Классификация загусток и их свойства

ЛЕКЦИЯ № 6

ПЕЧАТАНИЕ ТЕКСТИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Печатание или узорчатое расцвечивание тканей отличается от гладкого крашения тем, что при печатании окра­шивание происходит только в местах нанесения рисунка.

Различают следующие виды печати: прямую, вытравную и резервную. При прямой печати цветной узор наносят на белую или окрашенную в светлые тона ткань. При вытравной печати на окрашенную в средние или темные цвета ткань наносят со­став, который разрушает краситель, и в результате на цветном фоне получается белый рисунок. Для получения цветных узоров способом вытравки в печатную краску дополнительно вводят краситель, который фиксируется на ткани на месте разрушенно­го красителя, окрашивающего фон. При резервном способе рас­цвечивание достигается путем крашения ткани, на которую пред­варительно методом печати нанесены вещества, предохраняю­щие (резервирующие) волокнистый материал от взаимодействия С красителем.

В зависимости от того, какую долю занимает площадь под рисунком при печати, различают рисунки белоземельные (под узорчатой расцветкой занято не более 40 % площади) и грунто­вые (под узорчатой расцветкой занято более 60 % площади). Ос­тальные рисунки называются полугрунтовыми.

Качество печати характеризуется не только показателями, используемыми обычно для характеристики качества крашения (устойчивость окраски к различным видам внешних воздейст­вий), но также показателями, учитывающими специфические особенности собственно печати (четкость контуров рисунка, ровнота печати, глубина проникновения печатной краски в ткань и др.).

Печать осуществляется с помощью печатных красок, кото­рые имеют много общего с красильными растворами, но отлича­ются от них повышенной вязкостью. Высокая вязкость печатных красок позволяет получать окрашенные узоры лишь на отдельных участках тек­стильных материалов. Решающее влияние на качество печати оказывают не только красители, но также используемые загус­тители, условия нанесения печатной краски на ткань и условия обработки ткани после печати.

В отличие от крашения при печатании в качестве красильной ванны используется вязкий раствор загустителя. Способность загустителя к взаимодействию с красителем или, наоборот, к взаимному их от­талкиванию зависит от строения молекул загустителя, от нали­чия в них определенных функциональных групп, их распределе­ния.

Классификация загусток и их свойства

Загустками являются истинные или коллоидные растворы полимерных материалов. Компонент загустки, обра­зующий сетку или остов ее внутренней пространственной струк­туры, называется загустителем. Макромолекулы загустителей взаимодействуют между собой, образуя пространственную внутреннюю структуру. Существующие в настоящее время загустки можно разделить на две группы: 1) водные растворы различных высокомолекулярных веществ (загустителей), являющиеся одно­фазными структурированными растворами полимеров; 2) кол­лоидные двухфазные системы с ярко выраженной поверхностью раздела.

Свойства загусток и, следовательно, печатных красок делят­ся на две основные группы — печатно-технические и физические. К печатно-техническим свойствам печатных красок относятся: ровнота печати, степень проникновения печатной краски в толщу ткани, степень растекания печатной краски по поверхности ткани, четкость контуров отпечатка и интенсивность его окраски, степень фиксации красителя и др.

Большое значение для управления процессом печати имеет установление связи между печатно-техническими и физическими свойствами печатных красок. Чем меньше вязкость печатной краски, тем глубже печатная краска прони­кает в глубь ткани при одной и той же скорости работы печат­ной машины. Причиной растекания контуров рисунка при работе печатного оборудования является снижение вязкости печатной краски вследствие механического разрушения ее внутренней структуры. Качество печати существенно зависит от того, насколько быстро и полностью восстанавливается эта внутренняя структура. Свойство загустки восстанавливать свои свойства после снятия внешних воздействий называ­ется тиксотропностью. Если загустка не обладает тиксотропными свойствами, то она непригодна для исполь­зования.

Высокомолекулярные загустители. Выбор продуктов для за­гущения печатных красок является одной из важнейших проблем в области печати текстильных материалов. Наиболее интересны­ми с технологической точки зрения являются природные вещест­ва. Большинство применяемых в текстильной промышленности природных загустителей относятся к полисахаридам. По объему использования более 90% применяемых природных загустителей являются различными крахмалами и продуктами их моди­фикации. Чаще других используется маисовый (кукурузный) крахмал. Он нерастворим в холодной воде и поэтому для приго­товления загустки его подвергают развариванию. Из крахмала готовят загустки 10— 20 %-ной концентрации.

Крахмальные загустки обладают комплексом недостатков. При хранении они неустойчивы, быстро расслаиваются. Печат­ные краски на их основе не дают четких контуров рисунка, пло­хо пропитывают ткань и вследствие плохой растворимости в во­де плохо удаляются с ткани при промывке, сообщая ей повышенную жесткость. Крахмальные загустки нельзя использовать для приготовления печатных красок, в состав которых входят щелочи, так как под влиянием их крахмал коагулирует. Обра­зующаяся в процессе сушки напечатанной ткани жесткая пленка печатной краски физически препятствует полному переходу кра­сителя на ткань. Кроме того, крахмал вступает в химическое взаимодействие с красителями некоторых классов (активные), образуя жесткую, нерастворимую в воде пленку, что также ог­раничивает возможности его применения. Крахмал можно под­вергать модификации под действием тепла, кислот и механиче­ским путем (тонкий помол).

Из механически обработанного крахмала типа сольвитекс получают загустки с высокими печатно-техническими свойства­ми. Термокрахмалы (пиродекстрины) образуются в результате кратковременного воздействия на крахмал высоких температур (150—200°С). В зависимости от времени воздействия и темпе­ратуры получают продукты разной степени деструкции, характе­ризующиеся различной вязкостью. Декстрины — продукты глу­бокой степени кислотной деструкции крахмала. Загустки на основе декстринов устойчивы при хранении, к воздействию ще­лочей, что делает их пригодными для приготовления печатных красок, содержащих значительное количество щелочного аген­та (например, при печати кубовыми красителями). Недостатком дек­стринов является низкая загущающая способность, поэтому часто их используют в смеси с крахмалом. Кроме того, декстри­ны обладают клеящими свойствами, что позволяет применять их в качестве клея при фотофильмпечати.

Известны также и другие способы модификации крахмала, например путем его этерификации, т.е. получение растворимых эфиров крахмала. Наибольшее распространение в качестве загу­стителя имеет карбоксиметилкрахмал, который получают при действии монохлоруксусной кислоты на крахмал, обработанный щелочью.

КМК рекомендуется применять в тех случаях, когда нужна вязкая загустка с малым содержанием сухого вещества. Печат­ные краски на основе загустки из КМК позволяют воспроизво­дить на ткани рисунки с большими площадями, окрашенными в один цвет. Загустка из КМК устойчива при хранении и не об­ладает восстановительными свойствами, однако она дороже крахмала в 2—3 раза.

Большое значение в качестве загустителей приобрели раз­личные производные целлюлозы, в частности оксиэтилированные производные целлюлозы (ОЭЦ) и простые эфиры цел­люлозы, такие, как карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ). КМЦ ис­пользуется в виде солей натрия. Загустки на основе КМЦ по сравнению с крахмальными понижают интенсивность окраски ткани. Причиной этого является низкая структурированность пе­чатных красок на основе КМЦ, способствующая глубокому про­никновению печатной краски в ткань, что приводит к пониже­нию поверхностной окраски ткани. КМЦ обладает достаточно высокой загущающей способностью уже при 6%-ной концентра­ции. Она хорошо растворима в холодной воде, но при повыше­нии температуры более 50°С растворимость ее заметно понижа­ется. Благодаря этому печатные краски, приготовленные на основе КМЦ, не растекаются и не дают налёжек при запаривании и мокрой обработке напечатанной ткани. Загустки на основе КМЦ устойчивы при хранении и легко вымываются из ткани хо­лодной водой.

Одним из источников получения загустителей являются мор­ские коричневые водоросли. В состав этих водорос­лей входит альгиновая кислота, натриевая соль которой исполь­зуется в качестве загустителя под названием альгината натрия. Альгинат натрия представляет собой твердые и хрупкие пластинки темного цвета. Он легко растворяется в воде и при низ­ких концентрациях дает однородную и вязкую массу. Обычно применяют 8 %-ный раствор альгината натрия. Загустки из аль­гината натрия устойчивы к щелочам и неустойчивы к кислотам. Они обладают хорошей кроющей способностью и легко вымыва­ются из ткани при промывке. Альгинат натрия совместим со все­ми анионными красителями, пигментами и металлокомплексными красителями и несовместим с катионными красителями. За рубежом альгинаты для текстильной промышленности выпускают под различными названиями: манутексы, ламитексы и т.д. Альгинаты типа манутекса содержат 10 % альгината каль­ция и обладают очень высокой загущающей способностью. Ма­нутексы применяют для печати прямыми, металлокомплексными, дисперсными, кислотными, активными, кубовыми красителями

В практической колористике до сих пор имеют большое значение натуральные камеди, которые являются застывшим соком, выступающим на коре некоторых видов тропичес­ких растений. Внешне — это кусочки разной величины, обладающие хрупкостью и роговистым изломом. По химическому строе­нию камеди представляют собой смесь полисахаридов. Они обладают рядом ценных свойств, делающих их незаменимыми при вытравной и резервной печати. Большое значение эти продукты имеют при печатании по тканям из синтетических волокон. Применяют обычно 50 %-ные растворы. Недостатком камедей является их очень высокая стоимость, а также спо­собность взаимодействовать с красителем, что приводит к за­метному осветлению окраски, загрязнению фона ткани и потере, красителя. Трагант (фруктовая камедь) обладает хорошей за­гущающей способностью, ее готовят 6—8%-ной концентрации Трагантную загустку обычно применяют в смеси с крахмальной или декстриновой для печатания по тканям из целлюлозных волокон.

Новым направлением в создании загустителей для текстиль­ной печати является направленный синтез полимеров с задан­ными свойствами. Интерес к этому направлению в последние годы возрос из-за необходимости замены крахмала и альгината натрия, которые являются синтетическими пищевыми продукта­ми. В качестве синтетических загустителей в насто­ящее время применяют в основном карбоцепные линейные поли­меры: на отечественных отделочных предприятиях — полиакри-ламид и продукты омыления полиакрилонитрила, а за рубежом — поливиниловый спирт, полимеры акриловой и метакриловой кислот.

Коллоидные двухфазные загустки. В таких загустках один компонент (внутренняя фаза) равномерно распределен в объ­еме второго компонента (внешней фазы). Общей их особенно­стью является наличие низкомолекулярного загустителя. Наружная фаза таких загусток должна быть обязательно жидкой, а внутренняя может находиться в трех состояниях: твердом, жид­ком и газообразном. Если загустителем являются твердые частички, загустка называется суспензионной, если загуститель — жидкость (масло) —эмульсионной и если загуститель — газ (воздух) — пенной. В настоящее время наиболее употребимы эмульсионные загустки.

Загущающая способ­ность эмульсионной загустки зависит от концентрации в ней жидкого загустителя (внутренней фазы). Максимальная загущающая способность достигается при концентрации его около 90 %, а при дальнейшем повышении концентрации устойчивость эмульсии падает и она расслаивается.

Наибольшее распространение эмульсионные загустки получи­ли при печати пигментами, где присутствие высокомолекулярных загустителей нежелательно.

Эмульсионные загустки получают путем механического пе­ремешивания масла с водным раствором эмульгатора. При этом капельки масла (велоситового, машинного, веретенного или уайт-спирита) распределяются в водной среде, образуя сфери­ческие частицы размером до 0,75 мкм.

Недостатком эмульсионных загусток является их огнеопас­ность, а также низкая стабильность в присутствии большого ко­личества электролита.