Способ крашения шерстяных материалов хромовыми красителями

Изобретение относится к химической технологии текстильных материалов, в частности, к способу крашения шерстяных материалов хромовыми красителями. Описывается способ крашения шерстяных материалов хромовыми красителями путем обработки их красильным раствором и последующей обработки составом, включающим вещество, способствующее закреплению красителя на материале, причем, в качестве вещества, способствующего закреплению красителя на материале, используют оксиэтилидендифосфоновую кислоту и/или отходы на основе двуокиси кремния со стадии фильтрации производства фтористого алюминия, в количестве 0,05-20 г/л. Предложенный способ позволяет повысить экологическую безопасность и экономичность процесса, улучшить колористические показатели окрасок и упростить технологию крашения. 1 табл.

 

Введение

Изобретение относится к химической технологии текстильных материалов, а именно к способам крашения шерстяных материалов хромовыми красителями в виде волокна, пряжи, ткани.

Уровень техники

Известно, что крашение шерстяных текстильных материалов можно проводить с использованием широкого класса кислотных красителей, который включает в себя кислотные, кислотно-протравные (хромовые) и металлокомплексные красители.

Известен способ крашения шерстяных материалов кислотными красителями (Г.Е.Кричевский, М.В.Корчагин, А.В.Сенахов. Химическая технология текстильных материалов: Учебник для вузов. - М.: Легпромбытиздат, 1985, с.386). Он заключается в следующем. Готовят раствор, содержащий (% от массы волокна): выравниватель - 1, сульфат натрия - 10 и соответствующую кислоту (серная, уксусная) или соли (сульфат или ацетат аммония) - 2-5 в зависимости от марки кислотного красителя. Материал обрабатывают в этом растворе при 30-40°С в течение 10-15 мин. Затем вводят раствор красителя, в течение 30-45 мин нагревают ванну до кипения и красят еще 60 мин. После этого ванну охлаждают, и материал тщательно промывают.

Однако окраски шерстяных текстильных материалов не устойчивы к различным физико-химическим воздействиям.

Известен способ крашения хромовыми красителями, который позволяет повысить прочностные показатели окрасок (Кричевский Г.Е. и др. Химическая технология текстильных материалов: Учебник для вузов /Г.Е.Кричевский, М.В.Корчагин, А.В.Сенахов - М.: Легпромбытиздат, 1985, с.390-393). Способ включает операции хромирования и обработки раствором красителя. Известно три варианта организации крашения шерстяных материалов хромовыми красителями:

1. Крашение с предварительным хромированием. На первой стадии процесса проводят хромирование шерстяного материала путем обработки его в растворе бихромата калия в присутствии муравьиной кислоты, после чего тщательно промывают материал. На второй стадии проводят крашение по технологии крашения кислотными красителями. Красильный раствор содержит (% от массы волокна): краситель - 1-3; сульфат натрия - 10; уксусную кислоту 30%-ную - 3. Крашение начинают при 30-40°С, ванну нагревают до кипения и красят 45-60 мин.

2. Крашение с одновременным хромированием. В этом случае операции хромирования и крашения совмещены в одной технологической стадии. Красильный раствор содержит однохромовый краситель и 2-5% (от массы материала) хромовокислого аммония (или смеси, состоящей из 1 г бихромата калия и 2 г хромовокислого аммония). Крашение начинают при рН 6-8,5 и температуре 50-60°С, затем температуру поднимают до кипения и красят в течение 60-80 мин. Однако этот способ применим для очень узкого ассортимента красителей. Только однохромовые красители пригодны для крашения по этой технологии.

3. Крашение с последующим хромированием. На первой стадии крашение ведут при температуре кипения по технологии крашения кислотными красителями, а именно, готовят красильный раствор, содержащий (% от массы волокна): красителя 1-6; сульфата натрия - 10; серной, или уксусной кислоты, или сульфата или ацетата аммония 2-5. Крашение начинают при температуре 30-40°С, потом температуру поднимают до кипения и красят в течение 60 мин. Затем красильный раствор охлаждают до температуры 80-70°С и добавляют бихромат калия в количестве 30-50% от массы красителя, затем температуру поднимают до 98°С и красят в течение 45 мин.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ крашения хромовыми красителями (Отделка и крашение шерстяных тканей: Справочник /Под общ. ред. В.Л.Молокова. - М.: Легпромбытиздат, 1985. - с.181-182). Он заключается в последовательном проведении следующих стадий:

1. Крашение шерстяного волокна хромовыми красителями. Для этого готовят раствор, содержащий выравниватель А, сульфат натрия и половинное количество раствора уксусной кислоты. Волокно обрабатывают при 40°С в течение 10 мин. Затем в раствор вводят краситель и ванну нагревают за 30-40 мин до кипения и красят еще 40 мин. После чего вводят вторую половину количества раствора уксусной кислоты и продолжают крашение еще 20 мин. Затем ванну охлаждают до 70°С.

2. Хромирование. В ванну, используемую на первой стадии, вводят водный раствор бихромата калия или натрия, нагревают ванну до кипения и обрабатывают 20 мин. После чего ванну охлаждают и материал промывают.

Рецепт крашения (% от массы волокнистого материала):

Краситель	0,25-10
Выравниватель А	1,5
Сульфат натрия	10
Уксусная кислота (30%-ная)	4-7
Бихромат калия или натрия	0,2+15% от массы красителя
Вода	до 1 л

Здесь веществом, способствующим закреплению красителя на материале, являются бихромат калия или натрия, поскольку хром, содержащийся в них, образует комплексное соединение краситель-хром-волокно, что обеспечивает повышенную устойчивость окрасок. Однако способ обладает следующими недостатками:

1. Повышенная экологическая опасность, т.к. попадая в сточные воды и участвуя в окислительно-восстановительных процессах, ионы хрома губительно действуют на живые организмы.

2. Изменение оттенка красителя до "глухих" тонов окраски.

3. Повышенные материалозатраты, связанные с необходимостью очистки сточных вод от ионов хрома.

4. Необходимость строгого контроля за полнотой выбирания красителя на стадии крашения, т.к. в случае неполного выбирания красителя на первой стадии в ванну дополнительно вводят серную кислоту и продолжают крашение. Такой тщательный контроль обусловлен тем, что в случае наличия невыбранного красителя в ванне хром будет взаимодействовать именно с ним, а не с красителем на материале, в результате чего наблюдается выпадение красителя в виде осадка.

Таким образом не известен способ крашения шерстяных материалов хромовыми красителями, который позволил бы обеспечить экологическую безопасность производства, улучшить колористические показатели окрасок, снизить материалозатраты и упростить технологию крашения.

Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в поиске способа крашения шерстяных материалов хромовыми красителями путем обработки их красильным раствором и последующей обработки составом, включающим вещество, способствующее закреплению красителя на материале, который позволил бы обеспечить экологическую безопасность процесса, улучшить колористические показатели окрашенных материалов, снизить материалозатраты и упростить технологию крашения.

Поставленная задача решена способом крашения шерстяных материалов хромовыми красителями путем обработки красильным раствором и последующей обработки составом, включающим вещество, способствующее закреплению красителя на материале, в котором в качестве вещества, способствующего закреплению красителя на материале, используют оксиэтилидендифосфоновую кислоту и/или отходы на основе двуокиси кремния со стадии фильтрации производства фтористого алюминия, в количестве 0,05-20 г/л.

Изобретение позволяет получить следующие преимущества:

1. Повысить экологическую безопасность технологического процесса крашения за счет исключения использования солей хрома.

2. Улучшить колористические показатели окрасок, поскольку соли хрома отсутствуют, а значит не приглушают оттенки окрасок и они остаются яркими.

3. Повысить экономичность процесса путем сокращения материалозатрат на очистку сточных вод, уменьшив их объем и исключив соли хрома.

4. Упростить технологию крашения, поскольку отпадает необходимость строгого контроля за выбиранием красителя из ванны. Образующийся комплекс красителя с веществом, способствующим его закреплению на материале, сорбируется материалом и закрепляется на нем.

Важным преимуществом заявленного способа является возможнолсть его использования для окрашивания шелковых и полиамидных материалов как в виде волокон, так и ткани.

Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения.

Способ может быть эффективно использован при крашении шерстяных материалов в виде волокна, пряжи и ткани.

Для реализации заявленного способа используют следующие реагенты:

- кислотные хромовые красители

- уксусная кислота	ГОСТ 6968-66
- сульфат натрия	ГОСТ 1363-47

- выравниватель (в качестве выравнивателя могут быть использованы ПАВ анионного и/или неионогенного типа, например Выравниватель А, Смачиватель ЭМ-3, Смачиватель ЭМ-ЗП и др.);

- оксиэтилидендифосфоновая кислота ТУ 2439-363-05763441-2002;

- отходы на основе двуокиси кремния со стадии фильтрации производства фтористого алюминия;

- вода техническая.

Способ осуществляют в 2 стадии:

1. Обработка красильным раствором, содержащим % от массы волокна:

- хромовый краситель	0,25-10
- уксусная кислота (30-%ная)	4-7
- выравниватель	1-2
- сульфат натрия	8-10
- вода	до 1 л

Готовят раствор, содержащий выравниватель, сульфат натрия и половину количества раствора уксусной кислоты, в котором материал обрабатывают при температуре 30-40°С в течение 10 мин. Затем в эту ванну вводят раствор красителя и обрабатывают еще 10 мин, затем температуру красильного раствора поднимают до кипения и красят еще 30-40 мин. После этого вводят вторую половину количества раствора кислоты и красят еще 20 минут. После чего ванну охлаждают до 70-75°С.

2. Обработка в составе, включающем вещество, способствующее закреплению окраски. В красильную ванну вводят раствор оксиэтилидендифосфоновой кислоты и/или суспензию отходов на основе двуокиси кремния со стадии фильтрации производства фтористого алюминия, нагревают до кипения и обрабатывают 15-30 мин. Затем ванну охлаждают и текстильный материал промывают.

О качестве окрашенной ткани судят по:

- интенсивности окрасок, полученных измерением коэффициентов отражения на спектрофотометре и расчету функции Гуревича-Кубелки-Мунка (K/S).

Показатели окрасок текстильных материалов, окрашенных по заявленному способу при различных условиях ведения процесса, приведены в таблице.

Используемые хромовые красители:

Бьесъель-о-хром Б-40- на основе диазотированного о-амино-п-хлорфенола и хромотроповой кислоты.

Соло-хром-азурин Б-200 - производное пикраминовой кислоты.

Хромовый оранжевый - на основе диазотированной 4-аминоазобензол-4¹-сульфокислоты и салициловой кислоты.

Хромовый ярко-красный - на основе диазотированной 1-амино-2-нафтол-4-сульфокислоты и 1-фенил-3-метил-5-пиразолона.

Хромовый желтый - на основе диазотированного 2-нафтиламин-6-сульфокислоты и салициловой кислоты.

Хромовый синий К - на основе диазотированного 1-амино-2-нафтол-4-сульфокислоты и бета-нафтола.

Таблица Качественные показатели крашения шерстяных материалов
	1	2	3	4	5	6	Прототип
Материал	Шерстяное волокно	Шерстяная ткань	Шерстяное волокно	Шерстяное волокно	Шелковая ткань	Шерстяное волокно	Шерстяная ткань
Краситель, % от массы волокна	Бье-съель-о-хром Б-40 0,25	Хромовый оранжевый 0,25	Соло-хром-азурин Б-200 0,25	Бье-съель-о-хром Б-40 0.5	Хромовый оранжевый 0,3	Хромовый синий К 10	Хромовый оранжевый 0,25
В-во, способствующее закр.кр-ля, содержание, г/л	ОЭДФК*	ОЭДФК	Отходы**	Отходы	ОЭДФК+отходы	ОЭДФК+отходы	Бихромат калия
0,05	0,5	10	20	5	15	0,2+15% от массы красителя
Результат Интенсивность окраски, K/S	15,14	8,91	6,97	19,01	10,53	26,79	5,26
*ОЭДФК - оксиэтилидендифосфоновая кислота ** Отходы - отходы на основе двуокиси кремния со стадии фильтрации производства фтористого алюминия.

Способ крашения шерстяных материалов хромовыми красителями путем обработки их красильным раствором и последующей обработки составом, включающим вещество, способствующее закреплению красителя на материале, отличающийся тем, что в качестве вещества, способствующего закреплению красителя на материале, используют оксиэтилидендифосфоновую кислоту и/или отходы на основе двуокиси кремния со стадии фильтрации производства фтористого алюминия в количестве 0,05-20 г/л.