книги из ГПНТБ / Применение пигментов в текстильной промышленности [обзор]

Если пригодность пигмента в соответствии с первыми тремя требованиями определяется в основном его химической структурой, то последнее требование обеспечивается за счет качества выпуск­ ной формы красящего вещества. С этой целью в состав пигмент­ ных красителей вводятся специально подобранные диспергаторы, защитные коллоиды, пеногасители и антифризы. Для получения стабильных суспензий пигментных частиц некоторые авторы пред­ лагают связывать их со взвешенными частицами глины (диамет­

0,01 до Юр и .носить отрицательный заряд, пигмент не должен про­ являть амфотерных свойств. Полученные сложные частицы могут быть выделены из стабильных суспензий в сухом виде. Например, 17,5 вес. ч. водной суспензии .пигмента 35%-ной концентрации сме­ шивают с 23 вес. ч. воды и добавляют 20,6 вес. ч. 3%-ной адипи­ новой кислоты и 68,0 вес. ч. аммиачной суспензии глины 60%-ной концентрации. Полученная сложная суспензия имеет pH около 8,5, вязкость около 790 Я, 36,8% твердой фазы. После центрифугиро­ вания суспензии в течение часа образуется 12,5 мл мягкой гомо­ генной пасты с прозрачным слоем жидкости над ней.

В настоящее время все большее применение находят стабиль­ ные суспензии пигментных красителей, твердые частички которых предварительно покрыты термореактивной смолой [4].

Значение дисперсности пигментов при крашении и печатании ими текстильных материалов, в частности влияние величины час­ тиц на достигаемую глубину и тон окрасок и расцветок, на опти­ ческие и колористические свойства пигментов и пигментированных систем, свето,прочность пигментов, подробно описаны [5-—7].

ТЕКСТИЛЬНЫЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ КРАШЕНИИ И ПЕЧАТАНИИ ПИГМЕНТАМИ

Пигментные красители фиксируются на текстильном материале с помощью специальных связующих веществ, в качестве которых в настоящее время используются самые различные макромолекулярные соединения, получаемые путем полимеризации или поликонденсации мономеров предконденсатов непосредственно на тка­ ни в процессе крашения или печатания. Высказывается предполо­ жение, что .на поверхности пигментов существуют активные группы, инициирующие реакцию полимеризации и входящие в цепь обра­ зующейся макромолекулы связующего [8]. У азопигментов в ка­ честве таких групп при анионной сополимеризации могут высту­ пать карбоксильные группы, а у производных фталоцианина ме­ ди — солевые ацилперхлоратные группы.

В состав. красильных растворов и печатных красок вводят ка­ тализаторы, необходимые для образования синтетической смолы, а также текстильные вспомогательные вещества, обеспечивающие

12

нормальное протекание технологических процессов и улучшающие качество окрасок и потребительские свойства текстильного мате­ риала.

В табл. 3 дан перечень текстильных вспомогательных веществ для крашения и печатания пигментами, выпускаемых за рубежом и отечественной промышленностью [9].

Т а б л и ц а 3

Принтофикс LB — (водная дисперсия полимера синтетической смолы. Представляет собой опалесцирующую дисперсию цвета беж с нейтральной реакцией. П|р1Интофикс LB устойчив к разбав­ ленным кислотам, аммиаку, небольшим количествам щелочи и ще­ лочно-земельным солям; неустойчив к растворам едкого натра по­

13

вышенной концентрации, спиртам и ацетону. Смешивается с аро­ матическими углеводородами, тяжелым бензином, уайт-спиритом, эт.илацетатом. Препарат применяется как связующее средство при печатании материалов белыми, металлическими и цветными пиг­ мента ми и обеспечивает получение печати, устойчивой к воде,

стирке и растворителям.

Принтофикс PD —водная высоковязкая дисперсия сополимера, имеющая pH около 4,2. Принтофикс PD при нормальных условиях устойчив при хранении, но чувствителен к морозу. Препарат ис­ пользуется как закрепитель при печатании бронзой и матовой белыо (900—700 частей принтофикса PD на 100—300 частей ме­ таллического порошка) и обеспечивает хорошую устойчивость пе­ чати к стир1ке, сухому и мокрому трению. Фиксация напечатанного рисунка с помощью принтофикса PD осуществляется путем го­ рячей сушки или конденсации в течение 3—5 мин. при темпера­ туре 130—'140°С.

Принтофикс PF — водная дисперсия полимера синтетической смолы. Это белая высокоеязкая дисперсия, чувствительная к моро­ зу. Используется при печатании пигментами как закрепитель, по­ вышает устойчивость печати к трению и мыльной обработке при кипении. Применяется в качестве отделочного препарата для улуч­ шения грифа текстильного материала.

Принтофикс-фердикер 3 концентрированный— водная диспер­ сии полимера синтетической смолы. Белая высоковязкая, тиксо­ тропная паста, чувствительная к морозу. Применяется в каче­ стве загустив при использовании принтофикса PF в печатной пасте.

Сандолэмульсион PD —продукт на базе эфира карбоновой кис­ лоты. Белая высоковязкая эмульсия с pH 4,5—б. Применяется и качестве мягчителя в составе печатной краски при введении в нее нриитофиксов. В зависимости от желаемой мягкости берут от 80 до 120 г препарата на 1 кг готовой печатной краски.

Дикрилан РЕ — анионактивное вещество, эмульсия акриловой кислоты. Это белая, текучая эмульсия, хорошо разбавляемая во­ дой. Применяется в качестве связующего вещества для пигментов при крашении синтетических волокон в светлые тона, а также для тканей из целлюлозных волокон и их смесей. Дозировка дикрилана РЕ: для синтетических волокон — 12—25 г/л, для тканей из смеси хлопка с химическими волокнами — 20—80 г/л.

Оремазин-биндер PL — водная эмульсия на базе термореактивнош аминопласта и продукта полимеризации винила. Представ­ ляет собой белую пасту. Добавляется в печатную краску в кон­ центрированном виде. Разбавляется холодной водой. Используется и качестве средства для придания устойчивости печати пигмент­ ными красителями к трению и стирке. Препарат пригоден только

14

ляет-ся в печатную краску в концентрированном виде. Разбавляет­ ся холодной водой. Применяется в качестве средства для фикса­ ции устойчивости печати пигментными красителями к трению, стирке и сухой чистке. Благодаря оремазин-биндеру PLT печатные изделия приобретают устойчивость к старению. Его можно исполь­ зовать как в фотофильмпечати, так и при печатании на печатной машине с цилиндрическими валами.

Оремазин-эмульгатор Р — производное полиэтиленгликолевого эфира. Это полутвердая паста желтого цвета, хорошо растворимая в холодной воде. Препарат является средством для эмульгирова­ ния при приготовлении эмульсионной загустки, которая применя­ ется в печатании пигментными красителями с целью купирования.

ляет собой бесцветную или слепка окрашенную в желтоватый цвет вязкую массу или сиропообразную жидкость; pH препарата 7—8. Хорошо растворим в воде. Устойчив при хранении в сухом закры­ том помещении при комнатной температуре. Нагревание метазина недопустимо. Его вводят в состав печатной краски в количестве

100 г/кг.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПИГМЕНТОВ В КРАШЕНИИ

пользуемых в текстильном производстве, расходуется на печать и 35% — на крашение; в Японии расход пигментов составляет соот­ ветственно 75 и 25%; в ФРГ в крашении применяется лишь 5% пигментов. Основной причиной незначительного удельного веса пигментных красителей в крашении являются высокие требования, предъявляемые к качеству окрасок и грифу текстильных мате­ риалов.

Достоинствами этого метода крашения являются высокая проч­ ность окрасок к воздействию света и хлора, к стирке и сухой чист­ ке; возможность однотонного крашения тканей из смеси хлопка с синтетическими волокнами; высокая производительность процесса (110—135 м]мин); простота технологии (не требуется запаривания и промывки окрашенного материала); совмещаемость пигментных красителей с другими красителями [11]. Однако наряду с этими преимуществами крашение пигментами имеет и ряд недостатков.

При использовании пигментов хорошие результаты удается по­ лучить только при крашении в светлые и пастельные тона, а так­ же при подсинивании тканей, выпускаемых в белом виде. Пигмен­ ты нельзя использовать для крашения в насыщенные, темные то­ на, так как ткань приобретает жесткий гриф, а окраски непрочны к трению. Ткани, окрашенные пигментами, нельзя использовать для последующей вытравной печати. Необходимо весьма тщатель-

15

но следить за правильной работой оборудования. Особенно важно избегать миграции пигмента при сушке, которая приводит к подосатости и неровноте окраски. Разрушить же окраску пигментами или выровнять ее почти невозможно.

Экономистами США подсчитано, что, несмотря на эти недо­ статки, легкие ткани из хлопка типа батиста, а также смешанные ткани из хлопка с синтетическими волокнами значительно эконо­ мичнее окрашивать в светлые цвета пигментами, чем кубовыми п активными красителями. Пигменты целесообразно использовать также для крашения тесьмы и лент.

Крашение пигментами проводят только методом плюсования. Для плюсования рекомендуется использовать двухили трехвальные плюсовки, .причем ткань должна .погружаться в плюсовочную ванну не менее двух-трех раз. После плюсования ткань сле­ дует сначала подсушить до содержания влаги 55—65%. Для этой цели можно использовать воздушную сушилку. Окончательное вы­ сушивание ткани проводят на сушильно-ширильных машинах, на сушильных барабанах с регулируемой температурой первых сушильных цилиндров или же в воздушных сушилках. После суш­ ки рекомендуется провести термообработку ткани для завершения поликонденсации или полимеризации синтетической смолы.

В состав плюсовочной ванны помимо пигмента и предконденсата термореактивной синтетической смолы вводят катализатор, антившениватель, смачиватель и для предупреждения миграции пигмента во время сушки альгинат натрия. Учитывая определен­ ные трудности составления такой многокомпонентной системы в отделочном производстве, некоторые фирмы-изготовители выпус­ кают готовые составы для крашения пигментами.

Например, фирма «Гейги» (США1! выпускает плюсовочный со­ став под названием «Тинолит».

При крашении пигментными красителями предъявляются очень жесткие требования к грифу текстильного материала. Поэтому те связующие, которые с успехом могут быть использованы при пиг­ ментной печати, зачастую не применяются в крашении. Пленко­ образующие связующие должны давать бесцветную прозрачную пленку равномерной толщины. Пленка должна быть мягкая, но не клейкая, эластичная и устойчивая к старению, механическим и химическим воздействиям, а также к действию органических рас­ творителей. Кроме того, связующие должны легко образовывать устойчивую и однородную дисперсию, удобную в использовании и легко отмывающуюся от валов плюсовки.

Средой для переноса пленкообразующего связующего на ткань является вода. Следовательно, связующие могут быть использо­ ваны в виде раствора, в этом случае они должны обладать гидро­ фильными свойствами, или в форме водной дисперсии. Предпочте­ ние отдают водной дисперсии, так как при оптимальной концент­ рации сухого остатка 40—50% образуются системы с низкой вяз­ костью, в то время как растворы связующего той же концентра-

16

цмп имеют столь высокую вязкость, что непригодны для исполь­ зования. Лучшие результаты в отношении получения мягкого грифа имеют место при применении латексов на основе сополиме­ ров акрилонитрила. В этом случае после полимеризации на волок­ не образуется эластичная пленка из термопластичной смолы.

Повышенные требования предъявляются также в отношении устойчивости окрасок к сухому и мокрому трению, а также к стир­ ке с трением. Для получения высоких показателей прочности ок­ расок пигментами к сухому и мокрому трению предложены компо­ зиции, которые представляют собой водную дисперсию сополимера акрилового мономера — формула СН2= С (R)COOR' (R—Н или ме­ тил, R'—Н пли алкильный радикал с одним — шестью атомами углерода) — и оксазолина, имеющего следующую формулу:

R

R—сI— сн2

JO

* С

устойчивость окрасок к действию повторных стирок с трением и хорошая их светопрочность.

С этой же целью можно попользовать также сополимеры алкилакрилата с N-метилол- или N-(Ci- 4) алкоксиметилзамещеннымн алкенилгуанамина [13].

Фирмой БАСФ (ФРГ) проведены последования возможности более широкого использования в крашении пигментов, закрепляе­ мых с помощью различных связующих, и разработан комбиниро­ ванный однованный процесс крашения пигментами с одновремен­ ной несминаемой отделкой синтетическими смолами [14]. Процесс предназначается для крашения в светлые тона хлопчатобумажных тканей, а также тканей из смеси полиэфирного волокна с хлоп­ ком. При таком способе крашения расходы снижаются по сравне­ нию с обычными методами крашения и несминаемой отделки при­ мерно в два раза при обработке хлопчатобумажных тканей и в полтора раза ,при обработке тканей из смеси волокон [15, 16]. При этом достигается высокая яркость и .прочность окраски, мягкий гриф и хорошая дранируемость ткани.

Состав ллюсовочной ванны при работе | ’о такому.'апЪ’ррбу, мало отличается от состава раствора, применяемого; о'бьщнол-дляенеомн-

2—14Э7 I I7

паемой отделки тканей. В него входят сшивающий агент, напри­ мер N-метилольное соединение, катализатор, добавки на базе ак­ рилатов (пленкообразующне), смачиватель, антивспениватель, средство, предотвращающее миграцию красителя, и пигментный краситель (взамен оптического отбеливателя, обычно применяемо­ го при несминаемой отделке сорочечных тканей). Каждый из пе­ речисленных компонентов плюсовочной ванны оказывает опреде­ ленное влияние на качество несминаемой отделки и устойчивость получаемой окраски. Особенно велика роль плеикообразующнх и сшивающих агентов.

В качестве плен-кообразующих агентов используют высокомо­ лекулярные вещества, полученные при полимеризации мономеров. Обычно применяют не гомополимеры, а соединения, полученные в результате сополимеризации различных мономеров в оптимальном соотношении. Это различные эфиры акриловой кислоты, акрило­ нитрил, стирол и т. д. Кроме того, для достижения желаемых свойств пленки в макромолекулу сополимера вводят небольшое ко­ личество так называемых вспомогательных мономеров. Введение в макромолекулу соединений, несущих реакционноспособную груп­ пу, придает пленкообразующему связующему способность хими­ чески взаимодействовать с соседними макромолекулами с образо­ ванием сетчатой структуры или вступать во взаимодействие с субстратом. В качестве веществ, модифицирующих свойства плен­ ки,. используют соответствующие низкомолекулярные полифункцнональные соединения, например N-метилольные соединения.

Природа мономеров оказывает существенное влияние на свой­ ства получаемой пленки и, следовательно, на прочность получен­ ной окраски и гриф ткани. Если прочность получаемой окраски зависит от прочности пленки и от прочности ее связи с субстратом, то гриф ткани зависит от толщины пленки, ее клейкости и элас­ тичности. Эта зависимость имеет очень сложный характер, одна­ ко удалось установить корреляцию между температурой стекло­ вания используемого пленкообразующего и грифом обработанной им ткани [14]. Температура стеклования отдельных гомополиме­ ров (в °С) приведена ниже.

18

Критериями качества получаемой при набивке (З-медвфталоци- аниновым пигментом пленки были выбраны содержание красителя па субстрате, определенное по содержанию меди (в %); глубина цветового тона (в %); прочность окраски к трению в сухом состоя­ нии до и после стирки; жесткость грифа ткани до и после стирки.

Эти показатели определялись у хлопчатобумажной ткани (ру­ башечный поплин, масса 1 м2 120 г), оплюсованной составом, со­ держащим 125 г/л диметилолдигидроксиэтиленмочевины (45%-ный водный раствор), 90 г/л пленкообразующего, 4 г/л пигмента, 30 г/л антимиграционного средства (полиэфира), 3 г/л смачивате­ ля, 15 г/л кристаллического хлористого магния; 1 г/л хлористого аммония. Отжим 70—80%. Сушка при 120°С до 7—8% остаточ­ ной влажности, термофиксация в течение 5 мин. при температу­ ре 155°С.

Глубину цветового тона определяли по формуле Кубелки — Мунка. Жесткость грифа ткани оценивали по методу Ширли: об­ разец ткани размером 4 см по основе и 20 см по утку подвешива­ ли за узкий конец под углом 41,5° к горизонтали и измеряли рас­ стояние по горизонтали до отклонившегося от нулевой точки сво­ бодного конца. Для необработанной ткани оно составляло 4,5 см.

При изучении свойств пленок, полученных при использовании гомополимеров на основе метилакрилата, этилакрилата, н-бутил- акрилата и 2-этилгексилакрилата, характеризуемых температурой размягчения +8, —38, —42 и —85°С соответственно после одной, пяти и десяти стирок, наиболее удовлетворительные результаты получены при использовании и-бутилакрилата. Это подтверждают приведенные в табл. 4 данные о показателях устойчивости окрас­

С повышением температуры размягчения пленки снижается ее мягкость и эластичность, что неизбежно сказывается на грифе ткани. Кроме того, с ростом температуры размягчения пленки рас­ тет и ее гидрофильность. Однако корреляции между свойствами полученной пленки и ее гидрофильноетью установить не удалось. При испытании пленок с близкой температурой размягчения, но различной гидрофильноетью, полученных на основе сополимеров из 50% 2-этилгексилакрилата и 40% метилакрилата; 50% этнлакрилата и 40% 2-этилгексилакрилата; 65% этилгексилакрилата и

19