Крашение

КРАШЕНИЕ, совокупность физико-химических и механических процессов, которые обеспечивают нанесение красящего вещества на поверхность или внедрение его в структуру какого-либо субстрата. При крашении должны выполняться требования к окраске по тону, насыщенности, равномерности, устойчивости во времени и к внешним воздействиям. Технология крашения определяется типом оборудования и классом красителя или пигмента. При больших объёмах окрашиваемых материалов используют непрерывные способы крашения, при малых - периодические. Существует множество способов крашения, особенно в текстильной промышленности, что обусловлено как многообразием субстратов и красящих веществ, так и разнообразием требований к окраске. Текстильное волокно и пряжу в бобинах или навоях окрашивают в циркуляционных аппаратах; ткани и трикотажные полотна - в красильных барках и сопловых машинах; кроме того, ткани окрашивают в роликовых машинах (джиггерах), навоях и непрерывных плюсовочно-запарных и плюсовочно-термофиксационных аппаратах; готовые изделия окрашивают в аппаратах барабанного типа. Выбор того или иного пигмента или красителя зависит от химического состава субстрата, температуры переработки изделия, требований по цвету и устойчивости окраски.

При крашении текстильных материалов краситель наносят на всю массу окрашиваемого материала (в отличие от печатания тканей). Процесс крашения включает диффузию красителя к поверхности волокна, адсорбцию его на поверхности, диффузию внутрь субстрата и фиксацию (закрепление) на волокне. В отдельных случаях крашение осуществляют за счёт синтеза красителя непосредственно на волокне. В ряде случаев прочность окрасок увеличивают путём введения специальных добавок (закрепителей) или проведения крашения в присутствии протрав. Перед началом крашения волокнистые материалы подвергают предварительной обработке (например, отбеливанию). По окончании крашения материал сушат и отделывают (аппретируют и пр.) для придания ему товарного вида.

Хлопчатобумажные и другие целлюлозные текстильные материалы окрашивают прямыми красителями, сернистыми красителями, кубовыми красителями (в том числе кубозолями), активными красителями, реже пигментами (при крашении в пастельные и светлые тона) и компонентами, образующими красители на волокне (азогенами). Наиболее просты в применении прямые красители. На целлюлозном волокне эти красители удерживаются за счёт слабых адсорбционных сил, поэтому не обеспечивают требуемую устойчивость к мокрым обработкам и не используются для дорогих льняных и одёжных тканей. Технология крашения нерастворимыми в воде сернистыми и кубовыми красителями обеспечивает высокую устойчивость окраски к мокрым обработкам; включает перевод красителя в растворимую восстановленную форму, затем окисление на волокне с образованием нерастворимой формы. Сернистые красители недороги и используются для крашения хлопчатобумажных тканей, но их цветовая гамма ограничена, они неустойчивы к действию хлора и недостаточно светостойки (за исключением чёрного красителя). Более дорогие и яркие кубовые красители обеспечивают устойчивые окраски; используются для крашения льняных и одёжных хлопчатобумажных тканей. Молекулы активных красителей образуют прочные ковалентные связи с гидроксильными группами целлюлозного волокна, обеспечивая высокую устойчивость к мокрым обработкам; активные красители дают самые яркие окраски, многообразны по условиям применения и наиболее распространены при крашении целлюлозных материалов.

Текстильные материалы из шерсти и натурального шёлка окрашивают активными красителями, кислотными красителями и протравными красителями. Из-за высокой стоимости белковых волокон к выбору красителей для них подходят особенно тщательно. Наиболее часто используют кислотные, прежде всего металлсодержащие красители, дающие неяркие, но высокопрочные окраски, а также антрахиноновые и азокрасители, дающие яркие окраски; реже используют активные красители. Самые прочные, но неяркие окраски обеспечивают протравные красители, образующие на волокне комплексы с хромом. Поскольку при крашении протравными красителями сточные воды содержат большое количество солей тяжёлых металлов, применение этих красителей сокращается (за исключением крашения в чёрный цвет - из-за его экономичности и высокой устойчивости окраски). Красители связываются с белковыми волокнами главным образом за счёт образования ионных связей между аминогруппами волокна и сульфогруппами красителей (протравные красители - ещё и за счёт образования хелатных комплексов, активные - ковалентных связей между красителем и волокном).

Полиэфирные и ацетатные волокна окрашивают дисперсными красителями: ацетатный шёлк при температуре ниже 80 °С, триацетатный - при 100 °С, полиэфирное волокно при 130 °С или термозольным методом при 210 °С. Крашение  дисперсными красителями происходит за счёт образования твёрдого раствора красителя в волокне. Устойчивость окраски зависит от способности волокна удерживать краситель и от молекулярной массы красителя.

Полиамидные волокна окрашивают кислотными, активными и дисперсными красителями. Кислотные красители обеспечивают более прочные окраски, дисперсные - более равномерные (не выявляя неоднородности структуры волокна). Полиакрилонитрильные волокна окрашивают в основном катионными красителями, которые дают яркие, насыщенные и высокопрочные окраски; иногда - для крашения в светлые тона - используют дисперсные красители.

Все химические волокна могут быть окрашены при их изготовлении - так называемое крашение в массе. Такой способ обеспечивает высокую устойчивость окраски, экономичен при массовом потреблении волокна определённого (например, чёрного) цвета; для полипропиленовых волокон - это единственный метод крашения. В зависимости от природы волокна используют разные технологии и разные красители, например для крашения вискозных волокон применяют водные тонкодисперсные пигменты, для крашения полипропиленовых волокон - сухие гидрофобные пигменты, для крашения ацетатных волокон - ацетонорастворимые, для крашения полиамидных и полиэфирных волокон - полимерорастворимые красители.

Полиакрилонитрильные волокна редко окрашивают в массе; в основном используют метод, при котором волокно сразу после формования проходит через раствор катионного красителя, мгновенно сорбирует краситель и затем подвергается сушке, кристаллизации и последующим обработкам - так называемое крашение в геле. Смешанные волокна окрашивают красителями одного класса (если исходные волокна близки по свойствам) или различных классов. При использовании красителей различных классов крашение проводят в одну стадию смесью красителей или последовательно каждым красителем.

Натуральную кожу окрашивают прямыми и кислотными красителями, а также специальными анионными красителями, являющимися по природе прямыми, кислотными или их смесью. крашение ведут при температуре не выше 60 °С, при этом краситель должен хорошо проникать в структуру кожи и прочно фиксироваться. Некоторые сорта лицевой кожи дополнительно сверху окрашивают покровными красками, содержащими связующее, тонкодисперсный пигмент или ацетонорастворимый краситель. При крашении шубной овчины и мехового велюра выбирают такие прямые и кислотные красители, которые интенсивно закрашивают основу кожи и не закрашивают волосяной покров. При крашении натурального меха используют красители, закрашивающие в первую очередь волосяной покров (главным образом кислотные, способные сорбироваться волосом при низких температурах и давать яркие высокопрочные окраски).

Древесину в виде заготовок или готовых изделий окрашивают прямыми и кислотными красителями, тонкодисперсными пигментами (высокопористую древесину) и спирторастворимыми красителями при морении (тонировании) и лакировании поверхности. Бумагу и картон окрашивают в массе до формования полотна с использованием прямых красителей или тонкодисперсных пигментов или непрерывным методом после изготовления полотна - прямыми, кислотными, катионными и основными красителями. Крашение  в массе обеспечивает более глубокое прокрашивание, интенсивные и высокопрочные окраски, тогда как поверхностное крашение даёт яркие и чистые тона.

Анодированный алюминий (для строительных материалов, в приборостроении, для изделий массового потребления) окрашивают прямыми, кислотными и хромовыми красителями; для крашения изделий «под золото» используют кубозоли. Резину окрашивают в массе пигментами. Пластические массы окрашивают в основном в массе пигментами и лаками; иногда при изготовлении прозрачных изделий и плёнок из полистирола, полиметилметакрилата и др. используют жиро и ацетонорастворимые красители. При изготовлении различных чернил используют высокорастворимые красители (чаще всего кислотные), не содержащие нерастворимых остатков и минеральных солей. Для изготовления лакокрасочных материалов и полиграфических красок в основном используют пигменты; чёрные газетные краски готовят на основе индулина.

Лит.: Виккерстафф Т. Физическая химия крашения. М., 1956; Красители для текстильной промышленности: Колористический справочник / Под редакцией А. Л. Бяльского, В. В. Карпова. М., 1971; Отделка хлопчатобумажных тканей: Справочник / Под редакцией Б. Н. Мельникова. Иваново, 2003.