барвника окремі молекули або іони барвника адсорбуються на зовнішній поверхні волокон. Потім одночасно з адсорбцією відбувається повільна дифузія барвника всередину волокон і фіксація його на внутрішній поверхні волокон. Чим менше розмір часток барвника і чим більше набухає волокно, тим швидше частки барвника проникають в товщу волокна.
Фарбування текстильних матеріалів є складним процесом, що залежать від цілого ряду чинників: структури матеріалу, виду волокна, дифузійної здатності барвника, добавок електроліту, температури фарбувальної ванни і ін.
Фарбування текстильних матеріалів проводиться головним чином синтетичними барвниками, які забезпечують соковиту, глибоку і міцну забарвлення; є нешкідливими для людини; погіршують властивостей волокон.
В даний час застосовують такі групи барвників:
1) кислотні - розчинні у воді, фарбують білкові і поліамідні волокна;
2) кислотно-протравні - розчинні у воді, фарбують білкові волокна;
3) прямі (субстантивні) - розчинні у воді, фарбують целюлозні, білкові і поліамідні волокна;
4) кубові - нерозчинні у воді; за допомогою відновників їх переводять в лейкосоедіненіе, добре розчиняється в лугах, і після цього вони легко засвоюються волокнистими матеріалами; забарвлюють головним чином целюлозні волокна;
5) сірчисті - нерозчинні у воді, але при відновленні легко розчиняються в лугах, фарбують целюлозні волокна;
6) азокрасители - нерозчинні у воді; фарбування виробляється шляхом синтезу барвника безпосередньо на волокні; забарвлюють целюлозні волокна;
7) чорний анілін - фарбування виробляється шляхом утворення барвника на волокні при окисленні аніліну в присутності каталізатора; забарвлюють головним чином целюлозні, рідше білкові волокна;
8) активні (проц нові) - розчинні у воді; забарвлюють целюлозні волокна;
9) барвники для ацетатних, синтетичних та інших волокон.
Мал. VII-34. Схема жгутовой фарбувальної машини.
Кислотні барвники.
Інтенсивність процесу фарбування кислотними барвниками залежить від рН середовища; чим нижче рН, тим більше електростатичне взаємодія між барвником і волокном і тим швидше відбувається вибирання барвника з ванни. Однак, швидке накрашивания волокна викликає Нерівномірність забарвлення, тому процес фарбування регулюють, т. Е. Підбирають відповідну кислоту (сірчану, оцтову). Фарбування зазвичай проводять в жгутовой фарбувальної барці. Тканина 1 (рис. VII-34) заправляють на великий овальний 2 і малий 3 валики і зшивають у вигляді джгута. При фарбуванні завдяки примусовому обертанню вала 2 відбувається безперервне переміщення тканини в барці.
Технологія фарбування кислотними барвниками полягає в наступному.
Тканина (4-8 шматків) поміщають в барку з водою при температурі 40 ° С і заливають розчином барвника. При 45-50 ° С в барку вводять кислоту і продовжують нагрівати до 90-100 ° С. При цій температурі протягом 1-2 ч тканина фарбується при повному виборі барвника.
Кислотні барвники дають яскраву, соковиту, але неміцну до світла, прання і тертю забарвлення.
Кислотно-протравні (хромові) барвники. Ці барвники відносяться до кислотних, але на відміну від перших для посилення міцності забарвлення виробляють хромування до фарбування, в момент фарбування, а найчастіше після фарбування. В останньому випадку тканину забарвлюють кислотним барвником звичайним шляхом. Потім ванну охолоджують до 60 ° С і в неї вливають розчин хромпика (30-50% від ваги барвника). Після цього ванну знову нагрівають до 90-100 ° С і при цій температурі обробляють тканину 30-40 хв. Міцність забарвлення виходить значно вище, ніж при кислотному фарбуванні. Однак міцність волокон при цьому способі фарбування дещо знижується.
Прямі барвники.
Прямі барвники безпосередньо фарбують текстильні матеріали. Причому целюлозні волокна добре фарбуються в слабощелочной середовищі, білкові - в слабокислою. Фарбування бавовняних матеріалів в темні тони проводиться зазвичай на роликових фарбувальних машинах (рис. VII-35). Матеріал в расправку накочується на один з валів роликового машини і одночасно замочується в барці з теплою водою. Потім в барку машини вливають розчин барвника і перекочують тканину через барку з барвником з одного вала на інший і назад протягом 40-60 хв. Після цього тканину промивають.
Мал. VII-35. Роликова красильная машина.
Фарбування бавовняних тканин в світлі тони проводиться на плюсовки. Тканина 1 (рис. VII-36) проходить через ящик 2 з барвником, потім під притискні вали 3 і далі надходить на сушку.
При фарбуванні вовняних тканин ванну з барвником доводять до кипіння і фарбують 1-1,5 ч. Потім ванну охолоджують, а тканину промивають. Міцність забарвлення невисока. Найчастіше прямі барвники застосовують для фарбування напіввовняних тканин. Для отримання рівномірного забарвлення застосовують двохванний спосіб. При цьому спочатку тканину фарбують кислотним барвником для вовни, а потім прямим для бавовни.
Найбільш широко прямі барвники застосовують для фарбування натуральних шовкових тканин, так як вони дають більш міцну забарвлення, ніж кислотні.
Шовкові тканини фарбують в нейтральному середовищі (в середні і темні кольори) або слаболужною (в світлі кольори) при температурі 90-95 ° С протягом 1 ч. Потім тканину промивають пом'якшеної водою і обробляють у ванні, що містить 5 г / л оцтової кислоти.
При фарбуванні прямими барвниками тканини отримують забарвлення яскраву, соковиту, але нестійку до мокрих обробок і до світла. Тому останнім часом для тканин, пофарбованих прямими барвниками, з метою підвищення міцності забарвлення застосовують обробку закріплювача ДЦУ або ДЦМ.
Сірчисті барвники.
Сірчисті барвники розчиняються у воді і інших розчинниках, однак мають здатність при відновленні переходити в лейкосоедіненіе, яке розчиняється в лугах і добре засвоюється волокном. На цьому заснована технологія фарбування сірчистими барвниками.
Мал. VII-36. Плюсовки.
Відновлення зазвичай проводять за допомогою сірчистого натру. Процес фарбування протікає таким чином. При дії відновника відбувається розпад дисульфідній групи сірчистого барвника - S - S - з утворенням лейкосполуки за схемою:
Лейкосоедіненіе легко розчиняється в луги з утворенням натрієвої солі:
Отриманий лужний розчин лейкосполуки сірчистого барвника добре засвоюється волокном. При подальшій промивці холодною водою, кисень, розчинений у воді, окисляє поглинене волокном лейкосоедіненіе і переводить його на волокні в нерозчинний стан.
Фарбування бавовняних тканин проводиться на прохідних апаратах, де процес фарбування і промивання йде безперервно. Тканини одежні неотбельние попередньо замочують у розчині їдкого натру, а легкі вибілені відразу надходять в фарбувальний розчин, що складається з сірчистого барвника, розчиненого в сірчистому натре. Фарбування триває протягом 35-90 сек при температурі близько 100 ° С. Потім тканину віджимають і вона надходить на промивання холодною, потім гарячою і знову холодною водою. Колір забарвлених тканин тьмяний, а міцність забарвлення середня. Необхідно мати на увазі, що міцність тканин, пофарбованих сірчистим чорним барвником, при тривалому зберіганні дещо знижується. Пояснюється це тим, що з часом відбувається окислювальний розпад сірчистого чорного барвника з утворенням сірчаної кислоти, яка руйнує целюлозні волокна.
Кубові барвники.
Ці барвники не розчинні у воді і інших розчинниках, але при відновленні, так само як і сірчисті, утворюють лейкосполуки, розчинні в лугах і засвоювані волокнами. Відновлення кубових барвників виробляють гідросульфітом натрію. Процес фарбування, наприклад, барвником індиго відбувається наступним чином.
Індиго за допомогою гідросульфіту натрію відновлюється з утворенням лейкосполуки:
індиго (синього кольору);
лейкосоедіненіе (біле індиго).
Отримане лейкосоедіненіе безбарвне (біле індиго), легко розчиняється в лугах з утворенням натрієвої солі лейкосполуки:
При обробці тканини лужним розчином лейкосполуки воно добре засвоюється волокном. При подальшому окисленні лейкосоедіненіе безпосередньо на волокні переходить в початковий нерозчинний барвник - індиго синього кольору. Фарбування кубовими барвниками роблять на прохідних апаратах. Тканина в розправленому вигляді надходить в фарбувальну барку, де протягом 25-30 сек піддається дії фарбувального розчину, потім віджимається і протягом 30-45 сек проходить по повітрю. При цьому лейкосоедіненіе окислюється і переходить в початковий барвник. Потім цикл перерахованих вище обробок повторюють ще раз, після чого тканину промивають.
Кубові барвники застосовують для фарбування матеріалів із целюлозних волокон.
В даний час для отримання більшої ровноти забарвлення кубовими барвниками застосовують суспензійний спосіб фарбування. За цим способом нерозчинний кубовий барвник без попереднього відновлення наноситься у вигляді суспензії на матеріал, потім його відновлюють безпосередньо на волокні, пропускаючи через відновний розчин. Після цього виробляють окислення відновленого барвника безпосередньо на волокні.
Азобарвники (холодне фарбування).
Фарбування азобарвниками відбувається шляхом утворення барвника безпосередньо на волокні при поєднанні двох його складових: азосоставляющей (Азотолі) і диазосоставляющей (аміни) за схемою:
диазосоставляющих азосоставляющей барвник.
При фарбуванні азобарвниками тканину попередньо просочують лужним розчином азосоставляющей при температурі 60-70 ° С. Після сушіння азотолірованную тканину пропускають через холодний (крижаний) розчин диазосоставляющей. Після віджимання тканина проходить зрельнік, де відбувається остаточне поєднання азо- і диазосоставляющей. Після цього тканину промивають і сушать.
Активні (проціоновие) барвники.
Останнім часом для фарбування матеріалів із целюлозних волокон застосовують новий вид барвників - активні. На відміну від інших вони міцно з'єднуються (зв'язуються) з целюлозою. Справа в тому, що активні барвники в своєму складі мають атоми С l, які в слабощелочной середовищі легко реагують з гідроксильних груп целюлози з утворенням сполуки типу простого ефіру целюлози.
При фарбуванні активними барвниками тканину обробляють розчином, що містить барвник (15-30 г / л) при 30 ° С протягом 30 хв. При цьому барвник сорбується целюлозою, але хімічно з нею не з'єднується. Потім в ванну додають луг і в лужному середовищі йде хімічна сполука барвника з целюлозою. Тканини, пофарбовані активними барвниками, характеризуються забарвленням міцної до світла і мокрих обробок.
Барвники для ацетатних і синтетичних волокон. Барвники цієї групи є нитро-, амино- і гідроксілпроізводнимі азосоединений. Деякі з них не розчинні або мало розчинні у воді і застосовуються у вигляді тонких суспензій, інші - здатні розчинятися у воді, і технологія фарбування цими барвниками подібна до фарбуванням прямими барвниками.
Фарбування барвниками, нерозчинними у воді, роблять у такий спосіб. Попередньо готують суспензію барвника, для чого затирають порошок барвника в пасту зі змочувачем ОП-10 і далі розбавляють зм'якшеної водою. Тканина завантажують в барку і спочатку обробляють змочувачем ОП-7 або розчином сульфонол при температурі 60 ° С. Потім тканину промивають, а в барку подають суспензію барвника і фарбують поступово, підвищуючи температуру до 60 ° С. Після цього слід промивка і обробка розчином гліцерину або алізариновий масла.
Тканини, забарвлюється розчинними барвниками, отримують забарвлення, стійку до прання.