СПОСОБ КРАШЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩЕГО ТЕКСТИЛЬНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2011 года по МПК D06P3/66 

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано при крашении содержащих целлюлозу текстильных материалов.

Известен способ получения окрашенных, содержащих целлюлозу текстильных материалов (Патент РФ 2129627, МПК D06P 1/22, опубл. 1999), включающий обработку исходного материала красильным раствором, содержащим лейкоиндиго, щелочь и восстановитель, с последующей фиксацией выбранного текстильным материалом красителя окислением, промывкой и сушкой. Используют лейкоиндиго, полученное каталитическим гидрированием индиго и добавляемое в красильный раствор в виде водно-щелочного раствора.

Недостатком этого способа является то, что использование восстановителей в щелочной среде приводит к деструкции большинства активных красителей, получению неровных неинтенсивных окрасок.

Наиболее близким является способ крашения целлюлозосодержащего текстильного материала (Справочник «Отделка хлопчатобумажных тканей». Иваново, издательство «Талка», 2003, с.159), включающий обработку исходного материала активным красителем, запаривание, промывку. Состав ванны и режим крашения зависит от группы красителя. Для красителей с индексом «X» рекомендуется использование гидрокарбоната натрия в концентрации 5-10 г/л, и дальнейшее запаривание при температуре 102-105°С в течение 20-30 секунд; а для красителей с индексом «Т» рекомендуется использовать гидроксид натрия 32,5%-ный в концентрации 10-20 мл/л и дальнейшее запаривание в течение 30-60 секунд.

Недостатком этого способа является то, что использование гидрокарбоната в указанных концентрациях не позволяет получать окраски высокой интенсивности, а применение гидроксида натрия в указанных концентрациях при крашении неустойчивыми к действию щелочей винилсульфоновыми красителями с индексом «Т» во многих случаях приводит к ускоренному гидролизу красителя и высветлению окрасок. Кроме того, кратковременное фиксирование окраски путем обработки материла насыщенным паром в течение 0,5-1 минуты не позволяет применять таким способом низко реакционноспособные монохлортриазиновые активные красители.

Недостатком активных красителей является их взаимодействие с водой (гидролиз), приводящее к дезактивации и потере способности взаимодействовать с волокном. Новые виды активных красителей - би- и полифункциональные при частичном гидролизе снижают, но не полностью теряют свою реакционную способность по отношению к текстильным полимерам. Но большинство этих красителей рекомендуется использовать при крашении методом выбирания из красильной ванны.

Продолжительность фиксации окраски при крашении плюсовочно-запарным способом определяется видом оборудования и текстильного материала. Так хлопчатобумажные ткани окрашиваются на красильных агрегатах, где после пропитки и отжима они проходят обработку насыщенным паром в запарном аппарате в течение 0,5-2 мин. Ровница и пряжа окрашивается по непрерывному способу на специальном оборудовании, в котором после пропитки красильным раствором материалы могут запариваться от 5 до 25 мин.

При крашении активными красителями щелочные агенты применяются с целью осуществления реакции химического взаимодействия красителя в целлюлозном волокне. В то же время в щелочной среде происходит взаимодействие красителя с водой (гидролиз), приводящее к дезактивации активных красителей и снижению интенсивности окраски.

Кроме того, при обработке паром в щелочной среде может происходить восстановление хромофора красителя, а также разрыв ковалентных связей с волокном. Таким образом, оптимальная щелочность среды определяется реакционной способностью активного красителя и его химической устойчивостью.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, повышение интенсивности окраски, снижение расхода красителя за счет увеличения степени фиксации, уменьшение стоимости технологического процесса крашения целлюлозосодержащего текстильного материала и расширение области применения способа за счет обеспечения возможности использования бифункциональных красителей, частично гидролизованных активных дихлортриазиновых красителей и низко реакционноспособных красителей, ранее не используемых при крашении плюсовочно-запарным способом.

Для этого в способе крашения целлюлозосодержащего текстильного материала, включающем обработку исходного материала активным красителем в присутствии щелочного агента, запаривание и промывку предложено до начала крашения определять константу скорости взаимодействия активного красителя с волокном К_целл и устойчивость красителя к запариванию в щелочной среде Y, по которым определять отношение Н=К_целл/Y и в зависимости от полученного значения Н корректировать процесс крашения путем добавок в нужных концентрациях щелочных агентов (гидрокарбоната, карбоната или гидроксида натрия) и варьирования продолжительности обработки материала насыщенным паром (запаривание).

При значении 0,9≥Н≥0,71 обработку исходного материала активным красителем проводить с добавлением гидрокарбоната натрия в концентрации 10-20 г/л, а запаривание осуществлять в течение 1-25 минут, или карбоната натрия в концентрации 5-10 г/л, при этом запаривание осуществлять в течение 1-2 минут. При значении 0,7≥Н≥0,53 обработку исходного материала активным красителем проводят с добавлением гидрокарбоната натрия в концентрации 20-35 г/л или карбоната натрия в концентрации 5-20 г/л, при этом запаривание нужно осуществлять в течение 1-25 минут. При значении 0,52≥Н≥0,36 обработку исходного материала активным красителем проводят с добавлением гидрокарбоната натрия в концентрации 30-45 г/л или карбоната натрия в концентрации 15-30 г/л, при этом запаривание осуществляют в течение 1-25 минут, или добавляют гидроксид натрия 32,5%-ный в концентрации 3-10 мл/л, запаривают в течение 1-15 минут. При значении 0,35≥Н≥0,11 обработку исходного материала активным красителем проводят с добавлением гидрокарбоната натрия в концентрации 35-45 г/л, при этом запаривание осуществляют в течение 20-25 минут или добавляют карбонат натрия в концентрации 20-40 г/л, запаривают в течение 10-25 минут или добавляют гидроксид натрия 32,5%-ный в концентрации 7-25 мл/л, а запаривание ведут в течение 1-15 минут.

Рекомендуемые концентрации щелочных агентов получены экспериментальным путем в химической лаборатории и подтверждены в промышленных условиях.

Способ осуществляется следующим образом.

Константу скорости взаимодействия красителя с целлюлозным текстильным материалом К_целл и устойчивость красителя к запариванию в щелочной среде Y оценивают по кинетическим кривым фиксации активных красителей на целлюлозном материале в процессе обработки образцов насыщенным паром.

Для этого образцы материала в течение 2-3 секунд пропитывают растворами, содержащими 20 г/л красителя и 20 г/л карбоната натрия. После 80%-ного отжима образцы запаривают в запарном аппарате при температуре 100°С в течение времени 1, 3, 5, 10, 15 и 25 минут. После запаривания образцы промывают холодной и теплой водой, а затем 2 раза в кипящих растворах ПАВ (концентрацией 2-3 г/л), и еще раз холодной водой.

Не ранее чем через час у высушенных образцов на спектрофотометре определяют цветовые характеристики, позволяющие рассчитать величину интенсивности окраски, характеризующуюся функцией Кубелки-Мунка [Методы исследования в текстильной промышленности. Справочник. / Под редакцией Г.Е.Кричевского - М.: МИА НПО «Текстильпрогресс» - РЗИТиЛП, 1993, с.276-277]. По полученным данным строятся зависимости интенсивности окраски от продолжительности запаривания. В качестве показателя константы скорости взаимодействия красителя с волокном К_целл принимают отношение интенсивности окраски, полученной при запаривании в течение 1 мин к максимальной интенсивности окраски, полученной в этом способе [Beckmann W., Hildebrand D.// Journal of the Society of Dyers and Colourist. - 1965. - №81. - p.1-11].

Показатель устойчивости красителя к запариванию в щелочной среде Y определяется из отношения интенсивности окраски, полученной при запаривании в течение 25 мин, к максимальному показателю интенсивности окраски этим красителем [Николаева Н.В. Исследование совместимости активных красителей в процессе крашения материалов из целлюлозных волокон. Диссертация на соискание звания к.т.н. - М.: 2005, с.75-78].

Определяют величину отношения К_целл/Y=Н, по значению которого в процессе крашения применяют щелочные агенты, а именно гидрокарбонат натрия, карбонат натрия или гидроксид натрия в вышеприведенной концентрации, кроме того, по величине данного отношения выбирают наиболее эффективный режим запаривания.

Пример 1

У красителя активного ярко-красного 5СХ (содержащего в активной формы 65%) предварительно были определены характеристики реакционной способности. Для этого шесть образцов ткани из хлопка (саржи, артикул 3224) пропитали раствором, содержащим 20 г/л красителя и 20 г/л карбоната натрия. После пропитки на лабораторной плюсовке их отжали до 80%-ного привеса и запарили в запарном аппарате при температуре 100°С следующим образом: первый образец в течение 1 мин, второй в течение 3 мин, третий 5 мин, четвертый 10 мин, пятый 15 мин, а шестой 25 минут. После запаривания образцы промыли холодной и теплой водой; два раза по 5 минут обработали в кипящих растворах анионактивного ПАВ (мыла олеинового), взятого в концентрации 3 г/л, и еще раз промыли холодной водой. Образцы высушили теплым воздухом, через час на спектрофотометре определили коэффициент отражения в минимуме спектральной кривой, и по таблице определили функцию Кубелки-Мунка, характеризующую интенсивность окраски. Константу скорости взаимодействия красителя с волокном К_целл определили из отношения интенсивности окраски образца, запаренного в течение 1 минуты, к соответствующему показателю у образца, запаренного в течение 3 минут (когда был достигнут максимум фиксации красителя). Значение К_целл было равно 0,80 мин^-1. Так как интенсивность окраски образца, запаренного в течение 25 мин, была равна максимальной, показатель устойчивости красителя к запариванию Y равен 1. Таким образом, отношение Н составило 0,80 мин^-1.

Исходя из этого показателя, условия крашения по плюсовочно-запарному способу осуществлялись следующим образом. В промышленных условиях на красильно-сушильном агрегате ЛКС-140-17 окрашивали ткань (бязь, артикул 142). В двухванную плюсовку поступали растворы активного ярко-красного 5СХ в концентрации 20 г/л и гидрокарбоната натрия в концентрации 30 г/л, которые при перемешивании в смесители в объемном соотношении 1:1 давали рабочий раствор, содержащий красителя 10 г/л и гидрокарбоната натрия 15 г/л. Отжим в плюсовке составлял 80%. Запаривание в запарной камере при температуре 100-103°С проводили в течение 2 мин. Затем ткань промывали на промывной машине, состоящей из 8 коробок: в первой коробке - холодная вода, во второй и третьей - горячая (70-80°С, в 4 и 5 раствор ПАВ (1 г/л, 80-90°С), в 6 и 7 коробках горячая вода, в 8 и 9 - холодная. После промывки ткань высушивалась на сушилке барабанного типа.

В результате было получено, что интенсивность окраски по сравнению с окраской по технологии, рекомендуемой в справочной литературе (гидрокарбоната натрия 5 г/л и продолжительность запаривания 0,5 мин), увеличилась в 2,47 раза.

Пример 2

При проведении крашения вискозного штапеля осуществили анализ свойств активного бис-винилсульфонового красителя черного 4СТ, было получено, что у него константа скорости взаимодействия красителя с волокном К_целл=0,58; и низкая устойчивость к запариванию в щелочной среде Y=0,78. В соответствие с рассчитанным показателем Н=0,74 для крашения по плюсовочно-запарному способу ткани из вискозного штапеля (артикул 7211) в качестве щелочного агента был выбран карбонат натрия в концентрации 10 г/л. После пропитки ткани на ЛКС-140-17 красильным раствором, содержащим краситель в концентрации 15 г/л и карбонат натрия в концентрации 10 г/л, ее отжимали, запаривали в течение 1 мин, а затем промывали и сушили.

В результате интенсивность окраски материала из вискозного волокна увеличилась по сравнению с крашением по известному способу (в присутствии гидроксида натрия 32,5%-ного в концентрации 10 мл/л) в 2,3 раза.

Пример 3

Крашение бифункциональным красителем производства фирмы «Clariant» Дримареном красным HF-G, имеющим в составе дифторпиримидиновую и сульфатоэтилсульфоновую группы, проводили в лабораторных условиях. При анализе свойств этого красителя было получено: К_целл=0,48; Y=0,89, H=0,54. Крашение хлопчатобумажной ткани в присутствии гидрокарбоната натрия в концентрации 30 г/л при запаривании в течение 10 мин позволило повысить степень его фиксации на хлопковом волокне на 46%.

Пример 4

Крашение винилсульфоновым активным красным 6СТ (К_целл=0,54; Y=0,87, Н=0,62), взятым в концентрации 18 г/л, в присутствии карбоната натрия, в концентрации 20 г/л позволило повысить интенсивность окраски хлопчатобумажной ткани по сравнению с результатами, полученными в присутствии гидроксида натрия, в 1,8 раза.

Пример 5

Крашение активным желтым 2КТ (К_целл=0,45; Y=0,91, H=0,50) по плюсовочно-запарному способу при снижении концентрации едкого натра 32,5%-ного в красильном растворе до 5 мл/л и фиксации окраски в течение 2 мин, привело к увеличению интенсивности окраски на 21% по сравнению с крашением в рекомендованных условиях.

Пример 6

Крашение активным винилсульфоновым красителем бордо 4СТ (К_целл=0,55; Y=0,95, Н=0,50) хлопчатобумажной ткани по плюсовочно-запарному способу в присутствии карбоната натрия в концентрации 25 г/л и фиксации окраски в течение 2 мин позволило повысить интенсивность окраски (по сравнению с результатами, полученными при использовании гидроксида натрия в концентрации 10 мл/л) в 1,57 раза.

Пример 7

При крашении пряжи из смеси хлопка и льна (1:1) бис-монофтортриазиновым активным красителем Цибакроном красным LS-B производства фирмы «Hantsman» (К_целл=0,40, Y=0,95, H=0,42), взятым в концентрации 1 г/л в присутствии гидрокарбоната натрия в концентрации 30 г/л и запаривании в течение 15 мин, была повышена степень фиксации красителя, что позволило сократить его концентрацию в красильном растворе на 60%.

Пример 8

Крашение Цибакроном ярко-голубым LS-G (К_целл=0,50, Y=1, Н=0,50) в присутствии гидрокарбоната натрия, взятого в концентрации 30 г/л и при запаривании в течение 5 мин привело к повышению выхода красителя на 31%, а при увеличении продолжительности крашения до 20 мин - на 62%.

Пример 9

Дримарен коричневый HF-2RL (К_целл=0,33; Y=1, H=0,33) при крашении пряжи из хлопкового волокна по непрерывному способу в присутствии карбоната натрия в концентрации 30 г/л и запаривании в течение 10 мин зафиксировался на 28% больше, чем при крашении по известной технологии.

Пример 10

Монохлортриазиновый активный ярко-голубой К (К_целл=0,14; Y=1 Н=0,14), ранее не используемый в крашении по запарному способу, при крашении в присутствии гидроксида натрия, взятого в концентрации 10 мл/л и при запаривании в течение 15 минут, зафиксировался на хлопковом волокне на 56%.

Пример 11

Активный краситель производства ф. «Clariant» трихлорпиримидиновый Дримарен красный X-6BN (К_целл=0,27; Y=0,9, Н=0,30) при крашении в присутствии гидрокарбоната в концентрации 30 г/л увеличил интенсивность окраски на 80% по сравнению с крашением в присутствии гидрокарбоната натрия.

Способ позволяет повысить интенсивность окраски, снизить расход красителя, уменьшить в целом стоимость технологического процесса крашения целлюлозосодержащего текстильного материала, расширить области применения способа за счет обеспечения возможности использования бифункциональных красителей, частично гидролизованных активных дихлортриазиновых красителей и низко реакционноспособных красителей, ранее не используемых при крашении плюсовочно-запарным способом.

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано при крашении целлюлозосодержащих текстильных материалов. Способ включает обработку исходного материала активным красителем, запаривание и промывку. Предложено до начала крашения определять константу скорости взаимодействия активного красителя с волокном K_целл. и устойчивость красителя к запариванию в щелочной среде Y, по которым определяют отношение H=K_целл./Y, и в зависимости от полученного значения Н корректировать процесс крашения добавлением в нужных концентрациях щелочных агентов - гидрокарбоната, карбоната или гидроксида натрия и варьированием продолжительности обработки материала насыщенным паром. Предложенный способ позволяет повысить интенсивность окраски, снизить расход красителя, уменьшить в целом стоимость технологического процесса крашения целлюлозосодержащего текстильного материала, расширить области применения способа за счет обеспечения возможности использования бифункциональных красителей, частично гидролизованных активных дихлортриазиновых красителей и низко реакционноспособных красителей, ранее не используемых при крашении плюсовочно-запарным способом.

Способ крашения целлюлозосодержащего текстильного материала, включающий обработку исходного материала активным красителем в присутствии щелочного агента, запаривание, промывку, отличающийся тем, что до начала крашения определяют константу скорости взаимодействия красителя с волокном К_целл и устойчивость красителя к запариванию в щелочной среде Y, определяют отношение Н=К_целл/Y, при этом
- при значении 0,9≥Н≥0,71 обработку исходного материала активным красителем проводят с добавлением гидрокарбоната натрия в концентрации 10-20 г/л, а запаривание осуществляют в течение 1-25 мин, или карбоната натрия в концентрации 5-10 г/л, при этом запаривание осуществляют в течение 1-2 мин,
- при значении 0,7≥Н≥0,53 обработку исходного материала активным красителем проводят с добавлением гидрокарбоната натрия в концентрации 20-35 г/л или карбоната натрия в концентрации 5-20 г/л, при этом запаривание осуществляют в течение 1-25 мин,
- при значении 0,52≥Н≥0,36 обработку исходного материала активным красителем проводят с добавлением гидрокарбоната натрия в концентрации 30-45 г/л или карбоната натрия в концентрации 15-30 г/л, при этом запаривание осуществляют в течение 1-25 мин, или добавляют гидроксид натрия 32,5% в концентрации 3-10 мл/л, запаривают в течение 1-15 мин,
- при значении 0,35≥Н≥0,11 обработку исходного материала активным красителем проводят с добавлением гидрокарбоната натрия в концентрации 35-45 г/л, запаривают 20-25 мин, или карбоната натрия в концентрации 20-40 г/л, при этом запаривание осуществляют в течение 10-25 мин, или добавляют гидроксид натрия 32,5%-ный в концентрации 7-25 мл/л, запаривают в течение 1-15 мин.