4. Какие особенности строения синтетических волокон влияют на выбор способа крашения? Приведите пример.

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. /5, с.5/

Синтетические волокна по причине компактного строения, т.е. достаточной ориентации макромолекул вдоль оси волокна, большой плотностью упаковки, высокой степенью кристалличности, относительно малого содержания активных групп для образования связи с красителем, а также сильно выраженной гидрофобности, окрашиваются практически только дисперсными красителями. /5, с.7/

Выбор способ крашения зависит от химический природы волокон, их качества, требований к устойчивости окрасок и химический природы красителя. Технология крашения определяется также составом и формой волокнистого материала (волокно, пряжа, ткань, трикотаж). Так, полиэфирное волокно красят в аппаратах периодической действия под давлением, ткани из них - главным образом непрерывным термозольным способом, а трикотажные полотна и ткани из текстурированных полиэфирных нитей - периодической способом в аппаратах эжекторного типа.

Дисперсные красители (ДК) относятся к неионным малорастворимым в воде (их растворимость обычно 0,1 – 0,5 мг/л при 60 – 100^оС), 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.). /5, с.55/

По химическому строению ДК подразделяются на моноазокрасители, б - 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 к 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.

Молекулы дисперсных красителей имеют малые размеры и легко проникают в плотные синтетические волокна. Кроме того, у них отсутствуют анионные группы, препятствующие взаимодействию красителя с волокном, имеющим в воде отрицательный заряд. /6, с.130/

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.

На примере полиамидного волокна такое взаимодействие можно представить следующей схемой:

Краситель проникает в волокно через свободный объём. Следовательно, при Т_кр < Т_ст оно не воспринимает краситель, т.е. красить дисперсными красителями термопластичные волокна необходимо при Т_{крашения} выше Т_{стеклования.} /5, с.75/

Температура стеклования для полиамидных волокон составляет 50^оС, для нитрона – 75 - 85^оС, для полиэфирного волокна – около 100^оС. 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 50^оС превышает температуру стеклования, что обеспечивает высокие скорости фиксации красителя. Понижая Т_ст, 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.

Полиамидные и диацетатные волокна окрашивают в ванне, содержащей диспергатор (периодический способ). Крашение начинают при температуре 40 - 50 °С и затем ведут в течение 1 часа при 80°С. Для крашения полиэфирных и других трудноокрашиваемых синтетических волооко, чаще всего используют высокотемпературный процесс, осуществляемый в аппаратах автоклавного типа, работающий под избыточным давлением. Полиэфирные и полиакрилонитрильные волокна, отличающиеся повышенной плотностью, в условиях окраски полиамидных и диацетатных волокон практически совсем не окрашиваются. Поэтому для крашения таких волокон необходимо повысить температуру до 130 - 140°С или применить переносчики - вещества, разрыхляющие структуру полимера. В качестве переносчиков применяют о-оксидифенил, моно- и дихлорбензолы, бензойную и салициловую кислоты, бетанафтол, крезолы и т. д. Их оптимальная концентрация в красильной ванне 3 - 8 г/л. Очень эффективными для полиэфирных волокон являются непрерывно-поточные методы крашения – термозольный и вапокол-процессы. По обоим этим способам волокно сначала пропитывают слегка загущенной высокодисперсной суспензией красителя и затем после сушки прогревают в течение 60 - 90 сек при температуре 200 - 210°С (термозольный процесс) или подвергают воздействию паров трихлорэтилена (вапокол-процесс). После таких обработок волокно промывают и высушивают. /5/

4. Определить содержание красителя на ткани (%), если коэффициент выбираемости составляет 70%, степень фиксации после промывки 60%. Содержание красителя в ванне 1,5 г/дм³, М = 30.

Решение:

1. Вычислим коэффициент фиксации (К_ф) красителя на ткани:

К_ф = (Ф × К_в)/100 %;,

где Ф – степень фиксации красителя, %;

К_в – коэффициент выбираемости, %.

К_ф = (60 × 70)/100 = 42 %.

2. Рассчитаем массу красителя зафиксировавшегося на 1 кг ткани:

Зная, что на 1 кг ткани расходуется 30 л красителя (М (модуль ванны) = 30 л/кг)) с концентрацией красителя в растворе 1,5 г/л, а также, что коэффициент фиксации (К_ф) красителя на ткани составляет 42 %, получаем:

m (красителя) = (C_{к-ля в р-ре} × V_{р-ра к-ля}× К_ф)/100 %;, г;

m (красителя) = (1,5 × 30 × 42)/100 = 18,9 г.

3. Рассчитаем содержание красителя на ткани (С_ф):

С_ф = (m (красителя)/m (ткани))×100 %;

m (красителя) = 18,9 г.

m (ткани) = 1 кг = 1000 г.

С_ф = (18,9/1000)×100 = 1,89 % (масс.).

Ответ: содержание красителя на ткани составляет 1,89 % (масс.).