Крашение дисперсными красителями

ДИСПЕРСНЫЕ КРАСИТЕЛИ, спец. неионные красители для гидрофобных  волокон, используемые при крашении в виде высокодисперсных водных суспензий. Не содержат групп, придающих р-римость  в воде, вследствие чего она очень  низка (при комнатной т-ре в 1 л  воды растворяется от долей до неск. мг красителя). Молекулы дисперсных красителей имеют небольшие размеры (мол. м. 250-500). Применяются дисперсные красители  при крашении полиэфирных, полиамидных  и ацетатных волокон, реже - полиакрилонитрильных (в светлые тона), а также при  печатании по тканям гл. обр. из полиэфирных  и ацетатных волокон. Дисперсные красители -единств. группа красителей, пригодных для окрашивания полиэфирных  и ацетатных волокон. Обеспечивают получение окрасок полной цветовой гаммы. В процессе крашения молекулы дисперсных красителей, перешедшие в  р-р, сорбируются волокном и диффундируют в глубь него с образованием твердого р-ра в полимере. Краситель удерживается в полимере гл. обр. силами Ван-дер-Ваальса, в отдельных случаях - водородными  связями. Выпускают дисперсные красители  в виде тонкодисперсных порошков, гранул или в жидкой форме (в т. ч. паст) с размером осн. массы частиц не более 1 - 2 мкм; в их состав входят также вспомогат. в-ва, способствующие сохранению дисперсности при применении и хранении.

Основные группы дисперсных красителей. По хим. строению дисперсные красители - гл. обр. азокрасители и антрахиноновые красители, реже - стириловые, хинофталоновые красители, нитродифениламины, ароиленимидазолы, антрапиридоны и др. Дисперсные азокрасители обеспечивают гамму цветов от желтого  до темно-синего. В осн. представлены моноазокрасителями - производными 4-аминоазобензола, дающими окраски оранжевых, красных, фиолетовых, темно-синих цветов, напр., алый Ж (ф-ла I) и бордо 2С (II). Получение  широкой цветовой гаммы достигается  изменением характера и положения  заместителей в молекуле. Большинство  моноазокрасителей содержит (в остатке  диазосоставляющей) в пара-положении  к азогруппе NO2 - гpyппy, углубляющую цвет. Углублению цвета способствует также введение электроноакцепторных заместителей (CN, NO2, одного атома Сl или Вr) в положения 2 или 2,6 к азогруппе или электронодонорных заместителей (алкилов, алкокси- и ациламиногрупп) в остаток азосоставляющей. Электроноакцепторные заместители (CN, ОСОСН3) в алкиламиногруппах азосоставляющей, понижая основность атома N аминогруппы, приводят к повышению цвета. Гидроксиазокрасители (ОН-группа в орто- или пара-положении к азогруппе) применяют ограниченно для получения цветов от желтого до красного. Более яркие желтые цвета обеспечивают стириловые, хинофталоновые красители, ароиленимидазолы. Практич. значение имеет и небольшое число дисазокрасителей, преим. желтого и оранжевого цветов, напр., желтый прочный 4К (III). К дисперсным красителям относятся моноазокрасители. содержащие первичные аминогруппы, способные диазотироваться на волокне и сочетаться с азосоставляющими (диазотирующиеся дисперсные красители), напр., диазочерный С (IV). Однако, ввиду сложности крашения, эти красители используют редко, гл. обр. для получения на ацетатных тканях прочных черных окрасок.

Антрахиноновые красители  обеспечивают гамму красных, фиолетовых, синих и бирюзовых цветов, напр., розовый Ж (ф-ла V) и синий К - смесь соединений с основным компонентом ф-лы VI.

Они представлены: 1-амино-4-гидроксиантрахиноном и его замещенными, к-рые содержат в положении 2, напр., атом Вr, группы ОСН3, О(СН2)6ОН или ОС6Н5 и дают розовые и красные окраски; 1,4-диаминоантрахиноном и его производными, содержащими N-алкильные (или арильные), N,N-диалкильные, 5-нитро-, 2,3-дихлор- или 2-алкоксигруппы и обеспечивающими гамму цветов от красно-фиолетовых до сине-зеленых; синими красителями на основе 1,4,5,8-тетразамещенных антрахинона, содержащих группы ОН, NO2, NH2 или NHR (R - алкил, арил). Т. к. индивидуальные зеленые, коричневые, серые и черные дисперсные красители отсутствуют, для получения окрасок указанных цветов готовят смесовые композиции. Наиб. практич. значение имеют дисперсные красители для полиэфирного волокна. Поскольку в процессах крашения и отделки это волокно подвергается высокотемпературным обработкам, к окраскам дисперсных красителей предъявляется требование высокой устойчивости не только к свету, но и к сублимации. Светостойкость окрасок повышается при введении в молекулу дисперсного красителя электроноакцепторных заместителей, снижающих основность атома N в аминогруппе, а устойчивость к сублимации - при увеличении размера и полярности молекулы. В случае моноазокрасителей повышение устойчивости окрасок достигается введением в остаток диазосоставляющей в орто-положение к азогруппе Cl, Br, CN, в пара-положение - NO2, в пара-положение остатка азосоставляющей - N,N-диацетоксиэтиламино-, N-этил-N-цианоэтиламино-, N-цианоэтил-N-ацетоксиэтиламиногрупп; в ряду антрахиноновых красителей вводят, напр., атомы галогена. Светостойкость окрасок зависит также от хим. природы и физ. св-в волокна. Окраски многих дисперсных красителей на полиамидном волокне менее светостойки, чем на ацетатном и полиэфирном. В особые группы выделяют металлсодержащие и активные дисперсные красители, предназначенные для прочного окрашивания полиамидных волокон. Металлсодержащие дисперсные красители - металлкомплeксные соед., содержащие один атом Сr или Со на две молекулы моноазокрасителя, напр., дисперсный красный СМП (ф-ла VII, М - металлсодержащий, П - для полиамидных волокон).

Они превосходят  обычные дисперсные красители по устойчивости окрасок к свету  и мокрым обработкам, уступают по яркости  и ровняющей способности. Используются преим. для получения темных тонов. Дисперсные активные красители (азокрасители и антрахиноновые красители, имеющие  активные группы) сочетают хорошие  ровняющие св-ва дисперсных красителей с высокой устойчивостью окрасок  к мокрым обработкам (см. также Активные красители).

Технология крашения. Процесс проводят в присут. 1 - 2 г/л  анионоактивного ПАВ, обычно диспергатора НФ [метилен-бис-(нафталинсульфоната)динатрия]. По периодич. схеме процесс осуществляют при повыш. т-ре: ацетатное волокно  не выше 85 °С, полиамидное, триацетатное и полиакрилонитрильное при 98-100°С, полиэфирное при 130°С под давлением  и рН 4,5-5,5 (т. наз. высокотемпературный  способ). Триацетатное и полиамидное  волокна можно также окрашивать под давлением при 115-120°С. Реже полиэфирное  волокно окрашивают при 98-100°С в присут. переносчика, в качестве к-рого используют, напр., о- и п-фенилфенолы, дифенил, эфиры  бензойной и салициловой к-т, производные  нафталина; переносчик, изменяя состояние  волокна и красителя, способствует увеличению скорости диффузии и сорбции  дисперсного красителя волокном. Крашение диазотирующимися дисперсными  красителями проводят вначале обычным  периодич. способом, после чего осуществляют диазотирование красителя на ткани  при ~ 15°С в р-ре, содержащем NaNO2 и НСl, а затем - азосочетание, напр., с 2-гидроксинафтойной к-той. По непрерывной схеме окрашивают ткани из полиэфирного волокна и его смесей с хлопковым или вискозным, используя термозольный способ: сначала ткань "плюсуют" (пропитывают и отжимают) в ванне, содержащей, кроме красителя и ПАВ, загуститель, напр., алъгинат Na, затем сушат при 120-140 °С и нагревают (термозолируют) ~ 1 мин при 190-210°С. Крашение металлсодержащими дисперсными красителями осуществляют в присут. неионогенного ПАВ, напр., полиоксиэтилированного алкилфенола, при рН 8,0-8,5 ок. 100°С; в конце крашения вводят сульфат или ацетат аммония. Процесс можно проводить под давлением, использовать красители для печатания по тканям из полиамидных волокон, иногда - из триацетатных. При использовании активных дисперсных красителей процесс проводят сначала в кислой среде (рН 3,5-4,0), когда красители не проявляют активных св-в и ровно окрашивают подобно дисперсным красителям, а затем в слабощелочной (рН 10,0-10,5), в к-рой красители взаимодействуют с волокном с образованием ковалентных связей. Активные дисперсные красители применяют также для печатания по полиамидным тканям. Различия в условиях крашения разными способами настолько значительны, что краситель, пригодный для одного из способов крашения, м. б. неприемлем для другого. Напр., для термозоль-процесса с высокими т-рами фиксации требуются дисперсные красители с высокой устойчивостью к сублимации, для термопечати - с низкой устойчивостью к сублимации, т. к. рисунок переносится на ткань с бумажной подложки в результате сублимации красителя при нагревании. При крашении в присут. переносчика необходимы дисперсные красители с повыш. светостойкостью, т. к. переносчики могут ее понизить, при крашении изделий из текстурированных нитей - красители с хорошими миграционными св-вами и способностью скрывать структурную неоднородность волокна.

 ===

Исп. литература для  статьи «ДИСПЕРСНЫЕ КРАСИТЕЛИ»: Химия  синтетических красителей, пер. с  англ., т. 3, Л., 1974, с. 2029-2091; Чекалин М. А., Пассет Б. В., Иоффе Б. А., Технология органических красителей и промежуточных  продуктов, 2 изд., Л., 1980, с. 249-50, 319-23, 379-84; Мельников Б. Н., Виноградова Г. И.. Применение красителей, М., 1986, с. 43, 156-165; Гордон П., Грегори П., Органическая химия красителей, пер. с англ. под  ред. Г. Н. Ворожцова, М., 1987. с. 28, 297-99, 327-28. Г. И. Шилова.

Технология печатания  полиэфирных тканей дисперсными  красителями

1 Печать на машине с сетчатыми шаблонами фирмы «Stork» типа RD-IV

1. нанесение печатной краски состава , г/кг:

дисперсный краситель 5-35

кислотодонорный агент (щавелевая, уксусная кислота) до рН 5-6

окислитель (Рапидопринт  XRG или лудигол) 10

ускоритель фиксации (Рапидопринт RE)   15

СНТ-Пеногаситель BS 1

Маточная загустка из Присулона СМ 5-10   до 1000

2. Сушка в печатной сушилке при температуре 120-130 С
2. зреление перегретым паром в зрельнике фирмы «Ариоли» при температуре 175-180 С в течение 6-7 мин
3. промывка и сушка

а) промывка и сушка  тканей на линии фирмы «Кляйневеферс»:

замочка в пропиточной  коробке водой (Т=15-25 С) ;

промывка спрысками  водой (Т=45-50 С) ;

промывка в промывной  части линии:

1 ванна – теплая  вода (Т=45-50 С);

2 ванна – щелочно-восстановительный  раствор, содержащий дитионит  натрия 2,0 г/л, гидроксид натрия  – 2,0 г/л, и СМС – 0,5 г/л  (Т=55-60 С);

Ванна релаксации – раствор, содержащий гидроксид  натрия – 3,0 г/л и СМС – 1,5 г/л (Т=70-75 С) ;

3. ванна – горячая вода (Т=55-65 С)

4 ванна – теплая  вода (Т=50-55 С);

4. ванна – холодная вода (Т=20-30 С);

Сушка в сушильной  камере.

К наиболее перспективным  технологиям прямой печати следует  отнести пенную печать. Преимущества пенных составов заключается в том, что их использование обеспечивает экономии энергии воды, химматериалов, снижает негативное влияние на окружающую среду. Исследования по применению пенных составов для колорирования текстыльных  полотен особенно активно начали проводить в 80-е годы прошлого столетия. В то же время в США, Германии и других странах началось промышленное использование пенных технологий. Особенно эффективным оказалось пеноколорирование ковровых изделий. По данным одной из известных в Германии фирм по пеноколорированию ковров и других текстильных изделий только экономия загустителя при узорчатой расцветке ковров дает возможность получить годовой эффект в размере 5 млн марок при выпуске около 7 млн м2 коврового полотна. При этом также снижается приблизительно в 2,5 раза расход тепловой и почти в 3 раза электроэнергии.

К настоящему времени  разработаны и используются пенные составы для печати дисперсными  красителями.

При этом ( по данным журнала «Colourage» ) экономия загустителя составляет 50-60%, выход красителя увеличивается на 3-12% для активных, на 8-13% - для дисперсных. Во всех случаях наблюдается значительное улучшение грифа напечатанных тканей и повышение прочности окрасок.

В настоящее время  переход на энерго- и водосберегающие  пенные технологии становится особенно актуальным.  Многие современные  марки печатных машин снабжены специальными пеногенерирующими устройствами, что  дает реальную возможность применения пенной печати.

Однако трудно рекомендовать конкретные составы  для пенной печати текстильных материалов разного волокнистого состава с  использованием тех или иных красителей. Для каждого варианта необходимы дополнительные исследования и производственные испытания. 

Печатание способом переноса (термотрансферная печать)

Печатание способом переноса является разновидностью прямого  вида печатания. При печатании способом переноса краситель сначала наносят  на подложку, а затем с помощью  тепловых или других воздействий  переносят на колорируемый текстильный  материал.

Нанесение узорчатого набивного изображения с использованием временного бумажного или пленочного носителя рисунка ( или с «подложки») представляет собой современный  и перспективный вариант технического решения художественно-колористического оформления внешнего вида различных  текстильных материалов.

Перенос осуществляется при нагревании сухим теплом (печатание  способом термопечатания) или через  водную фазу ( печатание способом влажного переноса). К термопечатанию относится  сублимационный и термохимический  способы.

Способ влажного переноса в настоящее время утратил  свое значение и в промышленности практически не используется.

Способ сухого термопечатания (сублимационный способ) в настоящее время достаточно широко используется на текстильных  предприятиях. Он основан на применении дисперсных красителей, которые при  нагревании сублимируются, то есть переходят  в газовую фазу, и поглощаются  волокном из этой фазы. Первоначально  способ предназначался для печатания  полиэфирных и триацетатных волокнистых  материалов, так как при использовании  этих красителей были достигнуты лучшие результаты по устойчивости окрасок  и в колористическом соотношении. Позже сублимационный способ применили  для печатания полиамидных и  полиакрилонитрильных волокон.