КРАШЕНИЕ
придание текстилю,
коже, бумаге, пластмассам и др. материалам окраски, обладающей достаточной
для практич. целей устойчивостью к действию света, водным и мыльным обработкам,
трению и т. п. В отличие от К., нанесение на специально подготовленную
поверхность слоя жидкого лакокрасочного материала, образующего после высыхания
сплошную твёрдую плёнку, наз. окраской (см. Лакокрасочные покрытия).
К.
известно с глубокой древности, особенно широкое распространение получило
в связи с развитием крупного мануфактурного произ-ва. Большое значение
для развития К. имел синтез (во 2-й пол. 19 в.) органич. красителей,
почти
полностью вытеснивших дорогостоящие и менее прочные природные.
Методы К. определяются свойствами красителей
и окрашиваемого материала. Для К. б у м а г и (подцветки бумажной массы
и К. готовой бумаги) применяют минеральные пигменты (ультрамарин,
охра и др.) и красители (основные, кислотные, прямые, сернистые, кубовые).
О способах К. этими красителями см. ниже. Для К. готовой бумаги её погружают
в раствор красителя (чаще кислотного) или наносят на её поверхность тонкий
слой минеральных веществ (бланфикса и др.) с клеящими и красящими веществами.
Глубинное К. кожи (крас-нодублёной, хромовой, лайки, замши) осуществляют
протравными, кислотными, основными, прямыми красителями и спец. красителями
для кожи. Для покрывного К. кожи пользуются гл. обр. пигментами в сочетании
со связующими и плёнкообразователями (казеином, нитроцеллюлозой и др.).
Для К. меха применяют окислительные, кубовые, кислотные, протравные красители
и спец. красители для меха. Методы К. пластмасс определяются технологией
получения и свойствами этих материалов. Для К. полимеризационных термопластов
красители вводят в мономер до полимеризации или же в готовый полимер перед
литьём и прессованием. Для получения прозрачных окрашенных продуктов применяют
термостойкие жирорастворимые и основные красители. Окрашивание происходит
в результате растворения этих красителей в массе полимера. Непрозрачные
окрашенные продукты получаются при использовании красителей с наполнителями
или нерастворимых в пластмассе пигментов. Для окрашивания конденсационных
термореактивных пластмасс (фенопластов, аминопластов) красители с наполнителями
и пигменты вводят при изготовлении пресс-порошков.
Для К. волокнистых материалов готовят
т. н. красильную ванну, в состав к-рой входят краситель, вспо-могат. вещества
и вода. Процесс К. заключается в самопроизвольном переходе красителя из
красильной ванны в волокно до установления равновесия. Скорость достижения
равновесия, а значит, и скорость К. в целом определяются коэфф. диффузии
красителя в волокне. Этот коэфф. в тысячи и сотни тысяч раз меньше, чем
коэфф. диффузии в водной среде. Увеличить скорость диффузии красителей
в волокне, а следовательно, и скорость К. можно тремя путями: повышением
темп-ры, введением в красильную ванну нек-рых типов гидрофильных органич.
растворителей, созданием условий, способствующих набуханию волокна. Все
эти направления широко используются для интенсификации К. Волокна и изделия
из них красят в аппаратах пе-риодич. и непрерывного действия. Наибольшее
распространение получили последние, т. к. они обеспечивают высокую производительность
труда и оборудования. К. наз. гладким, если материал красят сплошь в один
цвет, и узорчатым или печатным, если он окрашен в неск. цветов.
Крашение прямыми красителями. Прямые
красители хорошо растворимы в воде, причём в растворах наряду с анионами
красящих веществ присутствуют и их агрегаты большей или меньшей величины.
К красителям этого типа относятся азокрасители. Их используют гл.
обр. для К. целлюлозных волокон. а также шёлка, шерсти и полиамидных волокон.
Красящее вещество на волокне удерживается ван-дер-ваальсовыми силами и,
по-видимому, благодаря образованию водородных связей. В зависимости от
желаемой интенсивности окраски расход красителей составляет 1-4% от массы
волокна. В красильную ванну вводят до 20% (от массы материала) поваренной
соли или сульфата натрия для увеличения выбираемости красителя из ванны
и повышения интенсивности окраски. Оптимальная темп-pa в случае применения
периодич. К. 70-90 °С. По непрерывному способу К. окрашиваемый материал
пропитывают при темп-ре 90- 95 °С раствором красителя с концентрацией 1-20
г/л,
запаривают
в запарной камере при 102 °С в течение 60-90 сек
(для интенсификации
проникновения красителя в волокно) и промывают. Для лучшего прокрашивания
волокон и повышения равномерности окраски в красильную ванну необходимо
добавлять орга-нич. растворители типа этаноламинов, т.н. выравниватели
(10г/л). Окраска прямыми красителями не обладает достаточно высокой прочностью,
поэтому её упрочняют с помощью спец. препаратов.
Крашение активными (реактивными)
красителями. Активные красители используют для К. целлюлозных, белковых
и полиамидных волокон. К. состоит из двух стадий: пропитки волокнистого
материала раствором красителя и фиксации его в щелочной среде. На этой
последней стадии краситель реагирует с волокном и образует с ним новое
окрашенное соединение, напр.
Часть красителя (до 30%) взаимодействует
с водой. Гидролизованный водой краситель необходимо полностью удалить из
волокна при промывке, иначе резко снизятся показатели прочности окраски
к мокрым обработкам. К. активными красителями проводят периодическим, полунепрерывным
и непрерывным способами. Наиболее распространён однованный плюсовочно-запарной
способ, при к-ром после пропитки окрашиваемого материала раствором красителя
в присутствии бикарбоната натрия проводят (с промежуточной сушкой или без
неё) запаривание волокна при темп-ре 100-103оС, после чего окрашенное
волокно промывают и высушивают.
Крашение кубовыми и сернистыми красителями.
Кубовые
красители нерастворимы в воде и поэтому для К. их предварительно восстанавливают
в щелочной среде гидросульфитом натрия, в результате чего получаются растворимые
натриевые соли лейкосоединений, поглощаемые целлюлозными волокнами
из водных растворов. Окислением кислородом воздуха или др. окислителями
лейкосоедине-ния переводят в исходные нерастворимые красители, к-рые прочно
удерживаются в порах волокна. К кубовым красителям относятся полициклические
красители и индигоидные красители.
В зависимости от типа применяемого
красителя К. ведут при темп-pax от 30 до 80°С. Аналогичным образом применяют
нерастворимые сернистые красители. Отличие состоит в том, что в
качестве восстановителя используют не гидросульфит, а сульфид натрия. Красящая
способность сернистых красителей невелика, поэтому при К. в тёмные цвета
берут до 20% красителя от массы волокна. К. ведут при темп-ре, близкой
к 100 °С. Существуют и растворимые в воде препараты сернистых красителей.
При их использовании текст. материал пропитывают водным раствором красителя,
высушивают горячим воздухом и обрабатывают в растворе, содержащем сульфид
натрия и едкий натр. В этом растворе при 80-90 °С в течение 30 сек происходит
проявление красителя, т. е. переход его в исходную нерастворимую в воде
форму.
Помимо восстановит. способа К. кубовыми
Особую группу кубовых красителей составляют
Кроме нерастворимых азокрасителей,
Для К. волокон используют и готовые
где А- анион, напр. CH В закреплении красителя на волокне
света и мокрых обработок. В зависимости
Лит.: Виккерстафф Т., Физическая
Б. Н. Мельников.
А
Б
В
Г
Д
Е
Ё
Ж
З
И
Й
К
Л
М
Н
О
П
Р
С
Т
У
Ф
Х
Ц
Ч
Ш
Щ
Ъ
Ы
Ь
Э
Ю
Я
красителями, широко применяется т. н. суспензионный метод. В этом случае
волокнистый материал пропитывают высокодисперсной суспензией кубового красителя,
высушивают, а затем обрабатывают щелочным гидросульфитным раствором. Нерастворимый
краситель непосредственно на волокне переходит в растворимую натриевую
соль лейкосоедине-ния, к-рая сорбируется волокном и диффундирует внутрь
его при последующем запаривании. Окисление лейкосоедине-ния в исходный
краситель и фиксация его на волокне происходят при обработке растворами
окислителей, напр. К
растворимые в воде препараты - кубозоли. Их водными растворами пропитывают
волокнистые материалы и затем различными способами (нит-ритным, бихроматным,
запарным и т. д.) в кислой среде проводят гидролиз и окисление кубозолей.
В результате на волокне фиксируется первоначальный кубовый краситель, из
к-рого был получен соответствующий кубозоль.
Крашение нерастворимыми азокраси-телями,
образующимися в волокне (холодное К.). В ходе такого К. красители синтезируются
непосредственно на волокне в результате сочетания азосоставляю-щих (азотолов)
с
диазония
солями. При К. волокно пропитывают щелочным раствором азотола, высушивают
и обрабатывают на холоде при рН 7-9 водным раствором соли диазония. На
волокне происходит реакция азосочетания, и оно окрашивается. Т. о. окрашивают
целлюлозные волокна, но при известной модификации метода нерастворимые
азокрасители можно синтезировать и в полиамидных, полиэфирных и полиакрилонитрильных
волокнах.
на волокне можно синтезировать и др. пигменты, в частности чёрный анилин,
являющийся наиболее распространённым окислительным красителем. Его получают
путём окислит. конденсации анилина в среде минеральной к-ты. В качестве
окислителя применяют хлорат натрия и бихромат натрия или калия; катализаторами
окислительного процесса являются медный купорос, железисто- и железосинеродистый
калий и др.
органич. пигменты, для их фиксирования - различные синтетические связующие
вещества, напр. предконденсаты мо-чевино- и меламиноформальдегидных смол.
Крашение катионными красителями.
Катионные
красители - обычно моноазо-красители (см. Азокрасители)
и поли-метиновые
красители. Окрашивают по-лиакрилонитрильные волокна в яркие насыщенные
цвета, окраски обладают довольно высокой прочностью. Краситель фиксируется
на волокне межмолекулярными силами и благодаря образованию ионных связей:
К. производят в уксуснокислой среде в присутствии глауберовой соли и выравнивающих
веществ; темп-pa ванны 95-100 °С, продолжительность К. 60-90 мин. Расход
красителя 2-5%, уксусной к-ты 1-5%, глауберовой соли 5-15% и выравнивателя
2-6% от массы окрашиваемого материала. Существуют и непрерывно поточные
методы К. полиакрилонитрильных волокон катионными красителями. В этом случае
для ускорения проникновения красителя в волокно используют резорцин, этиленкарбонат
и др. вещества. Волокнистую массу пропитывают раствором красителя (5-10
г/л), содержащим названные ускорители (10-50 г/л), запаривают при 103 °С
в течение 60- 90 сек и тщательно промывают.
Крашение кислотными и протравными
красителями. Кислотные красители растворимы в воде благодаря наличию
групп SO
и
азокрасители.
Применяются
в основном для К. белковых и полиамидных волокон, а также кожи, меха, бумаги,
древесины и др. материалов. В процессе К. краситель взаимодействует с волокном
по схеме:
участвуют также ван-дер-ваальсовы силы. К. осуществляют при рН 3-5 в присутствии
глауберовой соли и выравнивателя. Темп-pa К. 85-90 оС, длительность
45- 60 мин. Так же красят белковые и полиамидные волокна протравными
красителями, окрашивающими волокно и закрепляющимися на нём при последующей
обработке нек-рыми хим. веществами, наз. протравами. Важнейшие протравные
красители - хромовые, к-рые после пропитки волокна обрабатывают раствором
бихромата натрия, причём хром восстанавливается из шести- в трёхвалентное
состояние с образованием на волокне нерастворимых комплексных соединений
красителей (рис.). Такие комплексы могут удерживаться на волокне и ван-дер-ваальсовыми
силами. Хромовые красители дают окраску большой прочности к действию
от строения красителей К. проводят в кислой или нейтральной среде с добавкой
выравнивателей. Наибольшее применение в качестве хромовых получили азо-
и антрахиноновые красители.
Крашение дисперсными красителями.
По
хим. строению дисперсные красители относятся к азокрасителям
или
антрахи-ноновым красителям. Обычно их применяют для К. полиамидных, полиэфирных,
полиакрилонитрильных и ацетатных волокон. Молекулы дисперсных красителей
имеют малые размеры и легко проникают в плотные синтетич. волокна. Кроме
того, у них отсутствуют анионные группы, препятствующие взаимодействию
красителя с волокном, имеющим в воде отрицат. заряд. Дисперсные красители
плохо растворимы в горячей воде, поэтому их измельчают (диспергируют) до
размера частиц меньше 2 мкм. Полиамидные и диацетатные волокна окрашивают
в ванне, содержащей диспергатор. К. начинают при темп-ре 40-50 °С и затем
ведут в течение 1 часа при 80 °С. Полиэфирные и полиакрилонитрильные волокна,
отличающиеся повышенной плотностью, в этих условиях практически совсем
не окрашиваются. Поэтому для К. таких волокон необходимо повысить темп-ру
до 130-140 °С или применить переносчики - вещества, разрыхляющие структуру
полимера. В качестве переносчиков применяют о-оксидифенил, моно-и дихлорбензолы,
бензойную и салициловую к-ты, бетанафтол, крезолы и т. д. Их оптимальная
концентрация в красильной ванне 3-8 г/л. Очень эффективными для полиэфирных
волокон являются непрерывно-поточные методы К.- термозольный и вапокол-процессы.
По обоим этим способам волокно сначала пропитывают слегка загущённой высокодисперсной
суспензией красителя и затем после сушки прогревают в течение 60-90 сек
при
темп-ре 200-210 °С (термозольный процесс) или подвергают воздействию паров
трихлорэтилена (ва-покол-процесс). После таких обработок волокно промывают
и высушивают.
химия крашения, пер. с англ., М , 1956; Мельников Б.Н., Морыганов П. В.,
Теория и практика интенсификации процессов крашения, М.> 1969; С а-дов
Ф.И., Корчагин М.В., Матецкий А. И., Химическая технология волокнистых
материалов, 3 изд., М., 1968; Применение кубовых красителей, пер. с англ.
под ред. В. Якоби, М., 1957, с. 113-24; Андросов В. Ф., Фель В. С., Крашение
синтетических волокон, М., 1965.