CC BY
39
ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
УДК 675.026
И. Ш. Абдуллин, Ф. С. Шарифуллин, Р. Ф. Гайнутдинов,
А. П. Кирпичников
АНАЛИЗ АССОРТИМЕНТА КИСЛОТНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ ДЛЯ КРАШЕНИЯ МЕХОВЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ УТЕПЛЕННОЙ СПЕЦОДЕЖДЫ
Ключевые слова: кислотные красители, меховая овчина, плазма, технология, крашение, физико-механические свойства.
В работе проводится анализ ассортимента кислотных красителей, которые предлагают использовать предприятия - производители в последние годы. По количеству марок в мировом ассортименте кислотные красители занимают первое место. В отечественном ассортименте насчитывается более 60 наименований кислотных красителей, ими окрашивают мех, кожу, белковые волокна. Традиционно применяемые красители для меха не могут дать желаемых результатов и значительного расширения области их применения. Предлагается применять модифицированные кислотные красителей, с использованием потока плазмы высокочастотного емкостного разряда, которые позволяют улучшить выбираемость и комплекс физико-механических свойств меховой овчины после их крашения модифицированными красителями.
Keywords: acid dyes, fur sheepskin, plasma technology, dyeing, physical and mechanical properties.
The paper analyzes the range of acid dyes that offer use of the enterprise - manufacturers in recent years. By the number of brands in the world assortment of acid dyes occupy the first place. In the domestic portfolio, there are over 60 types of acid dyes, dye their fur, skin, protein fibers. Traditionally used for fur dyes can not produce the desired results and a significant expansion of their application. It is proposed to apply the modified acid dyes, using a flow of high-frequency capacitive discharge plasma, which can improve selectable and complex physical and mechanical properties of Sheepskin after dyeing modified dyes.
Для крашения меха в основном используют кислотные красители, кислотно-протравные, кислотные металлокомплексные, окислительные, кубовые, прямые и сернистые и красители. Одну из наиболее важных групп составляют кислотные красители [1,2].
Кислотный краситель - органический краситель, содержащий функциональные кислотные группировки в молекуле (сульфогруппы, карбоксильные группы и др.) и имеющие кислую среду раствора. Кислотными красителями также называют водорастворимые соли органических кислот, главным образом сульфо- , реже - карбоновых кислот, иногда соли фенолов.
На основе проведенных аналитических исследований установлено, что по количеству марок в мировом ассортименте кислотные красители занимают первое место. В настоящее время в отечественном ассортименте насчитывается более 60 наименований кислотных красителей, ими окрашивают мех, кожу, белковые волокна [3].
Проведем анализ ассортимента кислотных красителей, которые предлагают использовать предприятия - производители в последние годы. По количеству марок в мировом ассортименте кислотные красители занимают первое место. В отечественном ассортименте насчитывается более 60 наименований кислотных красителей, ими окрашивают мех, кожу, белковые волокна [4].
К типичным представителям кислотных красителей относятся кислотный красный 2С и кислотный антрахиноновый ярко-зеленый Н2С.
В водных растворах кислотные красители диссоциируют с образованием цветных анионов красителя. Компенсиррующим катионом чаще всего является катион натрия №+, реже аммония МН4+. В качестве хромофора используют моноазо-, диа-зо-, антрахиноновые и трифенилметановые структуры. В качестве ауксохромов в молекулу вводят -ОН; -ЫН2; -ЫНЯ и другие полярные электроно-донорные или электроноакцепторные группы. Таким образом, чаще всего кислотные красители являются натриевыми солями сложных органических сульфокислот и имеют молекулярную массу 300-500 [5]. Общая формула кислотных красителей выглядит следующим образом Кр803-№+.
Кислотные металлосодержащие красители, являющееся комплексами состава 1:2, проводится в нейтральной или слабокислой среде, что способствует сохранению механической прочности меховой овчины. Окраски такими красителями обладают высокой устойчивостью к свету, даже в светлых тонах. Они устойчивы ко всем мокрым обработкам, хорошо комбинируются между собой, а также с красителями некоторых других классов, что дает возможность получать широкую гамму цветов. К недостаткам этих красителей следует отнести невысокую яркость получаемых окрасок. Комплексы состава 1:2 относятся к комплексам анионного типа, однако в отличие от комплексов состава 1:1 отрица-
тельный заряд у них обусловлен не наличием фо-или карбоксигрупп, а делокализован по всему комплексу. В качестве примера ниже приведена формула 1.2 одного из таких красителей - Кислотного рубинового Н2СМ [6]:
Натриевые, калиевые и аммониевые соли этих комплексов растворимы в воде. Повышению растворимости красителей способствует введение в их молекулы сульфонамидных (-SO2NH2) или ме-тилсульфонильных (-SO2CHз) групп.
В качестве металлов - комплексо-образователей при получении этих красителей обычно используют хром или кобальт, реже никель, железо. Обычно цвет кобальтовых комплексов выше цвета соответствующих хромовых комплексов, а светостойкость окрасок несколько больше. Поскольку атом металла в комплексе состава 1:2 координационно насыщен, при крашении не происходит комплексообразования с волокном кожевой ткани. Несмотря на это красители комплекса 1:2 имеют высокое сродство к волосяному покрову и кожевой ткани. Краситель удерживается силами Ван-дер-Ваальса и водородными связями. В кислотной среде образуются также и ионные связи между положительно заряженными центрами волокна (+NHз) и отрицательно заряженным комплексом красителя. Однако этот процесс может осуществляться при рН 5-6, что очень важно для предотвращения деструкции волосяного покрова и кожевой ткани [5].
Крашение кислотными красителями проводят в присутствии нейтрального электролита Na2SO4, который способствует более равномерной окраске (анионы SO4-2 конкурируют с анионами красителя за положительные активные центры волокна кожевой ткани).
По ровняющей способности кислотные красители делят на 3 группы: хорошо, средне и плохо ровняющие. Для улучшения ровноты крашения кислотными красителями коллагеновых волокон и волоса, содержащих в своем составе основные группы -ЫН2, >НЫ, варьируют рН, температуру, вводят в красильную ванну электролиты, ТВВ и ПАВ, снижающие скорость выбирания красителей [7].
В зависимости от ровняющей способности кислотных красителей изменяется рецептура и режим крашения. Для хорошо выравнивающих красителей красильная ванна содержит: красителя 3-6%, глауберовой соли 10%, серной кислоты 2-4%
(рН=2-4). Для средне выравнивающих вместо минеральной кислоты вводят 30%-ную уксусную кислоту 3-5% (рН=4-5), а в случае использования плохо выравнивающих красителей - сульфат или ацетат аммония 3-5% (рН=6-7) меняется оттенок и ухудшается качество окраски.
Хорошо выравнивающиеся красители обладают малым сродством к волокну кожевой ткани, высокой диффузионной подвижностью, они окрашивают с высокой равномерностью, но малоустойчивы к мокрым обработкам.
Средне выравнивающиеся красители имеют хорошую устойчивость окраски к мокрым обработкам.
Плохо выравнивающиеся красители характеризуются низкой диффузионной подвижностью и высоким сродством волокну кожевой ткани. Они обладают высокой устойчивостью к мокрой обработке, но получаемая окраска недостаточно равномерная. Эта группа красителей является наиболее ценной, так как равномерность окраски можно повысить путем применения выравнивателей, а также применения модифицированных красителей, с использованием потока плазмы высокочастотного емкостного разряда [8]
Получение модифицированных красителей для меховой овчины зависит от совершенствования технологических процессов в меховом производстве. Поскольку эффективность отделки волосяного покрова меха зависит в равной степени от видов и концентрации применяемых красителей, и от совершенствования технологических процессов красильного производства, где полуфабрикаты подвергаются электрофизическим и химическим методам воздействия.
Традиционно применяемые красители для меха не могут дать желаемых результатов и значительного расширения области их применения. Они не позволяют удешевить выпускаемую продукцию и повысить их качество за счет интенсификации технологических процессов крашения, а также получить насыщенный цвет, высокую устойчивость к сухому и мокрому трению, атмосферным воздействиям (снегу, влаге), улучшенные эксплуатационные свойства меховых полуфабрикатов и специальных изделий из них, а в ряде случаев отличаются высокой трудоемкостью, токсичны и экологически небезопасны. Их осуществление сопровождается трудностями, вызванными особенностями соединения красителей с белком. От вида химических связей красителя с натуральными полимерными материалами кератином волоса и коллагеном кожевой ткани зависит их способность придавать им равномерные окраски.
Предложенные разработки с использованием потока плазмы ВЧЕ разряда являются приоритетными и непосредственно связаны с созданием так называемого нового красителя, то есть обладающего многофункциональностью и насыщенностью как на поверхности кожевой ткани, так и в объеме волоса, разрабатываются новые принципы крашения меховых полуфабрикатов, например, путём образования химический связи красителя с волосом. Режим плазменной обработки регулировался
путем изменения входных параметров плазменной установки, которые варьировались в следующих пределах: мощность разряда (\Мр)=0,9 кВт; продолжительность обработки (1)=10-20мин; рабочее давление в разрядной камере (Р)=26,6Па и расход плазмообразующего газа (С)=0,04 г/с. В качестве плазмообразующего газа использовался аргон.
Заключение
Кислотные красители отличаются яркостью и сочностью окрасок, присущих хромофорам достаточно простого строения, а в целом красители этого класса характеризуются широким спектром цвета. Они обладают силами сродства между красителем и белком окрашиваемого материала, имеющим амфотерный характер (т.е. к волокнам кожевой ткани), и окрашивают их из водного раствора в присутствии кислот, вступая в солеобразование с молекулами этих веществ за счет содержания в них основных групп (-ЫН2), приобретающих положительный заряд (-ЫН3+). Отрицательно заряженный анион красителя КрSOз- взаимодействует с волокнами кожевой ткани за счет ионных (солевых) связей.
Кислотный краситель обработанный потоком плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления обладает высокой выбираемостью до 85%, при этом достигается равномерное окрашивание. После плазменной обработки физико-механические свойства меховой овчины, применяемые при производстве утепленной спецодежды также повышаются: разрывная нагрузка на 17 % и относительное удлинение на 12, устойчивость окраски к сухому и мокрому трению на 30%, температуру сваривания на 6 0С, устойчивость окраски волосяного покрова к истиранию на 16%.
*Проект выполняется в организации
исполнителе (Получателе субсидии) при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в соответствии с требованием соглашения № 14.577.21.0019 о предоставлении субсидии на проведение прикладных научных исследований. Уникальный идентификатор прикладных научных исследований (проекта) К¥ЫЕ¥ 157714X0019.
Литература
1. Гайнутдинов Р.Ф. Развитие эффективного процесса крашения меховых товаров / Р.Ф. Гайнутдинов, И.Ш.Абдуллин, Ф.С. Шарифуллин // Вестник Казанского технологического университета.-2014. -№ 14. -С. 192-194.
2. Гайнутдинов Р.Ф. Влияние плазменной обработки ВЧЕ - разряда на осветление мехового волосяного покрова / Р.Ф. Гайнутдинов, И.Ш.Абдуллин, Ф.С. Ша-рифуллин // Вестник Казанского технологичес-кого университета.-2013. -№ 8. -С. 61-63.
3. Бузов Б. А Материаловедение швейного производства / Б.А Бузов, Т.А.Модестова, Н.Д.Алыменкова. - М: Лег-промбытиздат, 1986. - 424 с.
4. Зурабян К.М. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности: Учебник для высш. учеб. заведений /К.М. Зурабян, Б.Я.Краснов, Я.И. Пус-тыльник. - М.: Издательский центр «РЗИТЛП», 2003. - 384с.
5. Степанов Б.И., Введение в химию и технологию органических красителей, М., Химия, 1977.
6. Быкова Л.Н., Новиков А.В., Чеснокова О.Я., Аналитическая химия, М., МГТУ им. Косыгина,2002.
7. Справочник по меховой и овчинно-шубной промышленности, под ред. А. М. Родионова, 2 изд., М., 1970.
8. Чацкий П. И., Технология крашения меха и шубной овчины, М., 1980; Обработка меховой и шубной овчины, М., 1983.
© И. Ш. Абдуллин - д.т.н., профессор, зав.каф. ПНТВМ КНИТУ, abdullin_i@kstu.ru; Ф. С. Шарифуллин - д.т.н., г.н.с. той же кафедры, sharifullin80@mail.ru; Р. Ф. Гайнутдинов - аспирант той же кафедры, gainutdin_ruslan@mail.ru; А. П. Кирпичников - профессор, зав. кафедрой интеллектуальных систем и управления информационными ресурсами, КНИТУ, isuir@kstu.ru.
© I Sh. Abdullin - Ph.D., professor, head of the department PNTVM KNRTU, abdullin_i@kstu.ru; F. S. Sharifullin - Ph.D., chief researcher of the same chair, KNRTU, sharifullin80@mail.ru; R. F. Gainutdinov - PhD graduate student KNRTU, gainutdin_ruslan@mail.ru; A. P Kirpichnikov - Head of Department of Intelligent systems and information resource management, KNRTU, isuir@kstu.ru.
