Крашение и печатание пигментами

⇐ ПредыдущаяСтр 24 из 31Следующая ⇒

Пигменты имеют ряд преимуществ перед другими красящими веществами, используемыми для колорирования текстильных материалов:

– универсальность ― возможность применения для крашения и печатания тканей и трикотажа практически любого волокнистого состава;

– исключение из технологической цепочки операций промывки и последующей сушки текстильных полотен, что обусловливает малоотходность и малозатратность технологий колорирования;

– многовариантность технических и художественно–колористических решений (печать под серебро, перламутр, получение лощеного, лакового эффектов, объемная печать и пр.);

– широкая цветовая гамма и высокая устойчивость получаемых окрасок к свету и мокрым обработкам.

Благодаря отмеченным свойствам технологии колорирования пигментами, особенно, пигментная печать вошли в число наиболее приоритетных в области красильно–отделочного производства текстильной промышленности. Так, в настоящее время пигментами печатают более 50 % всех хлопчатобумажных и хлопколавсановых тканей, выпускающихся в России в напечатанном виде.

Пигменты представляют из себя нерастворимые в воде и растворах кислот и щелочей неорганические (оксиды различных металлов, металлические порошки, микрокристаллическая сажа) и органические красящие вещества.

К органическим пигментам относятся, в основном две группы соединений: собственно пигменты, т.е. красящие вещества, не содержащие групп, придающих растворимость, и лаки.

Среди пигментов большую часть составляют моноазо– и дис-азопигменты (преимущественно пигменты красных и желтых цветов).

Типичная формула моноазопигмента имеет вид:

В качестве пигментов находят также применение некоторые полициклические кубовые красители, отдельные тиоиндигоиды (марки “В”), фталоцианиновые пигменты, нитрозо–пигменты и др.

Ниже представлены структурные формулы некоторых пигментов.

Пигмент ярко–голубой фталоцианиновый К

Пигмент оранжевый прочный

Пигмент красный

Лаки представляют собой нерастворимые соли водорастворимых анионных и катионных красителей. К ним относятся кальциевые и бариевые соли кислотных азокрасителей, фосфорно–вольфрамовые и фосфорно–молибденовые комплексы основных красителей (фаналевые лаки).

Одним из основных требований, предъявляемых к качеству пигментов являются высокая степень дисперсности и однородность. Пигменты отечественного ассортимента содержат 95–97 % частиц размером 0, 6–2 мкм. Степень дисперсности определяет не только чистоту и насыщенность окраски, но и ее устойчивость к трению. Последний показатель резко ухудшается из–за того, что размер частиц (свыше 2 мкм) будет превышать толщину пленки связующего. Пигменты для крашения и печатания имеют вид водных высокодисперсных паст, содержащих 15–35 % красящего вещества, и маркируются индексами “ТП”.

Процессы, протекающие при колорировании текстильных материалов пигментами, отличаются от тех, что происходят при использовании ранее описанных красителей, поскольку пигменты не проявляют сродства к волокну и не диффундируют во внутреннюю структуру субстрата. Они закрепляются на текстильных материалах путем приклеивания к внешней поверхности элементарных волокон с помощью специальных связующих веществ, образующих при тепловой обработке полимерную пленку. Так как связующее в значительной степени определяет качество окраски или печатного рисунка, а также гриф ткани, к нему предъявляются особые требования.

Пленка связующего должна обладать хорошей адгезией к частицам пигмента и волокну, должна быть бесцветной, эластичной, не должна растворяться в воде, водных растворах кислот и щелочей, размягчаться при действии органических растворителей, должна быть устойчива к действию света, тепла, окислителей и не изменять своих свойств со временем.

Подобрать индивидуальное полифункциональное соединение, удовлетворяющее всему комплексу требований, чрезвычайно трудно. Поэтому на практике чаще всего используют комбинацию из термопластичного полимера в виде латекса (водная дисперсия полимера) и полифункционального термореактивного мономера. Одни служат для образования прозрачной эластичной пленки (пленкообразующие), другие ― для образования пространственной сетчатой структуры (сеткообразующие), обеспечивающей прочную связь текстильного материала с пленкой, в которой распределены частицы пигмента.

В настоящее время в качестве пленкообразующих веществ используются полимеры в виде высокодисперсных латексов, получаемые из ненасыщенных мономеров винилового ряда и изоцианатов. В табл. 10 приведена характеристика мономеров, используемых для

Таблица 10

Название мономера	Химическое строение мономера	Характеристика пленки
Температура стеклования, ⁰C	Жесткость
Эфиры акриловой кислоты		+5 –54	R—CH₃— средней жесткости R—C₃H₇— мягкая
Метиловый эфир метакриловой кислоты		+106	жесткая
Акри-ло- нитрил		+97	жесткая
Винилацетат		+32	жесткая
Акрил-амид		+165	очень жесткая
Бута- диен		–102	мягкая
Стирол		+100	жесткая
Изоцианат (уретан)			мягкая

получения пленкообразующих латексов. Из таблицы видно, что жесткость пленки определяется температурой ее стеклования: чем ниже температура стеклования, тем мягче пленка. Кроме жесткости при выборе пленкообразующего вещества учитывают адгезионную способность по отношению к тому или иному волокну, свето– и теплостойкость, устойчивость к стирке и химчистке.

Латексы на основе акриловой и метакриловой кислот в зависимости от заместителей (R) дают пленки различной жесткости, но все обладающие хорошей свето– теплостойкостью.

Бутадиеновые латексы дают мягкие пленки с хорошей адгезией к синтетическим волокнам и их смесям с натуральными, в то же время быстро стареют (желтеют и разрушаются). Пленки на основе полиуретанов отличаются мягкостью, устойчивы к свету, стирке, химчистке, закрепляются при более низкой температуре (110 °С, 8–10 мин), но пока сравнительно дороги.

На практике часто комбинируют связующие различной природы, добиваясь необходимого качества печати. Но наибольшее применение находят связующие на основе акрилатов, которые входят в большинство рецептов.

В качестве сеткообразующих компонентов нашли применение предконденсаты термореактивных смол — гидроксиметильные производные мочевины (I) и меламина (II).

(I)

карбамол карбамол ЦЭМ

(II)	R— CH₂OH (метазин), СH₂O(CH₂)₂OH (гликазин)

заменены эфирными группировками

Подобные соединения при термообработке образуют трехмерную полимерную сетку и химически связываются с пленкообразующим полимером, а также с полимерами волокон (целлюлозные, белковые, полиамидные), содержащими нуклеофильные группы (ОН, NН₂). В настоящее время в связи с повышением экологических требований, формальдегидсодержашие предконденсаты термореактивных смол (ПТРС) заменяются бес– или низкоформальдегидными препаратами. Так, в препаратах последнего поколения метилольные группы

заменены эфирными группировками

где R = —CH₃, —CH₂CH₂CH₃ и др., что существенно снижает уровень свободного формальдегида как в самом продукте, так и в ткани после печати. Это позволяет отнести такие препараты к низкоформальдегидным. Кроме того, имеются ПТРС, не содержащие метилольных групп и являющиеся бесформальдегидными препаратами.

Образование трехмерной полимерной сетки из предконденсатов термореактивных смол и их реакции с пленкообразующим полимером и волокном возможно только при наличии катализатора, роль которого выполняют чаще всего хлорид или сульфат аммония или органические кислоты, такие как уксусная или щавелевая.

Печать пигментами

Наиболее широко, как уже отмечалось, пигменты применяются при печатании текстильных материалов. С их помощью можно получать на тканях яркие и сложные рисунки с четкими контурами. Получаемые окраски отличаются высокой светостойкостью к действию окислителей и восстановителей.

Основными проблемами, которые приходится решать технологам при печати пигментами, являются достижение необходимой устойчивости к сухому и мокрому трению и исключение излишней жесткости ткани. Эти проблемы обусловлены в значительной степени исключением из технологического цикла операции промывки и присутствия на ткани загустителя, который вместе с пигментом прочно фиксируется на волокне с помощью связующего. Поэтому решение указанных проблем, прежде всего, сводится к правильному выбору загустителя печатных красок. Наиболее предпочтительно применение двух типов загустителей: 1) эмульсионных, не содержащих сухого остатка и полностью удаляющихся на стадии сушки; 2) водорастворимых полимерных загустителей с очень высокой загущающей способностью, что обеспечивает малое содержание в загустке и, соответственно, на напечатанной ткани твердого вещества.

Эмульсионные загустки типа “масло в воде” с содержанием уайт–спирита 750–800 г/кг плодотворно использовались долгие годы и давали хорошие результаты по качеству печати. В настоящее время они не используются из–за повышенной взрыво– и пожароопасности, а также загрязнения воздуха рабочей зоны и атмосферы парами уайт–спирита.

Из водорастворимых полимерных загустителей хорошо себя зарекомендовали загустки из метилцеллюлозы и высоковязких альгинатов. Однако наилучшие результаты по замене эмульсионных загустителей получены при использовании редкосшитых полимеров на основе солей полиакриловых кислот и их сополимеров. При этом чаще всего используются соли аммония, так как во время сушки и термофиксации после печати аммиак улетучивается и остается собственно поликислота. Преимущество использования именно аммонийных солей состоит в том, что, во–первых, поликислоты отличаются плохой растворимостью в воде и не набухают — это оказывает положительное влияние на устойчивость отпечатков к физико–химическим воздействиям и, во–вторых, служат катализаторами реакций смолообразования ПТРС и их взаимодействия с волокном и пленкообразующими веществами. К недостаткам синтетических загустителей относится их чувствительность к электролитам. Из–за этого необходимое количество применяемого синтетического загустителя определяется качеством воды, используемых пигментов и связующих.

Помимо основных компонентов — пигментного красителя, связующего, загустителя и регулятора рН, в состав печатной краски могут входить пеногасители, эмульгаторы, мягчители и другие вещества, улучшающие печатно–технические свойства печатного состава.

Технология пигментной печати очень проста: нанесение печатного рисунка, сушка, термофиксация. Большинство известных европейских и российских фирм разрабатывают и предлагают текстильщикам свои строго подобранные композиции для приготовления печатных красок на основе пигментов. Например, печатная краска на основе продуктов АО “Пигмент” имеет следующий состав, г/кг:

Пигмент “ТП”	— 20–60
Эмультекс 5БН (пленкообразующий компонент)	— 300–350
Фиксатор (сеткообразующий компонент)	— 10
Аммиак (25 %–й раствор)	— 0–14
Пластитекс 2МД (акриловый загуститель)	— 120
Вода умягченная	— до 1000

После нанесения печатного состава ткань высушивается и подвергается термообработке при температуре 145–150 °С в течение 5 минут или 160–150 °С — 2–3 минуты.

Крашение пигментами

Применение пигментов для крашения текстильных материалов пока не нашло такого широкого распространения, как для печатания. В основном пигменты используются в непрерывном крашении для получения светлых и пастельных тонов. Преимуществами крашения пигментами по сравнению с другими классами красителей является простота их использования, возможность совмещения крашения с заключительной отделкой, экономия водных и энергетических ресурсов, а также получение окрасок с высокими показателями по светостойкости, что является очень важным для тканей, окрашенных в светлые тона. К основным проблемам при крашении пигментами относятся получение мягкого грифа ткани при высокой устойчивости окрасок к трению и достижение равномерности окрасок за счет исключения миграции пигмента и связующего. Если первая из обозначенных проблем может быть решена и решается за счет использования наиболее подходящих связующих и мягчителей, то для получения равномерных окрасок, кроме “химических” аспектов, необходимо использовать и технологические приемы. Дело в том, что пигменты и связующие не имеющие сродства к волокну, равномерно распределяются на стадии пропитки, но на стадии сушки с потоком испаряющейся воды могут мигрировать из внутренних зон к периферии. Миграция будет усиливаться в случае неравномерного температурного поля сушилки и неравномерности отжима на плюсовке. Ингибирование миграции может быть достигнуто за счет более сильного отжима, быстрой и равномерной подсушки, например, с помощью ИК–излучения, а также за счет введения ингибиторов миграции. Ингибиторы должны быть очень эффективными и обеспечивать снижение миграции при низких концентрациях их в растворе, чтобы не придать ткани излишнюю жесткость.

Технология крашения, совмещенного с заключительной отделкой, строится следующим образом: ткань плюсуют при температуре 30–40 °С композицией, содержащей пигмент (0, 5–5, 0 г/л), мягчитель (5–10 г/л), пленкообразующий компонент (100–150 г/л), сеткообразующий компонент (30–60 г/л), катализатор, антимигрант, пеногаситель, затем ткань сушат и термофиксируют при температуре 140–150 ° в течение 3–4 мин.

В настоящее время появилась новая концепция непрерывного крашения пигментами, разработанная фирмой CIBA. В отличие от обычного непрерывного пигментного процесса крашения новая технология предусматривает использование всего лишь одного продукта — Jrgaphor SPD, который содержит в себе и пигмент, и все необходимые добавки. Для получения готового к использованию и устойчивого красильного раствора достаточно смешать Jrgaphor SPD с водой. Во всем остальном технология крашения такая же, как и при использовании обычных пигментов. Возможно, что продукты Jrgaphor SPD дадут новый импульс к расширению применения пигментов в крашении различных текстильных материалов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. В чем состоят преимущества применения пигментов для колорирования текстильных материалов?

2. Какие требования предъявляются к красящим веществам, используемым в качестве пигментов для текстильного колорирования?

3. Каким образом пигменты фиксируются на волокне?

4. Какие требования предъявляются к связующим для пигментной печати?

5. С какой целью в красильные и печатные составы вводятся предконденсаты термореактивных смол, хлориды магния или аммония?

6. С какой целью проводят термообработку при крашении и печатании пигментами?

7. Чем обусловлена экономическая и технологическая выгода применения пигментов в совмещенных с заключительной отделкой способах?

⇐ Предыдущая 19 20 21 22 232425 26 27 28 Следующая ⇒