Баданова А.К., Баданов К.И., Кутжанова А.Ж., Баданова Р.Р.

 

Алматинский технологический университет, г. Алматы,

Таразский государственный университет имени М.Х. Дулати, г. Тараз,

Республика Казахстан

 

Интенсификация процессов крашения тканей

 

         Крашение ткани, т.е. формирование окраски на ткани целиком по ее площади можно рассматривать как взаимодействие низкомолекулярных окрашенных соединений (краситель) с твердым пористым полимерным текстильным материалом. Это взаимодействие осуществляется в результате массопереноса окрашенного вещества в форме иона из внешней жидкой среды в твердую фазу волокна с последующим проникновением красителя во внутреннюю структуру волокна и закреплением его сорбционными связями различной природы. Такой сложный межфазный процесс включает в себя такие основные стадии, как диффузия и сорбция. Диффузия является лимитирующей стадией, определяющей скорость протекания процессов крашения. Сорбция влияет на устойчивость окраски.

         В зависимости от химической и физической природы волокон и химического строения красителей проявляются различные механизмы диффузии и сорбции красителей. В случае целлюлозных волокон с развитой структурой микропор, диффузия красителя осуществляется через жидкость, заполняющую микропоры этих волокон с одновременной физической или химической сорбцией ионов красителей на активных центрах волокна. Соотношение диффузионных и сорбционных свойств системы волокно–краситель определяет скорость и эффективность формирования окраски. Краситель должен иметь сродство к волокну, что определяется химическим строением красителя и волокна. При крашении должны быть выполнены условия для диффузии, т.е. наличие концентрации и диффузионной проницаемости волокна. Чем выше сродство красителя к волокну, тем более интенсивно он взаимодействует с волокном и тем медленнее диффундирует. Чем выше сродство тем эффективнее и полнее краситель переходит из внешней фазы в волокно, образуя более устойчивую окраску. Такая зависимость между кинетикой и термодинамикой процесса определяет основной принцип практики крашения, т.е. нахождение оптимального соотношения между диффузией и сорбцией.

         Разработка и внедрение экологически чистых технологий крашения текстильных материалов отстает от темпов роста промышленного производства. Технология, несущая ущерб окружающей среде – невыгодная и неприемлемая технология. Дальнейшее развитие технологий отделки текстильных материалов, повышение их производительности и эффективности неразрывно связано с химизацией соответствующих процессов. Поэтому на этапе проектирования новых химико-текстильных технологий обязательным становится изучение и оценка экологических и токсикологических последствий технологических процессов. Решение экологических проблем текстильно-отделочного производства осуществляется по пути создания принципиально новых экотехнологий и совершенствования существующих процессов подготовки, колорирования и заключительной отделки текстильных материалов.

         При рассмотрении экологических аспектов применения химических веществ и процессов на этапе отделки текстиля невозможно обойти вниманием использование ферментативных биотехнологий в текстильной промышленности. Подробная информация о развитии и освоении этих технологий содержится в работах проф. Г.Е. Кричевского, Б.Н. Мельникова, С.А. Кокшарова, А.П. Синицина, А.В. Чешковой и др. [1, 2].

         Многие операции отделочного производства могут быть переведены на экологически более чистые, сырье- и ресурсосберегающие ферментативные технологии. В настоящее время ведется интенсивный поиск новых приемов использования биопрепаратов при разработке химико-текстильных технологий.

Биотехнология успешно применяется в операци­ях подготовки текстильных материалов. Прежде всего таких, как расшлихтовка тканей, отварка и беление хлопча­тобумажных тканей, промывка и мягчение, карбонизация шер­стяных тканей, обесклеивание шелка, придании мягкости изделиям. В последнее время появля­ются работы о применении ферментов для модификации воло­кон, а также в крашении и печатании текстильных материалов.

         Для повышения накрашиваемости текстильных материалов наряду с обычными приемами регулирования температурного и концентрационного режима, состава красильного раствора используют вещества, эффективно влияющие на степень сольватации активных центров волокна и частиц красителя в красильном растворе. При этом процесс крашения строится таким образом, чтобы через определенные промежутки времени или на разных его стадиях можно было регулировать степень сольватации волокна и красителя для обеспечения максимально быстрого и полного протекания сорбции и диффузии красителей в волокне [3, 4].

         Для улучшения сорбционных свойств целлюлозных волокон используются целлюлазные комплексы. В результате биообработки в 2-3 раза увеличивается удельная площадь поверхности и удельный объем волокна. Наиболее перспективным представляется использование биотехнологических методов в операциях крашения и печатания текстильных материалов. Разработаны техно­логии крашения хлопчатобумажных и шерстяных тканей в присутствии ферментов и других биопродуктов, обеспечивающих улучшение колористических характеристик готовых текстильных изделий в более мягких щадящих условиях, уменьшение жесткости экологической обстановки сточных вод. Адсорбция водорастворимых красителей также может регулироваться при крашении материалов из природных волокон рядом ферментов, обеспечивая экономию до 50% красителей. Перспективным является использованием в от­делке производных хитина – распространенного в природе экологичного препарата. Для каждого конкретного случая можно определить эффективность использования красителя, исходя из их термодинамических характеристик. Надмолекулярная структура волокна в ходе крашения не остается неизменной, влияя на выбираемость красителя. В качестве интенсификаторов крашения находят применение такие соединения как циклодекстрины.

         Красильно-отделочное производство является завершающим в текстильной промышленности и в значительной степени предопределяет качество и конкурентоспособность готовых текстильных изделий. Без современных технологий отделки невозможно получить конкурентоспособную продукцию. Анализ работ по активации процессов крашения показывает, что по способам воздействия технологические тенденции совершенствования отделки текстильных материалов можно условно разделить на следующие группы:

- химическая интенсификация;

- физическая интенсификация;

- биологическая интенсификация.

         Применение биотехно­логических методов отделки текстильных материалов предпо­лагает использование эффективных биокатализа­торов — ферментов для осуществления тех или иных физико-хи­мических процессов в «мягких» условиях. Разработка техно­логии крашения хлопчатобумажных тканей в при­сутствии ферментов и других биопродуктов, обеспечивающих улучшение колористических характеристик готовых текстильных изделий в более мягких щадящих условиях, уменьшение жестко­сти экологической обстановки сточных вод является актуальной научно-технической задачей в развитии красильно-отделочного производства.

 

Литература

 

1. Гришулин С., Синицин А., Кричевский Г. и др. Текст. пром-сть, 2000, № 4, с. 19-21.

2. Синицин А.П., Кричевский Г.Е. Текст. пром-сть, 2000, № 6, с. 22.24.

3. Мельников Б.Н., Кириллова М.Н., Морыганов А.П. Современное состояние и перспективы развития технологий крашения текстильных материалов. М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1983, 232 с.

4. Мельников Б.Н., Морыганов А.П., Калинников Ю.А. Теория и практика высокоскоростной фиксации красителей на текстильных материалах. М.: Легпромбытиздат, 1987, 208 с.