 |
Теория и технология крашения дисперсными красителями
|
|
|
|
Подготовка тканей из шерстяных волокон
Целью подготовки к крашению таких материалов является не только удаление примесей, но и улучшение эксплуатационных свойств: усиление сопротивляемости механическим деформациям, валка, ворсование.
Основные примеси удаляются из шерстяных тканей в процессе промывки и карбонизации.
Промывка- операция по удалению всех основных примесей, кроме целлюлозных и пигментов, с целью улучшения смачиваемости, придания ткани мягкости. Наиболее трудно удаляются жировые вещества, замасливатели, жиропот.
Чаще всего эта операция основана на эмульгировании и омылении жиров и масел. С помощью моющих средств- ПАВ и соды. При 40оС. ткань обрабатывается в этом растворе. Сода способствует набуханию волокна, умягчению воды, омыляет жирные кислоты. ПАВ обладают омыляющими и эмульгирующими свойствами. Физико- химическая сущность этой операции похожа на удаление гидрофобных примесей. После обработки ткань пропитывают – сначала малым количеством тплой воды, затем большим. Используемое оборудование: жгутомойные машины и линии непрерывного действия. В случае достаточно заметного количества шлихты проводят расшлихтовку, обычно ферментативную. Иногда используют органические растворители, но этот способ требует герметичности оборудования, рекуперации органических растворителей, что экономически не всегда выгодно.
Для некоторых видов шерсти может проводиться отбеливание пероксидом водорода или восстановителями.
Карбонизация – это процесс обработки шерстяной ткани раствором H2SO4 c последующей термообработкой и промывкой для удаления ухудшающих внешний вид ткани целлюлозных примесей. Карбонизация основана на различном отношении белковых веществ и целлюлозы к кислотам. Целлюлозные вещества под действием кислоты разрушаются с образованием хрупкой гидроцеллюлозы, тогда как белковые соединения к кислотам относительно устойчивы.
|
|
|
Процесс включает в себя следующие стадии:
- обработка ткани 3-6%-й H2 SO4 при 20оС;
- отжим 70-100%;
- сушка при 80- 100 С для того, чтобы волокно не потеряло прочность;
- термообработка при 110- 115оС в течении пяти минут (на этой стадии образуется хрупкая гидроцеллюлоза);
- промывка холодной водой, нейтрализация раствором или вновь промывка.
При высокой температуре шерсть остаётся небезразличной к растворам кислот: - образуются сульфаты каротина;
- образуются сульфоэфиры;
- происходит разрушение пектидных связей;
- имеют место сшивки молекул.
Оборудованием обычно служат линии для карбонизации, где последовательно идут операции. Очерёдность процесса различна, но наиболее распространена карбонизация после крашения.
Валка – это процесс уплотнения суконных и драповых тканей с одновременным свойлачиванием волокон в поверхностном слое при массовом перемещении под действием механических сил удара или давления. Эта особенность характерна только для шерсти из-за чешуйчатого слоя, его упругости и извитости, вызванные разницей в свойствах чешуйчатого и коркового слоёв. Тогда волоконца начинают перепутываться, постепенно образуя уплотнённый продукт. Одновременно происходит уменьшение размера ткани, улучшаются теплофизические характеристики.
Процесс валки ускоряется в кислой и щелочной средах. Но поскольку в кислой среде волокна становятся грубыми, процесс обычно проводят в слабощелочной среде с ПАВ = 2-3 г/л и ПАВ = 0,3-0,5г/л. При высоких рН волокно плохо сокращается. С повышением температуры до 40-45 оС в щелочной среде создаются более благоприятные условия, но при дальнейшем увеличении температуры ухудшается способность волокна к сокращению. Оценка валки зачастую производят по усадке. Оборудованием являются сукновальные машины. Ткань пропитывается раствором ПАВ и Na2 CO3, подвергается многочисленным механическим воздействиям. Время процесса – от 30 минут до нескольких часов.
|
|
|
Ворсование – процесс получения пушистого ворса (покрова) на поверхности ткани путём извлечения концов волокон и нитей и расположения этих концов в определённом направлении и порядке. Применяются машины двух типов: с игольчатой гарнитурой и с шишечной гарнитурой.
Процесс заключается в многократных коротких соприкосновениях поверхности ткани с острыми концами чешуек шишек или игл, находящихся на барабанах. Затем следует стригальная машина.
Заварка (фиксирование) – обработка ткани в расплавленном состоянии под натяжением в кипящей воде с последующим охлаждением. Целью является придание ткани устойчивых линейных размеров, устранение внутренних напряжений, возникающих в процессе прядения и ткачества и вызывающих неравномерную усадку. При высокой температуре α - спираль переходит в β – конфигурацию, рвутся старые Н- связи, и при охлаждении в фиксированном состоянии возникают новые (релаксация). При замене кипящей воды на насыщенный пар процесс называется декатировкой. Эта операция происходит в то время, когда ролик с тканью находится в рН = 5,5 – 6,0; длительность процесса 5 – 30 мин. Обработка на перфорированном цилиндре осуществляется при пропускании через него пара. Эта операция способствует улучшению накрашиваемости ткани.
Отбеливают лишь малопигментную шерсть – либо H2O2, либо восстановителями. Примерный состав отбельной ванны: H2O2 – 70г/л; Na4 Р2O7 – 1,5 г/л; NH4OH – 1,5 г/л; ПАВ – 1 г/л. Температура 40- 50оС, время 8 – 12 часов. В кислой среде (рН = 5 – 6) вместо пирофосфата и аммиака вводят гидрофосфат натрия (2 – 3 г/л).
Теория и технология крашения дисперсными красителями
Крашение – это процесс нанесения на текстильный материал окрашивающих веществ (красителей) с целью придания ему не только цвета, но и устойчивости окраски. В крашении участвуют 3 компонента: краситель, волокно, окружающая среда.
Дисперсные красители (ДК) относятся к неионным малорастворимым в воде (их растворимость обычно 0,1 – 0,5 мг/л при 60 – 100оС), но растворимым в ацетоне, спирте, ПХЭ, трихлорэтилене, ДМФА. Другой особенностью, кроме гидрофобности, является их компактное строение и небольшое значение молекулярной массы (примерно 300 у.е.)
|
|
|
По химическому строению ДК подразделяются на моноазокрасители, α - аминаантрахиновые и производные нитродифениламина. Ими окрашивают ацетатные (30 марок), ТАЦ (20 марок), ПАВ (25 марок), ПЭ (30 марок), ПАН (10 марок) и синтетические волокна. Гамма цветов – широкая. Недостатки: не всегда устойчивая, кроме ПЭ, ПАН, окраска к мокрым обработкам (3 – 4). Обладают группами -NH2, -NHR. –N-(R)2 -, OH, -NO2.
Имеют сродство гидрофобным волокнам.
Различают следующие группы ДК:
- обычные;
- диазотируемые (содержат NH – группу);
- металлосодержащие (МП) для полиамидных волокон;
- временно растворимые, в процессе крашения теряющие растворимость.
Окраски ДК яркие, с хорошо выравнивающей способностью.
Выпускные формы дисперсных красителей:
- порошки, содержащие диспергаторы и смачиватели;
- пасты (кроме диспергаторов и смачивателей, в них входят антифризы, вода). Для них характерно наличие диспергаторов. В воде эти красители образуют дисперсии, из-за которых, главным образом, и проводят крашение.
Полагают, что в волокне ДК образуются водородные и межмолекулярные связи с волокном – между полярными группами ОН, NH, NHR красителя образуются водородные связи с группами волокна: -CONH, -OCOC-, -COOC-, а так же имеет место гидрофобное взаимодействие. Сродство к ацетатному волокну составляет 14,6 – 26 кдж/мол. Краситель проникает в волокно через свободный объём. Следовательно, при Ткр < Тст оно не воспринимает краситель, т.е. красить дисперсными красителями термопластичные волокна необходимо при Ткрашения выше Тстеклования.
Температура стеклования для полиамидных волокон составляет 50оС, для нитрона – 75 - 85оС, для полиэфирного волокна – около 100оС. В структуру волокна могут проникнуть только отдельные молекулы, поэтому для образования как можно большего количества мономолекулярной фракции необходимо введение диспергаторов. Диспергатор может составлять 30 – 40% от массы красителей.
|
|
|
Температура крашения дисперсных красителей на термопластичных волокнах примерно на 50оС превышает температуру стеклования, что обеспечивает высокие скорости фиксации красителя. Понижая Тст, вводя интенсификаторы, можно добиться эффективного проникновения при более низких температурах.
Дисперсные красители не очень чувствительны к физической структуре волокна, и проблем с ровнотой окраски обычно не возникает.
Технология крашения
Различают следующие способы крашения ДК:
1- при температуре 80 - 95 оС;
2- при температуре до 100 оС в присутствии интенсификатора;
3- при температуре выше 100 оС;
4- термозольный способ.
Крашение из водных дисперсий проводится для ацетатных волокон при температуре не выше 80 оС в ванне, содержащей дисперсный краситель и диспергатор.
|
|
|
