Какие подготовительные операции проводятся перед крашением окислительными красителями?
Каково назначение процесса нейтрализации?
Какие реагенты применяются для нейтрализации?
Какие факторы влияют на проведение процесса нейтрализации?
Для чего проводится отбеливание?
Как влияет отбеливание на качество волоса и кожевой ткани?
Каким образом должен быть подготовлен полуфабрикат перед отбеливанием?
Какие имеются методы отбеливания?
Что такое протравление?
В чем назначение процесса протравления?
Каким образом определяется цветоустойчивость окраски?
Как меняется цветоустойчивость окраски в зависимости от применяемых протрав?
Какие соли тяжелых металлов находят наибольшее применение при проведении протравления?
Какие факторы влияют на проведение протравления хромпиком?
Что такое перехромирование и какие меры надо принимать для устранения этого дефекта?
Перед крашением мехового полуфабриката окислительными красителями обычно проводят подготовительные операции: нейтрализацию, отбеливание и протравление.
Нейтрализация.
Цель нейтрализации - очистить волосяной покров от жира и загрязнений, препятствующих хорошему прониканию красителя в толщу волоса. При этом нейтрализуется избыточная кислотность, и волосяной покров и кожевая ткань приобретают реакцию среды, наиболее благоприятную для проведения последующих процессов протравления и крашения. Сущность процесса нейтрализации сводится к обработке меховых шкур различными щелочными растворами (карбонатом натрия, аммиаком и едким натром)
В некоторых случаях нейтрализация замедляет проведение последующих процессов протравления и крашения, поэтому этот процесс для некоторых способов крашения мехового полуфабриката исключен. Например, на одном меховом производственном объединении нейтрализация полностью исключена при крашении шкурок кролика в черный цвет. Одновременно была откорректирована реакция среды при протравлении и крашении. Однако полностью отказаться от нейтрализации нельзя, так как многие виды мехового сырья с грубым и зажиренным волосяным покровом перед крашением должны пройти щелочную обработку.
На процесс нейтрализации влияют применяемые материалы, режимы работы, обрабатываемый полуфабрикат.
Вид щелочи и ее концентрации выбирают в зависимости от способа выделки, наличия пороков и вида имитации. Для нейтрализации мехового полуфабриката с грубым волосяным покровом рекомендуется применять более концентрированные растворы щелочи, и наоборот.
Едкий натр NaOH является сильным реагентом для нейтрализации. Однако применение его в больших концентрациях оказывает разрушающее действие на волосяной покров и кожевую ткань шкурки. Использование едкого натра в небольших дозах способствует значительному увеличению блеска волосяного покрова.
Аммиак NH4OH является хорошим реагентом, поэтому его широко применяют при нейтрализации. Он хорошо обезжиривает волосяной покров и не оказывает отрицательного воздействия на прочность связи волоса с кожевой тканью. Однако он довольно дорог и, кроме того, обладает резким запахом, что создает неприятные условия для работы.
Карбонат натрия Na2CО3 получил наибольшее применение в меховом производстве; он создает мягкие условия для проведения процесса и не оказывает отрицательного воздействия на волосяной покров и кожевую ткань. Количество действия поглощенной щелочи зависит от ее первоначальной концентрации. Проведенными работами установлено, что максимальное использование карбоната натрия достигается при концентрации его в растворе 4 г/л. Следует указать, что кожевая ткань поглощает примерно в 2 раза больше щелочи, чем волосяной покров.
Температура растворов не оказывает существенного влияния на проведение процесса, так как реакция нейтрализации свободной кислоты в волосяном покрове и кожевой ткани протекает достаточно быстро. Обычно нейтрализацию проводят при температуре 25-30°С.
Продолжительность процесса зависит от вида мехового полуфабриката обычно процесс длится около 2 ч. Наиболее быстрое поглощение щелочи происходит в первые 30 мин. Более длительное пребывание полуфабриката в растворе для нейтрализации может привести к ухудшению его качества.
Жидкостный коэффициент оказывает существенное влияние на нейтрализацию. Большие величины ж. к. и интенсивное перемешивание способствуют равномерному проведению процесса нейтрализации. Обычно ж. к. устанавливают в пределах 12-15.
Вид обрабатываемого полуфабриката также оказывает большое влияние на процесс нейтрализации. Например, при обработке очень зажиренных шкур рекомендуется применять в растворе одновременно щелочь и моющий реагент (мыло, порошок «Новость» и т. д.). При непрерывном методе обработки мехового полуфабриката нейтрализацию можно совместить с процессом обезжиривания.
Нейтрализация может быть проведена намазным или окуночным методом. Иногда эти методы комбинируют. Намазной метод нейтрализации используется сравнительно редко (для шкур с грубым остевым волосом). При использовании щелочей сравнительно высоких концентраций происходит некоторое повреждение чешуек волоса, что облегчает проникание красителя внутрь волоса. При этом используют, как правило, едкий натр. Иногда вместо применения щелочей высоких концентраций проводят повторную намазную нейтрализацию. Часто к едкому натру добавляют пероксид водорода, который несколько усиливает действие щелочи и способствует обесцвечиванию волоса.
После нейтрализации дается пролежка шкур в течение 3 ч.
Наибольшее распространение в меховом производстве получила окуночная нейтрализация. Ее проводят обычно в баркасах или аппаратах АЖК-3 при ж. к. =12 и температуре раствора 25°С. Продолжительность процесса 2 ч.
Во избежание нажора применяется хлорид натрия.
После нейтрализации меховой полуфабрикат рекомендуется промывать для удаления свободной щелочи и более равномерного распределения ее по толщине волоса, что также сказывается в дальнейшем на равномерности окрашивания. Промывку проводят проточной водой до тех пор, пока она не будет окрашиваться фенолфталеином (индикатором) в красный цвет.
Отбеливание.
Перед предприятиями, обрабатывающими шкурки кролика, сурка и других видов, поставлена задача расширить ассортимент выпускаемой продукции. В связи с этим технология обработки мехового сырья должна быть построена таким образом, чтобы частично или полностью можно было обесцвечивать шкурки и затем окрашивать их в более светлые цвета. Если, например, шкурка кролика темного цвета не находит спроса у потребителя, после отбеливания она может быть выкрашена в любой светлый цвет. В меховом производстве отбеливание применяют в двух случаях: 1) для устранения натуральной окраски с целью получения различных цветных имитаций; 2) для уничтожения желтых оттенков белого от природы волосяного покрова (горностая, белого песца).
Природа желтизны белых шкур мало изучена, но есть основания предполагать, что она вызвана зажиренностью волоса (при первичной обработке сырья) и мочой, продукты разложения которой окрашивают волосяной покров в желтый цвет. Обесцвечивание натуральной окраски связано с уничтожением пигментов, которые находятся в корковом слое и сердцевина волоса.
Отбеливание является сложным процессом, теоретические основы его изучены мало, а существующие методы недостаточно совершенны. Для отбеливания могут быть использованы либо окислители, либо восстановители.
В качестве окислителей применяют пероксид водорода Н2О2, перманганат калия КМnО4, хромпик Na2Cr2О7. Восстановителями могут служить сульфит Na2SО3, гидросульфит натрия NаНSО3, сернистый газ SО2 и щавелевая кислота. Перечисленные реагенты вызывают существенные изменения в структуре меховой шкуры, которые выражаются главным образом в уменьшении прочности кожевой ткани, нарушении прочности связи волоса с кожевой тканью и потере гибкости и упругости волоса. Учитывая это, отбеливание нужно проводить очень аккуратно. Кроме того, необходимо тщательно отбирать полуфабрикат, так как незначительный порок кожевой ткани и несколько ослабленная связь с ней волоса усиливаются при отбеливании и шкуры могут стать непригодными для изготовления тех или иных изделий.
Для обесцвечивания окраски шкур целесообразно применять окислители и восстановители. Однако перед этим шкуры должны быть соответствующим образом обработаны соединениями, защищающими их кожевую ткань и волосяной покров от воздействия окислителей и восстановителей. Первые опыты в области отбеливания проводили на шкурах, подвергнутых дополнительному додубливанию формальдегидом. Однако это не дало положительных результатов. В настоящее время рекомендуется применять формальдегидное дубление с последующим пикелеванием алюминиевыми квасцами и уксусной кислотой.
Хорошие результаты были получены также при выделке шкур с помощью формальдегидно-мочевино-гипосульфитной обработки. В этом случае температура сваривания шкуры составляет 85-87°С. Может быть рекомендована следующая схема отбеливания: после нейтрализации, отжима и промывки шкуры помещают в раствор для протравления, состоящий из железного купороса, уксусной кислоты, хлорида натрия, хлорида аммония, гидросульфита и глицерина. После отжима следует окисление с помощью перекиси водорода. Для лучшего смачивания в раствор добавляют поверхностно-активное вещество. Особенностью данной схемы отбеливания является то, что процесс проводится в кислой среде, благодаря чему обеспечиваются наилучший отбеливающий эффект и хорошее качество кожевой ткани и волосяного покрова.
Отбеливание может быть проведено намазным или окуночным методом. Наибольшее распространение получило окуночное отбеливание, которое обычно проводится в баркасе при перемешивании. Температура обрабатывающего раствора 28-30°С, ж. к. =15, продолжительность протравления 6-7 ч, окисления - 3-4 ч. На основе отбеливания разработано много новых интересных имитации из шкурок кролика, сурка, ондатры. Разработан также способ отбеливания смушки с последующим крашением ее в серые, коричневые и другие цвета. Хорошие результаты получаются при окраске отбеленных шкур ондатры в серо-голубой цвет.
В настоящее время для отбеливания волосяного покрова применяют оптические отбеливатели, которые способствуют получению максимально чистого белого цвета. Оптические отбеливатели представляют собой бесцветные или окрашенные в желтоватый цвет порошки, которые обладают флюоресцирующим действием, т. е. способны трансформировать коротковолновые ультрафиолетовые и инфракрасные лучи в длинноволновые. Оптическое отбеливание рекомендуется сочетать с процессами выделки (отмока, дубление). Разработан интересный метод отбеливания серого каракуля отечественными оптическими отбеливателями.
Протравление.
Как уже указывалось выше, окислительные красители используют после обработки шкур солями хрома, меди и железа Этот процесс в технологии меха называется протравлением Применение различных солей для протравления обеспечивает повышение сродства волоса к красителю, устойчивость окраски к действию света и влаги и усиление степени накрашиваемости.
Окраска волосяного покрова меховых шкур меняется в зависимости от выбора протравы:
Краситель |
Цвет волосяного покрова без протравы |
Цвет волосяного покрова по протраве |
||
хромпиковой |
железной |
медной |
||
Черный для меха Д |
Фиолетово-коричневый |
Темно-коричневый |
Фиолетово-черный |
Черный |
Коричневый для меха А |
Светло-коричневый |
Красновато-коричневый |
Серо-коричневы |
Темно-коричневый |
Серый для меха Д |
Красновато-серый |
Зеленовато-серый |
Голубовато-серый |
Серо-коричневый |
Особенно это заметно при использовании медной и хромовой протравы, когда цвет получается более насыщенным. Процесс протравления в значительной степени способствует увеличению цветоустойчивости окраски. Испытания на цветоустойчивость окраски проводят путем облучения волосяного покрова ультрафиолетовыми лучами в специальном приборе, который называется федометром. Волосяной покров облучают лампами в течение различного времени и оценивают результаты по пятибалльной системе Баллом 5 оценивается окраска, не изменяющаяся под действием ультрафиолетового облучения.
Применение различных протрав в значительной степени изменяет цветоустойчивость окраски. Такое явление может быть объяснено тем, что протрава (например, хромпик), являясь окислителем, усиливает процесс окисления красителя. Роль медного купороса сводится в основном к каталитическому ускорению окисления. Наиболее распространенными протравами в меховом производстве являются соли хрома, железа и иногда меди.
В последнее время испытания цветоустойчивости окраски проводят с помощью прибора ксенотеста в более жестких условиях по сравнению с испытаниями по ранее известному методу и результаты оценивают по восьмибалльной системе.
Протравление хромпиком.
В качестве соли хрома для протравления берут хромпик Na2Cr2О7, который при взаимодействии с серной кислотой выделяет бихромовую кислоту
Na2Cr2О7 + H2SО4->H2Cr2О7 + Na2SО4
Образовавшаяся бихромовая кислота вступает во взаимодействие с белками волоса, образуя соединение, которое называется шерстобихроматом. Из раствора для протравления бихромовая кислота одновременно поглощается волосом и кожевой тканью, причем волос поглощает кислоты в 2 раза больше, чем кожевая ткань.
На проведение процесса протравления влияют температура, ж. к и продолжительность протравления. При повышении температуры выше 30°С окраска ухудшается. С увеличением ж. к. поглощение хромпика волосяным покровом возрастает. Наиболее значительное поглощение хромпика из раствора происходит в течение первого часа и практически заканчивается через 3 ч.
При установлении оптимальной концентрации хромпика следует помнить, что волосом поглощается определенное количество хромпика. Для практического проведения процесса протравления установлены примерные параметры, которые могут меняться в зависимости от вида окрашиваемого полуфабриката:
Температура раствора - 27 °С
Ж. к. - 8-12
Продолжительность процесса - 1-3 ч
Предварительная нейтрализация при протравлении хромпиком уменьшает связывание хрома с волосом. Это объясняется тем, что при действии щелочи образуется соединение - монохромат, не поглощаемое волосом. Отсюда ясно, что щелочная обработка является нерациональной в случае применения хромпиковой протравы. Протравление обычно проводят в баркасах или аппаратах АЖК при постоянном перемешивании.
Неправильное протравление может привести к образованию на шкурах дефекта - перехромирования. Это объясняется тем, что пуховой и остевой волос по-разному поглощает хромпик из раствора, вследствие чего происходит неравномерное окрашивание остевых и пуховых волос. Кроме того, установлено, что при большом количестве поглощенного волосом хромпика происходит снижение интенсивности окраски волосяного покрова, который затем почти совсем не окрашивается.
Перехромирование вызывает ухудшение окраски волосяного покрова; на поверхности волоса образуется плотный осадок продуктов окисления, препятствующий дальнейшему прониканию красителя. Поэтому при протравлении хромпиком решающее значение имеет правильное соотношение между количеством взятого хромпика и красителя Перехромирование можно ликвидировать путем обработки шкур перед крашением раствором гипосульфита.
Протравление солями железа.
В качестве протравляющего агента используют железный купорос FeSО4. Такое протравление применяется в меховой промышленности сравнительно редко, так как при крашении образуется неравномерная окраска волосяного покрова. Это объясняется тем, что остевой волос поглощает железа значительно меньше, чем пуховой. Если волос поглотил меньше железа, он будет окрашен менее интенсивно. Это обстоятельство используется, например, при крашении шкур рыжей лисы под серебристо-черную, когда желательно, чтобы остевой волос остался малозакрашенным. Иногда протравление железом используют для получения серых тонов.
Выполняют протравление при температуре 25-28°С и ж. к. =8-12. Продолжительность процесса 6-8 ч.
Протравление солями меди.
Применение сернокислой меди в качестве протравы представляет большой интерес, так как последующее крашение дает цветоустойчивую окраску. При протравлении солями меди необходимо строго соблюдать оптимальные параметры проведения этого процесса. Дело в том, что если кожевая ткань поглотит большое количество меди, она становится грубой, жесткой и теряет свою прочность. Эти свойства усиливаются в присутствии окислителей, в частности пероксида водорода. Однако если шкуры имеют сравнительно высокую температуру сваривания (78-80°С), их можно обрабатывать солями меди, при этом прочность их не уменьшится. Протравление надо проводить таким образом, чтобы большее количество меди поглощалось волосом, а не кожевой тканью, для чего рекомендуется применять медно-аммиачные соли и проводить протравление при температуре 40-45°С. Это позволит получить волосяной покров с глубокой и цветоустойчивой окраской, а кожевую ткань мягкой и пластичной.