1.2.1 Крашение в массе

Крашение в массе – это введение суспензии красителя в реакционную массу мономера или в расплав полученного полимера перед формованием волокна. Краситель в этом случае распределяется в расплаве полимера в виде механической взвеси и равномерность окраски зависит только от распределения частиц красителя в массе волокна.

Для крашения в массе используют красители, хорошо растворимые в растворах или расплавах полимеров, либо высокодисперсные пигменты, способные равномерно распределяться в полимерах и давать устойчивые дисперсии в условиях получения волокон. При крашении волокон, формуемых из расплавов (полиэфирных), красящие вещества вводят на стадии синтеза полимера или в готовый полимер перед формованием из него волокна. В последнем случае красящие вещества наносят на гранулы полимеров, например "опудриванием", окрашивают гранулы из водных ванн обычными методами крашения сформованных волокон или вводят в расплав концентраты красящих веществ в полимерах (тех же, что предназначены для крашения, или совместимых с ними). Крашение концентратами наиболее перспективно, так как их можно вводить непрерывно непосредственно перед формованием волокон. Красящие вещества должны иметь высокую термостабильность (получение и формование волокон проводят при высоких температурах, достигающих 300 °С) и быть устойчивыми к химически агрессивных средах при высоких температурах. Для крашения полиэфирных волокон разработаны специальные термостойкие полимерорастворимые красители: производные фталоцианина, хинакридоны, сажу, а также кадмиевые и железооксидные [8].

Способ крашения полиэфирных нитей обработкой свежесформованной нити в водной красильной ванне дисперсными красителями при нагревании и натяжении менее 0,3 гс/текс осуществляют в две стадии при температуре 100,5-105 ˚С: крашение и крашение с вытягиванием. Аморфный полимер нити равномерно насыщается красителем и одновременно нить вытягивается в 1,5-10 раз [10]. Недостатком этого способа является ограниченное его использование, таким способом можно окрашивать полиэфирные нити и жгуты в процессе их получения.

Крашение в массе полимера экономически выгодно прочности окраски и малых затрат, однако из-за малого числа красителей, устойчивых к высоким температурам, находит ограниченное применение.

1.2.2 Высокотемпературные способы крашения

Для получения окрашенных нитей применяют преимущественно высокотемпературное крашение (выше 100 °С). Красильный состав содержит дисперсный краситель и диспергатор. Краситель берут в количестве 3 – 5 % от массы волокна. Диспергатор используют для уменьшения размера частиц красителя и поддерживания суспензии в состоянии высокой степени дисперсности в процессе крашения. Диспергаторы вводят в красильную ванну в количестве 1 – 2 г/л.

Процесс крашения в этом случае протекает следующим образом: вначале готовят дисперсию красителя с соответствующим диспергатором и вводят ее в красильную ванну, нагретую до 60 – 80 °С. Затем нагревают ванну до 125 – 130 °С и выдерживают при этой температуре (красят) 30 – 60 мин. Далее нити промывают вначале теплой водой и проводят их восстановительную обработку с последующей тщательной промывкой.

Крашение волокна дисперсными красителями при температуре выше 100 °С дает возможность получать окраски, прочные к свету и светопогоде. Обычно процесс крашения проводят в автоклавах.

Можно также окрашивать ПЭ волокон по способу термозоль.

Этот способ крашения является новым вариантом высокотемпературного крашения. Сущность его заключается в следующем. Ткань (или трикотаж) в хорошо расправленном состоянии пропитывают суспензией красителя в присутствии смачивателя, диспергатора и небольшого количества загустителя и высушивают горячим воздухом при 60 – 70 °С. После сушки следует термическая обработка горячим воздухом при 190 – 200 °С в течении 1 мин. с последующим охлаждением холодным воздухом. Во время термообработки при 200 °С ПЭ волокно расстекловывается, связи между соседними макромолекулами полиэфира в аморфных зонах разрываются, структурные элементы получают большую подвижность, в результате чего резко увеличивается диффузия красителя с поверхности вглубь волокна и его фиксация в волокне. Волокно пребывает в высокоэластичном состоянии, скорость диффузии красителя очень велика, поэтому при непродолжительной термообработке (1 мин) достигаются глубокое прокрашивание и высокая фиксация красителя на волокне. Одновременно с фиксацией красителя при термообработке происходит терсофиксация самого волокна, т.е. благодаря разрыву межмолекулярных связей молекулы полиэфира приобретают большую подвижность и распрямляются более или менее одинаково в соответствии с тем натяжением, при котором происходит обработка. При последующем охлаждении связи между соседними молекулами возникают в новых местах, и положение молекул в волокне таким образом фиксируется. В результате этого ткань приобретает такие ценные свойства, как безусадочность и несминаемость.

При крашении по способу термозоль должны соблюдаться следующие условия:

– применяемые красители должны быть устойчивы к сублимации, т.е. не должны возгоняться в условиях термообработки при 200 °С;

– ткань должна быть в хорошо расправленном и умеренно натянутом состоянии, во избежание усадки и складок, заломов;

– в красильную ванну необходимо ввести небольшое количество загустителя для приклеивания красителя к поверхности волокна во избежание миграции на волокне во время сушки горячим воздухом.

После термообработки и охлаждения ткань подвергается промывке по непрерывному способу.

Степень фиксации красителя на ПЭ волокне при термозольном способе крашения можно еще больше повысить, если ввести в красильную ванну вещества, образующие коацерватные системы. Такими веществами являются, например, моноэтаноламид, диэтаноламид, алкилоламиды жирных кислот. Они образуют в воде устойчивую эмульсию, которая в присутствии электролитов расслаивается на две изотропные фазы: коацерваты и равновесную жидкость. В коацерват – концентрированную фазу – переходит большая часть красителя, в то же время коацерват хорошо смачивает гидрофобное волокно, поэтому концентрируется на его поверхности. Таким образом, при дальнейшей сушке и термообработке создаются благоприятные условия для диффузии красителя в глубь волокна. Вместо термообработки можно применять запаривание при температуре 130 °С [11].