Улучшение качества текстильных изделий в значительной степени зависит от качества крашения и отделки.
Цель крашения - придать объекту определенный цвет, улучшить окраску, облагородить окраску менее ценных видов сырья путем их имитации под более ценные виды, устранить недостатки природной окраски (красноватость и желтизну) [1].
Современные технологии окрашивания текстильных материалов позволяют получить практически любое цветовое решение [1].
Кроме погружного крашения и тонирования, которое является традиционным, используется множество так называемых многослойных крашений - например, крашение "Сноу топ" (белый верх) - это сочетание окрашивания и отбеливания - светлые цвета красят с резервированием верхушки, в результате чего получаются так называемые "снежные вершинки" или "сноу топ", то есть основания и кончики ворса получаются разной окраски.
Также используется резервирование кончиков и на других цветах сырья. Это так называемый "Фрост - эффект" - кончики сохраняют свой оригинальный цвет после крашения [1].
В цвете кончиков и основания достигается яркое, бросающееся в глаза при применении люминисцентных красителей - это "Эффект бриза". Благодаря варьированию интенсивности распыления используемой краски и контролю над скоростью движения пульверизатора достигается необходимая динамика изменения цветового решения от центра к краям и получение нужной ширины и конфигурации окрашиваемой полосы.
Наряду с вышеописанным окрашиванием существует также окрашивание хребта с использованием отбеливания - нанесением светлого хребта (здесь возможно варьирование оттенка). Данный метод часто применяется на практике для устранения дефектов цвета [1].
Использование трафарета позволяет нанести на текстильные материалы любой нужный рисунок. При нанесении рисунка чаще всего применяются бумажные трафареты. Но с распространением двусторонних изделий в промышленности стали широко использоваться шелкография и химические трафареты.
Чаще всего выбирается краситель, который является темнее исходного материала, но можно также использовать и сырье, имеющее темную цветовую гамму - для этого вместо красителя применяют отбеливатель.
Существует также хаотичное (или фантазийное) окрашивание - это одновременное окрашивание материала в несколько цветов. Наиболее удачный результат достигается при использовании светлого материала.
Крашение текстильных материалов - трудоемкий процесс, требующий тщательного контроля. Перед крашением текстильных материалов проводят подготовительные операции: нейтрализацию и протравление [1].
Целью нейтрализации является придание определенного значения рН для регулирования поглощения протравляющих реагентов и создания благоприятных условий для окисления полупродуктов при крашении. Одновременно нейтрализация (уморение) повышает смачиваемость волокна и способствует удалению с него механических загрязнений.
Сущность нейтрализации заключается в обработке полуфабриката водным раствором щелочных реагентов (карбонатом и тиосульфатом натрия, раствором аммиака) в присутствии ПАВ.
Протравление. Цель этой операции - повысить сродство волокна к красителю. Усилить прочность окраски к действию света, влаги, трения, получить нужный и насыщенный тон окраски волокна [1].
В качестве протрав используют бихромат натрия или калия, железный купорос и медный купорос.
После выделки, крашения и отделки текстильные материалы становятся пригодными для изготовления из них текстильых изделий и называются полуфабрикатом. Полуфабрикаты, пригодные для изготовления текстильных изделий, должны обладать свойствами, которые позволяли бы сравнительно легко изготовлять из них изделия с сохранением приданных им формы и размеров, обеспечивали бы высокую. Кроме того, полуфабрикаты должны иметь красивый внешний вид, не должны изменять своих свойств во время эксплуатации или при хранении изделий из них, не должны оказывать вредного воздействия на кожу человека [1].
2.3Новые красители и способы крашения для целлюлозосодержащих волокон
Крашение льна. До 1990 г. в ассортименте применяемых для льна красителей на первом месте (до 80 %) стояли кубовые и кубозолевые отечественные красители. На втором месте в льняноотделочном производстве были активные красители, образующие химические связи с целлюлозой льна [7].
Однако активные красители отечественного производства плохо «выбираются» в аппаратах периодического действия и при промывке после печати наблюдается «захаживание» белого фона. За десятилетие (1990–2000 гг.) производство всех отечественных красителей резко сократилось, а выпускающие кубовые красители предприятия оказались за пределами России. В связи с этим возникла необходимость частичной замены кубовых и активных красителей в льняноотделочном производстве прямыми красителями [7].
Прямые красители — соли сульфокислот — обладают сродством к целлюлозным материалам и окрашивают их в водной среде в присутствии электролитов без протравы; удерживаются на волокне силами Ван-дер-Ваальса и водородными связями. Производство этих красителей развивается сейчас наиболее динамично. Совершенствуется ассортимент и выпускные формы прямых красителей на АО «Колорос» (Россия). Одновременно появились новые бесформальдегидные закрепители, позволяющие улучшить прочность окрашенных ими тканей к стиркам[7].
Прямые красители просты в применении, хорошо выбираются при маломодульном крашении (на красильно-роликовых машинах и аппаратах для крашения пряжи типа АКД), дешевы (в сравнении с кубовыми и активными). Основные их недостатки — невысокая устойчивость к мокрой обработке, что можно устранить, и невозможность применения в прямой печати.
Повысить устойчивость окраски можно при обработке окрашенного материала специальными закрепителями, например, текстильными вспомогательными веществами (ТВВ) катионного типа. Действие этих закрепителей основано на способности взаимодействовать с анионом красителя
(Кр) с образованием малорастворимого в воде соединения по схеме:
КрSO−3 Na+ + CH3COOK = KpSO−3 K+ + CH3COONa
Для крашения применяли красители ЗАО «Колорос» Для крашения использовали чистольняную ткань арт. 80-61, льнохлопкосиблоновую пряжу 50 Ч 2 текс, содержащую 22% льна, 35% сиблона и 43% хлопка и полульняную пряжу 73 текс. Закрепляли окраску после крашения бесформальдегидными препаратами нового поколения: Бикол (НПФ «Траверс», Россия) и Сандофикс FFN (фирма Клариант, Австрия). По данным фирмы Сандофикс FFN — производное алифатического полиамида катионного типа. Бикол —катионноактивный закрепитель, рекомендуемый для закрепления окраски на целлюлозных материалах. Крашение льняной ткани осуществляли по периодическому способу в ванне, содержащей (при модуле 1: 45) [7].
Закрепление Биколом проводили в ванне, содержащей 4,5% закрепителя от массы ткани и 40% -ю уксуную кислоту до рН = 5,5 ч 6,0, при 50 ± 2 ◦C в течение 30 мин с окончательной промывкой в горячей воде. Закрепление Сандофиксом FFN проводили в 3,5 %-м растворе при 30–40 ◦C в течение 5 мин, затем повышали рН до 7–8, введением 2 мл раствора кальцинированной соды (5 г/л) и обрабатывали в течение 15–20 мин при тойже температуре. Определяли устойчивость окраски к стирке при 40 и 60 ◦C (ГОСТ 9734-83), а также к поту (ГОСТ 9733-6-83) и к сухому и мокрому трению (ГОСТ 9733-24-83) [7].
Обработка окрашенной льняной ткани закрепителями позволяет повысить устойчивость окраски к мокрой обработке, на 2–3 балла, в результате чего окраска соответствует нормам ГОСТ 15908-87 (4/5/5 для особо прочной окраски и 4/4/4 для прочной окраски). Бикол оказался более эффективным закрепителем по сравнению с Сандофиксом FFN. Устойчивость окраски после обработки Биколом выше (в среднем) на 1,0–0,5 балла. Особенно эффективно применение Бикола для следующих марок прямых красителей: желтый К, алый, синий светопрочный, голубой светопрочный, оливковый светопрочный, черный22 [7].
Подтвердив возможность устранения основного недостатка прямых красителей (неустойчивость к стирке) и убедившись в пригодности их для крашения льняносодержащих материалов, определили оптимальные режимы подготовки к крашению прямыми красителями котонина (резаное льноволокно), льнохлопкосиблоновой и льнохлопковой пряж.
Крашение волокна (котонина) и пряжи проводили тремя способами:
I — крашение после предварительной отварки;
II — крашение после предварительного беления;
III — крашение с одновременным отбеливанием.
У образцов льняносодержащих материалов, окрашенных различными способами, определяли интенсивность окраски по коэффициентам отражения R. Больший коэффициент отражения для всех красителей, кроме желтого, соответствует меньшей интенсивности окраски.
Анализируя полученные данные с учетом визуальной оценки, установили зависимость колористических характеристик от способа крашения и субстрата.
При окрашивании прямым желтым К на всех видах текстильного материала (включая котонин) лучший результат — при крашении после предварительного беления; при одновременном белении и крашении окраска более тусклая с грязноватым оттенком, что отражено в меньших коэффициентах отражения; хуже всего окрашивается льнохлопкосиблоновая пряжа.
Прямой оранжевый К одинаково хорошо окрашивает все три льносодержащих материала и с ним меньше разница между способами крашения II и III. Аналогичные результаты для способов II и III получены при крашении прямым алым. При крашении с ним по способу I окраска получается более темная, но с грязноватым оттенком. При крашении прямым синим светопрочным хорошие результаты получены для I способа (т. е. с предварительной отваркой) для всех видов образцов, но особенно на котонине и льнохлопковой пряже [7].
Лучшие результаты крашения с голубым светопрочным получены для II способа (с предварительным белением) на льнохлопковой пряже и котонине. Для оливкового светопрочного одинаковая интенсивность окраски получается при обоих (I и II) способах крашения на всех видах текстильных материалов. Коричневым и черным красителями можно окрашивать материалы по III способу (одновременное беление и крашение); особенно хорошо окрашивается льняно-хлопко-сиблоновая пряжа и котонин. Применение закрепителей нового поколения (Бикол, НПФ «Траверс») обеспечивает получение окрасок, устойчивых к мокрым обработкам в соответствии с ГОСТом 15968-87 «Ткани чистольняные, льняные и полульняные» [7].
Лучший колористический эффект получается при крашении с предварительной подготовкой материала (отбеливание и частично отварка для оливкового, синего красителей). Одновременное беление и крашение приемлемо для черного и коричневого красителей.
Постоянно растущие требования, предъявляемые к эффективности отделки текстиля и качеству отделочных процессов, требуют инноваций как в конструкции оборудования, так и в технологии крашения [9].
Исходя из этих задач, красильное оборудование, позволяет без потери качества добиться существенной экономии воды и энергии в процессе крашения при минимальной загрузке оборудования.
Разработчики оборудования поставили задачу: нанести краситель при крашении методом выбирания из ванны с сохранением гидродинамического привода жгута полотна и в то же время оптимизировать затраты - использование воды, энергии, химикатов и времени - в производственном процессе. На традиционном эжекторном оборудовании полотно подается вместе с транспортирующей ванной из сопла в тканенакопитель. Красильная масса, которая не удерживается текстильным полотном, протекает через него на дно накопителя и вновь подается на всасывающую сторону насоса [9]. Новая концепция крашения тканей. В новой машине (рисунок 3) реализована концепция, которая, благодаря новому техническому решению - размещению сопла на восходящем участке и установке устройства для частичного обезвоживания полотна перед транспортирующим мотовилом, обеспечивает оптимальную способность текстильного материала удерживать красильный раствор и таким образом формирует ультракороткий модуль окраски.
Рисунок 3 – Ультракороткий модуль
Смоченное полотно раскрывается системой воздушной транспортировки и, проходя через синхронизированный раскладчик (рисунок 4), раскладывается в обезвоженном вращающемся накопителе. Последний обеспечивает транспортировку и щадящую обработку полотна в накопителе без использования дополнительного привода. Возможность щадящей обработки позволяет применять новую машину для отделки не только обычного тканого или трикотажного полотна, но и тканей со значительным включением эластана [9].
Рисунок 4 - Синхронизированный раскладчик
Использование модифицированной циркуляции раствора, не предусматривающей накопления красильной массы в накопителе, позволяет варьировать свободный объем ванны в зависимости от загрузки (100-180 кг) в диапазоне 200 - 360 л, благодаря чему возможна быстрая смена раствора и короткое время нагрева[11].
Рисунок 5 - Интегрированная система охлаждения/промывки
Интегрированная система охлаждения/промывки (рисунок 5), аналоговое дозирование, 100%-ный приготовительный бак, автоматическое растворение соли, а также полностью автоматизированная система управления обеспечивают, наряду с безупречными результатами процессов отбеливания и крашения, значительную экономию воды, энергии и технологического времени и в результате заметное повышение продуктивности [9].
Процесс крашения растворимыми в воде красителями характеризуется тем, что краситель субстантивно выбирается из водной среды на текстиль, чему благоприятствует и применение электролитов: хлорида натрия и сульфата натрия.
Крашение активными красителями.
Рисунок 6 – Красильные ванны
Субстантивное выбирание красителя и установление равновесия между концентрацией его на волокне и в красильной ванне (рисунок 6) зависит от модуля ванны, количества используемых электролитов и субстантивности используемых красителей. Как правило, на традиционном эжекторном оборудовании это равновесие устанавливается по истечении приблизительно 30 минут. После этого в зависимости от описанных выше условий осуществляется вытяжка 30-80% красителя на волокно[9].
Укороченный модуль ванны благоприятствует сдвигу равновесия в пользу красителя на волокне, причем данное равновесие устанавливается быстрее. После этого в ванну добавляются необходимые для фиксации красителя щелочи, порциями или путем дозирования в течение 60 минут и в заключение краситель фиксируется еще в течение 30 минут на волокне. Новое оптимизированное эжекторное оборудование и оптимизированный способ крашения хлопкового волокна, предполагают такое сокращение циркулирующего потока красильного раствора, которое позволяет сократить продолжительность крашения при высоких показателях экологичности и экономии энергозатрат.
Способ крашения. Растворенный в свежей воде или циркулирующем растворе краситель смешивается с половиной необходимого количества соли и добавляется путем линейного дозирования за несколько циркуляций. После дозирования красителя дается короткая выдержка, при этом готовится необходимый для фиксации раствор щелочи (предпочтительно соды) с другой половиной соли. В зависимости от способа крашения здесь может использоваться, как и при растворении красителя, свежая вода или циркулирующий раствор. Этот раствор также добавляется путем линейного дозирования за несколько циркуляций и крашение заканчивается через 45-60 минут. Предпочитаемой гаммой для этого способа являются средние и высокоактивные левафиксы, а также избранные ремазолы. Успешно проведены эксперименты с окраской хлопковых полотен красителями Procion H-EXL в светлые тона. Крашение заканчивается, как обычно, промывкой и мыловкой. Продолжительность обработки по указанному способу (от загрузки до выгрузки, включая отбелку, крашение и промывку) составляет 4 часа [9].
Рисунок 7 - Экспериментальный красильный цех
Вновь разработанный процесс оптимизирован в экспериментальном красильном цехе (рисунок 7). Наряду с быстрой сменой красильной ванны и малым временем нагрева техпроцесс обладает еще одним преимуществом: благодаря конструктивному размещению устройства для частичного обезвоживания перед оборотным мотовилом достигается эффект вымывания гидролизованного красителя, как это происходит при более высоком модуле ванны[9].
Новая технология позволяет использовать также и традиционный способ крашения при небольшом модуле ванны, с добавлением сначала соли, затем красителя и линейного или прогрессивного дозирования щелочи. При этом также достигается экономия воды, энергии и времени в сравнении с другим предлагаемым на рынке оборудованием, которое работает с модулем 1:6 и 1:10. Этой машиной удается также при крашении традиционным способом значительно сократить время занятости оборудования между загрузкой и выгрузкой, включая отбелку, крашение и последующую обработку.
Особо важную роль в предлагаемой технологии, так же как в любом процессе крашения, играет предварительная обработка текстильного материала. Для последовательного достижения эффективности рекомендуется проводить высокотемпературную отбелку с заключительным промывочным процессом. При этом модуль ванны может быть увеличен до 1:8, без ущерба для функциональности. Это возможно и при проведении отбелки при температуре 98°С [9].
Заключение
Крашение текстиля может производиться на разных этапах его производства: на крашение могут поступать текстильные материалы в виде ткани, трикотажа, пряжи, волокон, ленты.
Можно окрашивать исходный волокнистый материал до его прядения. Такой метод отличается хорошим проникновением красителя и часто применяется для крашения шерсти.
В курсовой работе были решены следующие основные задачи:
- выделение теоретико-методологические основ современного состояния процессов крашения текстильных материалов;
- охарактеризована структура процессов крашения;
- рассмотрены пути развития процесса крашения;
- обобщены полученные в работе результаты.
Окраска - первейшее соображение, возникающее у потребителя при выборе ткани или другого изделия. Глаз человека способен обнаружить малые различия в окраске ткани, поэтому производитель ткани должен обеспечить равномерность (ровноту) ее окраски. Как правило, свойство равномерности гораздо важнее для окраски, чем для любого другого вида химической отделки. Если распределение умягчителя в ткани неравномерно, то потребитель этого не заметит, поскольку такая неравномерность не сказывается на свойствах ткани, важных для потребителя. С другой стороны, даже неискушенный наблюдатель заметит неравномерность окраски.
Кроме того, важен контроль постоянства окраски при переходе от одной партии красителя к другой или в пределах одного куска ткани, поскольку различия в окраске соседних элементов швейного изделия проявятся почти неизбежно. Отсутствие метамеризма, т.е. свойства двух цветовых оттенков совпадать при освещении одним источником света и различаться при освещении другим источником, также должно учитываться при крашении материалов. Устойчивость окраски определяет, насколько охотно будет пользоваться данным текстильным изделием потребитель. Окраска ткани должна сохраняться в течение срока службы изделия, но в некоторых случаях она может блекнуть, оставаясь приятной на вид. Важна также устойчивость окраски материала при мокрых обработках, стирке, химической чистке, трении, воздействии света, пота, атмосферных загрязнителей, погодных условий и других неблагоприятных факторов. Назначение конкретного текстильного изделия определяет требуемые степень, характер и устойчивость его окраски. Получение устойчивой к химическим и физико-механическим воздействиям ровной окраски с заданной колористической характеристикой (интенсивность окраски, цвет, оттенок) является основным требованием, предъявляемым к качеству текстильного материала. Для достижения приемлемых ровноты и устойчивости окраски учитываются такие переменные, как температура, давление, количество красителей и текстильно-вспомогательных веществ, а также свойства волокон.