Для чего выполняется крашение меха?
Каким требованиям должны удовлетворять красители?
Какие способы крашения применяются в меховом производстве?
Как классифицируются красители?
Что такое основные, кислотные, прямые и протравные красители?
Как определить, к какой группе относится данный краситель?
Почему красители называются окислительными?
Что применяется в качестве окислителя?
Каковы характерные особенности окислительных красителей?
Что представляет собой краситель черный для меха Д?
Каковы свойства красителя коричневого для меха А, резорцина и пирокатехина?
Для крашения каких видов меха применяют анилин?
Почему применяют солянокислый анилин?
При крашении волосяного покрова меховых шкур значительно улучшается их внешний вид и повышается товарная стоимость Путем крашения достигается: имитация более ценных видов пушнины (шкурки кролика красят под котик, соболь и норку, шкурки колонка - под соболь и т. д.); исправление и улучшение естественной окраски ценных видов пушнины (соболя, куницы, норки); устранение недостатков природной окраски шкур (пятнистости, пестроты, матовости).
При разработке новых рецептов крашения надо учитывать, что красители должны обеспечивать интенсивную равномерную окраску, устойчивую к действию света и способную прочно и быстро связываться с функциональными группами белков волосяного покрова при условиях, которые не оказывают отрицательного влияния на качество мехового полуфабриката.
Классификация красителей
Красителями называются органические соединения, обладающие способностью окрашивать различные материалы Для промышленных целей имеют значение только те из них, которые сообщают окрашиваемому материалу прочную и устойчивую окраску. Не все окрашивающие соединения могут быть красителями (например, акрихин может окрасить тот или иной материал, однако окраска будет сохраняться лишь до первой стирки или соприкосновения с влагой). Каждый краситель в своем составе должен обязательно иметь две группы. Одна группа придает веществу окраску и называется хромофором (носитель цвета). К числу хромофоров относятся: - N = N-aзoгpyппa, NО2-нитрогруппа, - N = О-нитpoгpyппa и т. д. Другая группа (ауксохромы) сообщает данному окрашенному соединению сродство к окрашиваемому материалу К таким группам относятся ОН-группа (гидроксильная), NН2-аминогруппа и др. Принято общее и бесспорное деление красителей на естественные и синтетические (в зависимости от источников их получения).
Естественные красители содержатся в растительных и животных организмах в виде готовых продуктов и в виде сочетания с другими веществами (например, хлорофилл в растениях, индиго, марена, кампеш и др.). Натуральные красители были известны еще в древности, и ими пользовались до тех пор, пока благодаря успехам химии не стали известны синтетические красители. В меховой промышленности применялись следующие растительные красители: кампеш, сумах, чернильные орешки. Применение растительных красителей обеспечивало интенсивную светопрочную окраску волосяного покрова, хороший блеск его и сравнительно большую потяжку кожевой ткани. Однако крашение растительными красителями имеет существенные недостатки: длительный производственный цикл, сложность состава красильного раствора и его контроля.
Синтетические красители применяются во всех отраслях народного хозяйства, в том числе и в меховой промышленности, где они полностью вытеснили растительные красители. Это объясняется тем, что синтетические красители значительно дешевле естественных, ими можно окрашивать волосяной покров шкурок в самые разнообразные цвета. Кроме того, методы крашения ими являются более простыми по сравнению с методами крашения естественными красителями. Некоторые красители, которые раньше получали из растений, в настоящее время синтезируют на химических предприятиях. Например, ализарин раньше извлекали из растения марены, теперь в больших количествах его выпускает промышленность.
Синтетические красители обладают различными колористическими свойствами и по-разному окрашивают те или иные материалы Некоторые красители способны окрашивать только шерстяные волокна. Известны специальные красители для крашения капрона, нейлона и других волокон. В связи с этим исключительно большое значение имеет правильная классификация красителей. Способность красителя окрашивать те или иные волокна пли материалы обусловлена его химическим строением. В настоящее время известны две классификации синтетических красителей - химическая и техническая. Химическая классификация основана на различном химическом строении, общности методов получения и общности хромофоров. Она предусматривает деление красителей на 11 групп, например азокрасители, нитрокрасители, сернистые, индигоидные и т. д. Эта классификация используется при изучении химии красителей.
Техническая классификация учитывает практические условия использования красителей для крашения тех или иных материалов.
Согласно принятой в нашей стране технической классификации все красители делятся на основные, кислотные, прямые, протравные, активные, кубовые, дисперсные и окислительные (образующиеся на окрашиваемых материалах).
Основные красители, как видно из названия, отличаются наличием групп, имеющих основный характер (аминогруппы). Они предназначены для окрашивания волокон растительного и животного происхождения, причем последние окрашиваются непосредственно без предварительного протравления, а при крашении растительных волокон их необходимо предварительно протравлять. Существенным недостатком основных красителей является небольшая светоустойчивость, поэтому в настоящее время они утратили свое значение
Кислотные красители широко используются для крашения волокон животного происхождения и синтетических полиамидных волокон вследствие их цветоустойчивости и прочности к воздействию влаги. В молекуле красителя имеется кислотная группа - SО3H. Меховую шкуру они окрашивают в кислой или нейтральной среде.
Прямые красители по своей структуре аналогичны кислотным, но обычно их частицы более крупные, поэтому несколько затрудняется проникание красителя в толщу волоса и кожевой ткани. Прямые красители непосредственно окрашивают хлопчатобумажные волокна.
Протравные красители могут быть использованы только после предварительной или последующей обработки окрашиваемого материала солями тяжелых металлов (К2Сr2О7, CuSO4, FeSО4 и др.), которые называются протравами. В результате взаимодействия красителя с протравой образуются цветные соединения - лаки, нерастворимые в воде и устойчивые к действию кислот и щелочей. Образование лаков способствует глубокому и интенсивному окрашиванию. О дисперсных и активных красителях будет сказано отдельно.
На производство поступают различные красители и часто требуется определить, к какой группе относится тот или иной краситель. Для этого растворяют две порции красителей: одну с карбонатом натрия, другую с серной кислотой. Карбонат натрия осаждает основные красители, серная кислота - прямые. Кислотные красители не осаждаются.
Кроме того, можно проделать следующий опыт. Растворить в пробирке небольшое количество красителя, погрузить туда шерстяную нить белого цвета и хлопчатобумажную нить, предварительно обработанную раствором танина. Если окрашивается хлопчатобумажная нить, то краситель - основной, если шерстяная, - то прямой или кислотный Если же в растворе данного красителя окрашивается хлопчатобумажная нить, не обработанная предварительно танином, то можно сделать вывод, что краситель прямой. В настоящее время применяются более современные методы распознавания различных красителей.
Название красителя обычно состоит из двух слов, обозначающих краситель по его техническим свойствам и цвету. Например, основной желтый, кислотный синий, прямой коричневый. В некоторых случаях к названию цвета добавляют определения: чистый, светлый, яркий и т. д. Допускаются также обозначения оттенков, выражающиеся в виде начальных букв соответствующего слова, например Ж - желтоватый, К - красноватый и т. д. Если перед названием цвета стоит слово «хром» (хромкоричневый), то окрашиваемый объект в дальнейшем должен быть подвергнут обработке хромовыми солями. В целом названием красителя может быть: кислотный коричневый К. Буква М в названиях прямых, кислотных и дисперсных красителей означает, что они являются металлсодержащими, в названиях кубовых красителей - что они предназначены для крашения меха. Названия красителей для специфических областей применения начинаются со слова, указывающего цвет (например, черный для меха - Д, коричневый - А).
В настоящее время в меховом производстве применяются следующие основные классы красителей: окислительные (сюда относится и черный анилин), кубовые, протравные для меха, дисперсные и металлокомплексные красители.
Очень заманчивой перспективой является применение кислотных красителей, широко используемых для крашения текстильных материалов. Однако в текстильной промышленности процесс крашения протекает при высоких температурах (80 и 100°С). Крашение же меха может быть проведено при температуре не выше 60°С. Дальнейшее повышение температуры может привести к свариванию кожевой ткани и ухудшению ее упруго-пластических свойств. Установлено, что разность между температурой сваривания кожевой ткани и температурой красильного раствора должна быть в пределах 18-20°С.
Чтобы увеличить активность связывания кислотных красителей с белками волоса при температурах, применяемых для крашения меха, были разработаны три направления:
1. Проведение предварительного хлорирования с помощью органических хлорсодержащих соединений, которые активизируют кератин волоса и вызывают некоторое разрыхление кутикулы волоса
2. Применение в красильном растворе органических растворителей, которые способствуют уменьшению размера частиц красителя, улучшают смачивание волоса и тем самым допускают проведение крашения при сравнительно низких температурах.
3. Применение полиакролеина, имеющего высокую реакционную способность альдегидных групп, с помощью которых связываются функциональные группы кислотных красителей и кератина Такое взаимодействие происходит очень активно при температуре 55°С и обеспечивает получение прочной к свету окраски.
В настоящее время расширяется ассортимент активных красителей, образующих на волосяном покрове прочную окраску, устойчивую к мокрым обработкам, трению и органическим растворителям. Активными называют такие красители, которые в своем составе содержат атомы или группы атомов, способные реагировать с функциональными группами белка с образованием прочных связей.
Крашение активными красителями не сопряжено с особыми трудностями и не требует создания сильнокислых или сильнощелочных сред. Наиболее перспективными для крашения мехового полуфабриката являются винилсульфоновые красители, которые в общем виде могут быть представлены следующим образом
S-Хр-СН = СН2,
где S - группы, придающие красителю растворимость, Хр - хромоген, обусловливающий окраску, -СН = СН2 - активная группа
Применение этих красителей способствует проведению процессов выделки, крашения и отделки волосяного покрова меховой овчины по непрерывному методу.
Крашение меха окислительными красителями.
Характеристика окислительных красителей
Окислительные красители сами по себе не являются красителями. Эта особенность отличает их от других красителей. При взаимодействии с окислителями они образуют продукты окисления, которые по сути дела являются красителями, способными окрашивать волосяной покров меховой шкурки. Благодаря тому, что красители образуются лишь при действии окислителя - пероксида водорода, они получили название окислительных красителей.
Почти все окислительные красители характеризуются определенными свойствами:
1. Они окрашивают волосяной покров по протравам (чаще всего по хромовой). Применяя различные протравы и комбинации красителей, можно получить нужную окраску при имитации дешевого пушно-мехового сырья.
2. При крашении мехового полуфабриката в некоторых случаях образуется окраска, легко изменяющаяся на воздухе. Чаще всего происходит покраснение цвета.
3. Цвет и оттенок окраски меняются в зависимости от реакции среды (кислая или щелочная). Это явление имеет большое практическое значение для крашения меха. Если взять, например, краситель желтый. А для меха, то в щелочной среде он имеет зеленовато-коричневый цвет, а в кислой - красно-коричневый. Поэтому при крашении очень важно правильно следить за реакцией среды.
4. Продукты окисления указанных красителей вызывают у лиц, склонных к дерматиту, раздражение слизистых оболочек, а при более длительной работе с красителями - появление на коже сыпи.
5. При крашении окислительными красителями ухудшаются пластические свойства шкуры и уменьшается выход площади.
Несмотря на указанные недостатки, окислительные красители находят большое применение: крашение ими проводится при низких температурах, причем они дают хорошие имитации ценных видов пушнины.
Процесс крашения меховых шкурок окислительными красителями по хромовой протраве можно представить следующим образом. В красильном растворе при воздействии пероксида водорода на окислительные красители образуются продукты окисления, которые диффундируют внутрь волоса. Одновременно происходит диффузия неокисленного красителя, который, взаимодействуя с хромированным волосом, окисляется; продукты окисления также фиксируются волосяным покровом. Таким образом, окрашивание волосяного покрова зависит: 1) от окраски посредством продуктов окисления, образованных при взаимодействии окислительного красителя с пероксидом водорода в красильном растворе; 2) от фиксации продуктов окисления, образовавшихся в результате окисления полупродуктов хромпиком на волосе.
В общей номенклатуре красителей, выпускаемых химической промышленностью, окислительные красители образуют группу, которую называют красителями для меха; отдельные красители называют в зависимости от цвета. Коротко охарактеризуем отдельные окислительные красители.
Краситель черный для меха Д представляет собой бензольное ядро, в котором два атома водорода заменены двумя аминогруппами - NH2. Относительная молекулярная масса 108,14. Такое соединение в органической химии называется парафенилендиамином.
Краситель черный для меха Д кристаллизуется из бензола в виде бесцветных листочков, которые на воздухе принимают красно-фиолетовую окраску. Он хорошо растворим в спирте, эфире и при нагревании в воде. Температура плавления 147°С. Для данного красителя характерны следующие реакции, по которым его всегда можно отличить от других красителей: раствор хлорного железа и сероводородную воду он окрашивает в зеленый цвет, переходящий в фиолетовый; при действии формалина на водный раствор парафенилендиамина образуется осадок белого цвета; сырое молоко окрашивается в фиолетовый цвет, кипяченое остается белым. Краситель обычно применяют в смеси с другими красителями.
Краситель коричневый для меха А имеет структурную формулу парааминофенола и представляет собой бензольное ядро, в котором два атома водорода замещены двумя группами: гидроксильной ОН и аминогруппой - NH2. Относительная молекулярная масса 109.
Указанный краситель относится к числу наиболее важных соединений, применяемых для крашения меха в коричневые цвета. Он растворим в воде, водные растворы его окисляются кислородом воздуха. Кроме того, он хорошо растворяется в спирте, ацетоне и аналине. При действии аммиака на водный раствор происходит сине-фиолетовое окрашивание, при действии хлорной извести переходящее в зеленое.
Пирокатехин в чистом виде почти не окрашивает меховой полуфабрикат, но в сочетании с красителем черным для меха Д и его производными образует при окислении красящие вещества, дающие прочную черную окраску. Структурная формула пирокатехина представляет бензольное ядро, где два атома водорода замещены двумя ОН-группами. Для пирокатехина характерны следующие реакции: с азотнокислым серебром образуется зеленое окрашивание, при этом выпадает осадок; с марганцовокислым калием получается зеленое окрашивание, переходящее в желто-коричневое. Температура плавления пирокатехина 104°С.
Резорцин широко используется в меховой промышленности для крашения мехового полуфабриката в коричневый цвет. Он хорошо растворим в воде и эфире. Отличается по структуре от пирокатехина тем, что имеет несколько иное расположение гидроксильных групп. Температура плавления 110°С.
Анилин представляет собой бесцветную жидкость со специфическим запахом. Плотность анилина 1,03895. Температура кипения 184,2°С.
Анилиновые соли очень летучи, их пары обычно скапливаются внизу. Анилин оказывает вредное воздействие на организм человека, поэтому наличие его паров в воздухе не должно превышать 0,1 мг/м3.
В меховом производстве для крашения шкуры кролика и кошки в черный цвет применяют солянокислую соль анилина как наименее летучую. Солянокислый анилин получают обработкой анилина соляной кислотой. Анилин легко окисляется на воздухе.
При взаимодействии с окислителем образуется много различных продуктов окисления от желтого до темно-зеленого цвета. По стадиям процесс окисления протекает таким образом: образуется желтый имин, синий имин, красный имин, затем соединение темно-зеленого цвета, которое называется эмеральдином. При дальнейшем окислении образуется нигранилин; конечным продуктом является черный анилин.
При крашении анилином все последовательно образующиеся цветные продукты окисления фиксируются волосяным покровом, в результате чего образуется необходимая окраска.
Кроме указанных окислительных красителей, применяют также красители: серый для меха Д, желтый для меха Н, коричневый для меха Т, серый для меха А, коричневый для меха ХПФ, серый для меха ДА и др.