2.4.9. Використання пігментів при фарбуванні

Мета: вивчити використання пігментів при фарбуванні, основні терміни.

План:

1. Використання пігментів при фарбуванні.

2. Технологічні прийоми сповільнення міграції.

Пігменти — це нерозчинні у воді високодисперсні за­барвлені речовини.

На відміну від барвників інших класів пігменти не ма­ють спорідненості до волокнистих матеріалів і можуть бути закріплені лише за допомогою спеціальних сполучних речо­вин. Хімічна і фізична природа текстильного матеріалу в даному випадку не має суттєвого значення, тому пігменти можуть бути використані для фарбування текстильних ма­теріалів як із натуральних, так і хімічних волокон. Най­більш доцільне використання пігментів для забарвлення матеріалів із суміші природних і синтетичних волокон, так як при фарбуванні використовують суміші барвників різ­них класів, для яких необхідні різні умови фіксації і про­мивання.

В основу механізму фіксації пігментних барвників по­кладений принцип універсальності. Пігментні барвники не проникають у внутрішню структуру волокна, а фіксуються за рахунок приклеювання до зовнішньої поверхні елемен­тарних волокон за допомогою сполучних речовин, які утворюють міцну забарвлену (пігментами) плівку на стадії термофіксації (130—140°С). Оскільки ступінь фіксації піг­ментних барвників близький до 100 %, після термообробки виключається промивання, що суттєво спрощує весь техно­логічний цикл фарбування.

У зв'язку із специфікою механізму фіксації пігментів плівкоутворюючий препарат визначає якість забарвлення і в першу чергу його стійкість в умовах експлуатації. Барв­никами служать нерозчинні органічні і неорганічні пігмен­ти (діоксид титану, порошки металів).

За допомогою пігментів можна отримувати яскраве заба­рвлення на всіх видах текстильних матеріалів, до того ж барвники цього класу дозволяють отримати унікальні коло­ристичні ефекти, які імітують забарвлення під золото, сріб­ло, платину (тонкодисперсні порошки оксидів металу).

Недоліком пігментних барвників є не дуже висока стій­кість забарвлення до сухого і мокрого тертя, особливо в темних кольорах. Цей недолік зумовлений самим принци­пом фіксації барвника на зовнішній поверхні елементар­них волокон. Тому пігментні барвники використовуються передусім у колоруванні декоративних матеріалів, які не піддаються жорсткому і багаторазовому пранню.

Другим недоліком фарбування пігментами є деяка жорст­кість матеріалу, зумовлена присутністю на волокні полімерного сполучного. У зв'язку з цим пігменти не знаходять ви­користання для колорування вовни і натурального шовку.

Основною вимогою, яка пред'являється до пігментів, є ви­сока дисперсність. Дисперсність пігментів, які є наповнювача­ми плівки сполучного, визначає дві характеристики забарв­лення: спектральну (яскравість і інтенсивність) і стійкість до тертя. Яскравість і інтенсивність забарвлення досягають оп­тимуму при середньому розмірі часточок пігменту 0,6—2 мкм. Якщо розмір часточок більший ніж 2 мкм, то стійкість забарвлення до тертя знижується.

До сполучного в пігментному фарбуванні ставиться ряд вимог. Сполучні в умовах теплової обробки повинні утво­рювати на поверхні елементарних волокон плівку, яка від­значається такими властивостями: високою адгезійною міцністю, тобто здатністю міцно утримуватись на волокнах різної хімічної і фізичної природи і міцно утримувати піг­менти в своїй структурі; прозорістю, еластичністю, механіч­ною міцністю, світлопогодостійкістю, нетоксичністю.

Підібрати індивідуальний полімер, який би відповідав усьому комплексу вимог, надзвичайно важко, тому на прак­тиці використовують композиції із мономерів і передконденсатів, утворюючих в умовах теплової обробки плівки. Одні із складових такої композиції формують еластичну прозо­ру плівку, інші сприяють створенню жорсткої просторової сітки, яка утримує часточки пігменту і підвищує адгезійне зчеплення з волокнами.

Як плівкоутворюючі речовини найбільш широко вико­ристовують похідні акрилової кислоти. Вони утворюють полімерні плівки з достатніми фізико-механічними власти­востями і прозорістю, яка забезпечує максимальну яскра­вість пігменту на тканині. Крім того, сполуки на основі ак­рилової кислоти здатні не тільки до полімеризації, але й до взаємодії з активними групами волокна, тобто в них суміща­ються властивості плівкоутворюючого і сіткоутворюючого компонентів. Серед похідних акрилової кислоти на підпри­ємствах як плівкоутворюючі речовини найчастіше викори­стовують латекс СКС-65ГП, емукрили.

Сіткоутворюючими компонентами служать похідні сечо­вини і триазину (метазин, гліказин).

Ці сполуки утворюють ковалентні зв'язки не тільки з макромолекулами целюлози, а й з плівкоутворюючими ком­понентами, забезпечуючи міцний зв'язок волокнистого ма­теріалу з плівкою, в якій розподілені часточки пігменту.

Фарбування пігментними барвниками економічно вигід­ніше, ніж фарбування барвниками інших класів, так як може бути суміщено із заключною обробкою, оскільки спо­лучне може одночасно виконувати роль апретуючого препа­рату.

Пігментне фарбування здійснюють за безперервною тех­нологією, яка включає: 1) просочування, 2) висушування і 3) термо­фіксацію.

На стадії просочування і висушування при пігментному фарбуванні важливо отримати рівномірний розподіл ком­позиції по всій площі і глибині тканини, що надзвичайно ускладнюється явищем міграції.

Оскільки пігмент і сполучне не мають спорідненості до волокна, рівномірний їх розподіл, досягнутий на стадії про­сочування і віджимання, може бути суттєво порушений на стадії висушування. Часточки барвника і сполучного разом з потоком випаровуючої води будуть мігрувати із внутрішніх ділянок тканини до периферії. Нерівномірність розпо­ділу підсилиться у випадку нерівномірного температурного поля сушильної камери і нерівномірності віджимання.

Сповільнення міграції може бути досягнуто такими технологічними прийомами: 1) зниженням загальної вологос­ті тканини за рахунок більш інтенсивного віджимання; 2) введенням речовин, що сприяють набряканню волокна; 3) введенням у композицію полімерів, що підвищують в'яз­кість композиції. Найчастіше як інгібітор міграції вико­ристовують альгінати.

Тканину обробляють композицією, яка містить пігмент, альгінат натрію і сполучне, віджимають. Далі тканину су­шать при температурі 70-80°С і термофіксують при темпе­ратурі 130-140°С протягом 3-5 хв.