способ крашения шерстяных материалов хромовыми красителями

Формула изобретения

Способ крашения шерстяных материалов хромовыми красителями путем предварительной обработки материала составом, содержащим вещество, способствующее закреплению красителя на материале, и последующей обработки красильным раствором, отличающийся тем, что обработку красильным раствором проводят непосредственно после предварительной обработки, а в качестве вещества, способствующего закреплению красителя на волокне, используют взятые по отдельности или в сочетании друг с другом вещества, выбранные из группы, состоящей из оксиэтилидендифосфоновой кислоты, каолина, талька и отходов на основе двуокиси кремния со стадии фильтрации производства фтористого алюминия, в количестве 0,05-50 г/л.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии текстильных материалов, а именно к способам крашения хромовыми красителями шерстяных материалов 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 (Г.Е.Кричевский, М.В.Корчагин, А.В.Сенахов. Химическая технология текстильных материалов: Учебник для вузов. - 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 бихромата 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 (Г.Е.Кричевский, М.В.Корчагин, А.В.Сенахов. Химическая технология текстильных материалов: Учебник для вузов, - М.: Легпромбытиздат, 1985, с.390-391.). Он заключается в последовательном проведении следующих стадий:

1. Предварительная обработка, т.е. хромирование в растворе, содержащем бихромат калия (1-4% от массы волокна) и муравьиную кислоту (1,5% от массы волокна) при температуре 98°С в течение 1 часа. Веществом, способствующим закреплению красителя является бихромат калия, который образует комплекс с красителем и волокном и тем самым повышает прочностные показатели окрасок.

2. Тщательная промывка ткани после хромирования теплой и холодной водой.

3. Крашение красильным раствором, содержащим (% от массы волокна)

Краситель хромовый	0,25-10
Сульфат натрия	10
Уксусная кислота (30%-ная)	3
Вода	до 1 л

Крашение начинают при 30-40°С. Затем ванну нагревают до кипения и красят 30-45 мин, после чего текстильный материал промывают теплой и холодной водой.

Однако способ обладает следующими недостатками:

1. Большие потери прочности шерстяного материала (до 30-40%) из-за повреждения шерстяного волокна при его хромировании, т.к. шерстяное волокно, сорбируя ионы бихромата и восстанавливая шестивалентный хром до трехвалентного, окисляется, что и приводит к его повреждению.

2. Большая длительность процесса - более 6 час. Способ включает три стадии: хромирование, тщательную промывку и крашение. Необходимость тщательной и длительной промывки после хромирования вызвана опасностью образования комплекса красителя с ионами хрома не на волокне, а в растворе. Длительность процесса обусловлена необходимостью неоднократного заполнения красильного аппарата рабочими растворами, их нагреванием и последующим сливанием в многостадийном технологическом процессе.

3. Экологическая опасность технологического процесса из-за необходимости использования солей хрома на стадии хромирования при крашении хромовыми красителями значительно ухудшает экологическую обстановку. Попадая в сточные воды и участвуя в окислительно-восстановительных процессах ионы хрома губительно действуют на живые организмы.

4. Повышенные материалозатраты, связанные:

- с необходимостью проведения нескольких технологический стадий (хромирование, промывка, крашение);

- с повышенным расходом воды и тепловой энергии на операцию промывки после хромирования;

- с очисткой сточных вод от ионов хрома.

5. Невозможность получения окрасок чистых ярких тонов. Закрепление окрасок с использованием солей хрома приводит к изменению оттенка, получаются "глухие" тона окрасок и снижается их яркость.

Таким образом не известен способ крашения шерстяных материалов хромовыми красителями, который позволил бы снизить потери прочности текстильного материала, сократить длительность технологического процесса, обеспечить экологическую безопасность, снизить материалозатраты и получать окраски чистых тонов.

Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в поиске способа крашения шерстяных материалов хромовыми красителями путем предварительной обработки материала составом, содержащим вещество, способствующее закреплению красителя на материале, и последующей обработки красильным раствором, который позволил бы снизить потери прочности шерстяного материала, сократить длительность технологического процесса, обеспечить экологическую безопасность, снизить материалозатраты и получать окраски чистых тонов.

Поставленная задача решена способом крашения шерстяных материалов хромовыми красителями путем предварительной обработки материала составом, содержащим вещество, способствующее закреплению красителя на материале, и последующей обработки красильным раствором, в котором обработку красильным раствором проводят непосредственно после предварительной обработки, а в качестве вещества, способствующего закреплению красителя на волокне, используют взятые по отдельности или в сочетании друг с другом вещества, выбранные из группы, состоящей из оксиэтилидендифосфоновой кислоты, каолина, талька и отходов на основе двуокиси кремния со стадии фильтрации производства фтористого алюминия, в количестве 0,05-50 г/л. Изобретение позволяет получить следующие преимущества:

1. Снизить на 15-20% потери прочности шерстяного материала;

2. Сократить длительность процесса до 4 час за счет исключения стадии промывки и сокращения длительности предварительной обработки;

3. Повысить экологическую безопасность технологического процесса крашения хромовыми красителями за счет исключения использования солей хрома;

4. Повысить экономичность процесса путем сокращения материалозатрат на технологические нужды за счет:

- снижения потребления воды из-за исключения промывки после предварительной обработки;

- исключения солей хрома;

- снижения расхода тепловой энергии на подогрев воды;

- снижения затрат на очистку сточных вод, уменьшив их объем и исключив соли хрома;

5. Возможность получения окрасок чистых ярких тонов. Важным преимуществом заявленного способа является возможность 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
в качестве вещества, способствующего закреплению красителя:
оксиэтилидендифосфоновая кислота ТУ 2439-363-05763441-2002
каолин	любого месторождения
тальк	любого месторождения
отходы на основе двуокиси кремния	со стадии фильтрации
	производства фтористого алюминия
вода техническая

Способ осуществляют в 2 стадии:

1. Предварительная обработка шерстяных материалов составом, содержащим:

вещество, способствующее закреплению
красителя на волокне,	0,05-50 г/л
вода	до 1 л

Обработку текстильного материала проводят при температуре 20-98°С в течение 1-60 мин.

2. Обработка красильным раствором, содержащим следующие компоненты, % от массы волокна:

хромовый краситель	0,25-10
уксусная кислота (30%-ную)	3-5
сульфат натрия	8-10
вода	до 1 л

Обработку красильным раствором проводят следующим образом. Крашение начинают при температуре 30-45°С, затем температуру поднимают до кипения и красят 30-45 мин. Ванну охлаждают и текстильный материал промывают теплой и холодной водой. О качестве окрашенной ткани судят по:

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

- прочности текстильного материала, определяемой для тканей по разрывной нагрузке, измеренной на разрывной машине (Лабораторный практикум по текстильному материаловедению /под ред. Коблякова А.И. - М.: Легпромбытиздат, 1986. - с.238-245); а для волокна - по степени деструкции, оцениваемой по растворению в 0,1 н. растворе едкого натра (Лабораторный практикум по химической технологии текстильных материалов / Под.ред. Г.Е.Кричевского. - М.: 1994. - с.95).

Показатели качества 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-3метил-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.