КРА́ШЕНИЕ
-
Рубрика: Химия
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
КРА́ШЕНИЕ, совокупность физико-химич. и механич. процессов, которые обеспечивают нанесение красящего вещества на поверхность или внедрение его в структуру к.-л. субстрата. При К. должны выполняться требования к окраске по тону, насыщенности, равномерности, устойчивости во времени и к внешним воздействиям. Технология К. определяется типом оборудования и классом красителя или пигмента. При больших объёмах окрашиваемых материалов используют непрерывные способы К., при малых – периодические. Существует множество способов К., особенно в текстильной пром-сти, что обусловлено как многообразием субстратов и красящих веществ, так и разнообразием требований к окраске. Текстильное волокно и пряжу в бобинах или навоях окрашивают в циркуляционных аппаратах; ткани и трикотажные полотна – в красильных барках и сопловых машинах; кроме того, ткани окрашивают в роликовых машинах (джиггерах), навоях и непрерывных плюсовочно-запарных и плюсовочно-термофиксационных аппаратах; готовые изделия окрашивают в аппаратах барабанного типа. Выбор того или иного пигмента или красителя зависит от химич. состава субстрата, темп-ры переработки изделия, требований по цвету и устойчивости окраски.
При К. текстильных материалов краситель наносят на всю массу окрашиваемого материала (в отличие от печатания тканей). Процесс К. включает диффузию красителя к поверхности волокна, адсорбцию его на поверхности, диффузию внутрь субстрата и фиксацию (закрепление) на волокне. В отд. случаях К. осуществляют за счёт синтеза красителя непосредственно на волокне. В ряде случаев прочность окрасок увеличивают путём введения спец. добавок (закрепителей) или проведения К. в присутствии протрав. Перед началом К. волокнистые материалы подвергают предварительной обработке (напр., отбеливанию). По окончании К. материал сушат и отделывают (аппретируют и пр.) для придания ему товарного вида.
Хлопчатобумажные и др. целлюлозные текстильные материалы окрашивают прямыми красителями, сернистыми красителями, кубовыми красителями (в т. ч. кубозолями), активными красителями, реже пигментами (при К. в пастельные и светлые тона) и компонентами, образующими красители на волокне (азогенами). Наиболее просты в применении прямые красители. На целлюлозном волокне эти красители удерживаются за счёт слабых адсорбционных сил, поэтому не обеспечивают требуемую устойчивость к мокрым обработкам и не используются для дорогих льняных и одёжных тканей. Технология К. нерастворимыми в воде сернистыми и кубовыми красителями обеспечивает высокую устойчивость окраски к мокрым обработкам; включает перевод красителя в растворимую восстановленную форму, затем окисление на волокне с образованием нерастворимой формы. Сернистые красители недороги и используются для К. хлопчатобумажных тканей, но их цветовая гамма ограничена, они неустойчивы к действию хлора и недостаточно светостойки (за исключением чёрного красителя). Более дорогие и яркие кубовые красители обеспечивают устойчивые окраски; используются для К. льняных и одёжных хлопчатобумажных тканей. Молекулы активных красителей образуют прочные ковалентные связи с гидроксильными группами целлюлозного волокна, обеспечивая высокую устойчивость к мокрым обработкам; активные красители дают самые яркие окраски, многообразны по условиям применения и наиболее распространены при К. целлюлозных материалов.
Текстильные материалы из шерсти и натурального шёлка окрашивают активными красителями, кислотными красителями и протравными красителями. Из-за высокой стоимости белковых волокон к выбору красителей для них подходят особенно тщательно. Наиболее часто используют кислотные, прежде всего металлсодержащие красители, дающие неяркие, но высокопрочные окраски, а также антрахиноновые и азокрасители, дающие яркие окраски; реже используют активные красители. Самые прочные, но неяркие окраски обеспечивают протравные красители, образующие на волокне комплексы с хромом. Поскольку при К. протравными красителями сточные воды содержат большое количество солей тяжёлых металлов, применение этих красителей сокращается (за исключением К. в чёрный цвет – из-за его экономичности и высокой устойчивости окраски). Красители связываются с белковыми волокнами гл. обр. за счёт образования ионных связей между аминогруппами волокна и сульфогруппами красителей (протравные красители – ещё и за счёт образования хелатных комплексов, активные – ковалентных связей между красителем и волокном).
Полиэфирные и ацетатные волокна окрашивают дисперсными красителями: ацетатный шёлк при темп-ре ниже 80 °С, триацетатный – при 100 °С, полиэфирное волокно при 130 °С или термозольным методом при 210 °С. К. дисперсными красителями происходит за счёт образования твёрдого раствора красителя в волокне. Устойчивость окраски зависит от способности волокна удерживать краситель и от молекулярной массы красителя.
Полиамидные волокна окрашивают кислотными, активными и дисперсными красителями. Кислотные красители обеспечивают более прочные окраски, дисперсные – более равномерные (не выявляя неоднородности структуры волокна). Полиакрилонитрильные волокна окрашивают в осн. катионными красителями, которые дают яркие, насыщенные и высокопрочные окраски; иногда – для К. в светлые тона – используют дисперсные красители.
Все химич. волокна могут быть окрашены при их изготовлении – т. н. К. в массе. Такой способ обеспечивает высокую устойчивость окраски, экономичен при массовом потреблении волокна определённого (напр., чёрного) цвета; для полипропиленовых волокон – это единственный метод К. В зависимости от природы волокна используют разные технологии и разные красители, напр. для К. вискозных волокон применяют водные тонкодисперсные пигменты, для К. полипропиленовых волокон – сухие гидрофобные пигменты, для К. ацетатных волокон – ацетонорастворимые, для К. полиамидных и полиэфирных волокон – полимерорастворимые красители. Полиакрилонитрильные волокна редко окрашивают в массе; в осн. используют метод, при котором волокно сразу после формования проходит через раствор катионного красителя, мгновенно сорбирует краситель и затем подвергается сушке, кристаллизации и последующим обработкам – т. н. К. в геле. Смешанные волокна окрашивают красителями одного класса (если исходные волокна близки по свойствам) или разл. классов. При использовании красителей разл. классов К. проводят в одну стадию смесью красителей или последовательно каждым красителем.
Натуральную кожу окрашивают прямыми и кислотными красителями, а также спец. анионными красителями, являющимися по природе прямыми, кислотными или их смесью. К. ведут при темп-ре не выше 60 °С, при этом краситель должен хорошо проникать в структуру кожи и прочно фиксироваться. Некоторые сорта лицевой кожи дополнительно сверху окрашивают покровными красками, содержащими связующее, тонкодисперсный пигмент или ацетонорастворимый краситель. При К. шубной овчины и мехового велюра выбирают такие прямые и кислотные красители, которые интенсивно закрашивают основу кожи и не закрашивают волосяной покров. При К. натурального меха используют красители, закрашивающие в первую очередь волосяной покров (гл. обр. кислотные, способные сорбироваться волосом при низких темп-рах и давать яркие высокопрочные окраски).
Древесину в виде заготовок или готовых изделий окрашивают прямыми и кислотными красителями, тонкодисперсными пигментами (высокопористую древесину) и спирторастворимыми красителями при морении (тонировании) и лакировании поверхности. Бумагу и картон окрашивают в массе до формования полотна с использованием прямых красителей или тонкодисперсных пигментов или непрерывным методом после изготовления полотна – прямыми, кислотными, катионными и оснóвными красителями. К. в массе обеспечивает более глубокое прокрашивание, интенсивные и высокопрочные окраски, тогда как поверхностное К. даёт яркие и чистые тона.
Анодированный алюминий (для строит. материалов, в приборостроении, для изделий массового потребления) окрашивают прямыми, кислотными и хромовыми красителями; для К. изделий «под золото» используют кубозоли. Резину окрашивают в массе пигментами. Пластич. массы окрашивают в осн. в массе пигментами и лаками; иногда при изготовлении прозрачных изделий и плёнок из полистирола, полиметилметакрилата и др. используют жиро- и ацетонорастворимые красители. При изготовлении разл. чернил используют высокорастворимые красители (чаще всего кислотные), не содержащие нерастворимых остатков и минер. солей. Для изготовления лакокрасочных материалов и полиграфич. красок в осн. используют пигменты; чёрные газетные краски готовят на основе индулина.